Wykrywanie małych zwierząt

Wszechstronne czujniki ruchu

Czujniki ruchu są obecnie używane w wielu miejscach - w budynkach przemysłowych, biurowych, a także w (prywatnych) domach. Oprócz zastosowań wewnętrznych, czujniki są również używane na zewnątrz.

W ciemności obszar wejścia jest automatycznie oświetlany, gdy tylko zostanie wykryty ruch, zatem klucz i dziurka od klucza są szybko znajdowane. Oprócz tej dodatkowej wygody, czujniki ruchu na zewnątrz zapewniają również ochronę przed włamywaczami. Światło przeszkadza złodziejom i zazwyczaj ich odstrasza. Czujniki ruchu są podstawą zapobiegania włamaniom i są zalecane przez policję.

Jednak czasami zdarzają się rzekomo nieprawidłowe operacje przełączania. Światło włącza się bez żadnego widocznego ruchu. Im częściej się to zdarza, tym bardziej jest to irytujące. Ponadto niepotrzebnie zużywana jest energia. Istnieje wiele powodów takiego nieprawidłowego przełączania.

Unikanie nieprawidłowego przełączania

Orientacja czujnika ruchu odgrywa decydującą rolę. Czujniki zewnętrzne mają zazwyczaj bardzo duży obszar detekcji. Jeśli na przykład droga lub chodnik dotyka krawędzi obszaru detekcji, może to prowadzić do fałszywego przełączania. Można temu zaradzić poprzez lepsze ustawienie czujnika. Wysokiej jakości urządzenia mają tak zwany tryb testowy, w którym czujnik stale włącza i wyłącza światło, gdy tylko pojawi się ruch w obszarze wykrywania. W tym trybie nie jest konieczne ciągłe oczekiwanie na czas potrzebny na zestrojenie sensora. Większość czujników jest ustawiana w dwóch osiach. Głowicę czujnika można obracać w górę i w dół oraz w prawo lub w lewo. RC-plus Next N firmy B.E.G. oferuje również opcję bezstopniowej mechanicznej regulacji poszczególnych czujników ruchu w głowicy.

Ruchome przesłony maskujące

W obszarach zewnętrznych stosowane są prawie wyłącznie czujniki ruchu z pasywnymi sensorami podczerwieni (PIR). Czujniki te reagują na zmiany ciepła, które występują, gdy żywe stworzenia się poruszają. Rośliny nie emitują ciepła, więc poruszające się drzewa i krzewy nie są wykrywane. Jeśli jednak za rośliną znajduje się źródło ciepła, np. ściana nagrzana przez słońce, czujnik rozpoznaje ruch rośliny, który może być spowodowany podmuchem wiatru. Obszar detekcji musi być również ograniczony w przypadku takiego fałszywego przełączenia. W tym celu można zastosować przesłony maskujące, które są przymocowane do soczewki czujnika. Przesłony te są nieprzepuszczalne dla promieniowania podczerwonego, dzięki czemu niektóre części obszaru detekcji są wygaszone.

Zwierzęta mają zazwyczaj podobną temperaturę ciała do ludzi. Ruchy kotów i psów są wykrywane w taki sam sposób jak ruchy ludzi i powodują włączenie światła. Przyczyna jest zatem taka sama w obu przypadkach: ruch (ciepłej) żywej istoty. Takiego nieprawidłowego przełączania trudno uniknąć. Aby zrozumieć, jakie możliwości mimo to istnieją i jakie konsekwencje z tego wynikają, wyjaśnione zostaną niektóre z fizycznych podstaw.

Pasywne czujniki podczerwieni

Promieniowanie podczerwone leży w spektrum elektromagnetycznym pomiędzy światłem widzialnym a mikrofalami. Promieniowanie podczerwone jest przede wszystkim promieniowaniem cieplnym i jest generowane przez ruch atomów i cząsteczek w obiekcie. Oznacza to, że każdy obiekt o temperaturze powyżej zera bezwzględnego, nawet kostka lodu, emituje promieniowanie w zakresie podczerwieni. Im wyższa temperatura, tym więcej atomów i cząsteczek porusza się i tym więcej promieniowania podczerwonego wytwarza.

Promieniowanie podczerwone wytwarzane przez żywe istoty nie jest jednorodne, co staje się wyraźnie widoczne podczas korzystania z kamery na podczerwień. Ze względu na temperaturę ciała wynoszącą 37°C, ludzie silnie promieniują w zakresie podczerwieni o długości fali około 10 µm. Różne części ciała emitują różne poziomy promieniowania; na przykład usta są znacznie cieplejsze niż palce. Oznacza to, że promieniowanie podczerwone emitowane przez usta jest odpowiednio silniejsze niż promieniowanie emitowane przez palce.

Pasywne czujniki podczerwieni (czujniki PIR) również działają w zakresie długości fali 10 µm i umożliwiają wykorzystanie promieniowania podczerwonego do wykrywania ruchu, ponieważ optymalnie reagują na promieniowanie cieplne osoby lub zwierzęcia. Pasywna podczerwień oznacza, że czujniki nie emitują żadnego promieniowania, a jedynie je odbierają. Następnie czujnik analizuje sygnały z czujników i odpowiednio włącza światło.

Czułość czujników można dowolnie regulować

Aby wykryć ruch, promienie podczerwone muszą dotrzeć do czujników. Ponieważ promieniowanie staje się słabsze wraz ze wzrostem odległości, czujnik może wykrywać ruch w odległości 2 metrów lepiej niż w odległości 20 metrów. Jednak ruch może być również wykryty z odległości 20 metrów. Zależy to od ilości emitowanego ciepła. Mysz emituje mniej ciepła niż człowiek, podczas gdy lokomotywa podczas pracy, na przykład na terenie firmy, emituje znacznie więcej ciepła niż człowiek.

W przypadku dobrych detektorów, czułość czujników można regulować w różny sposób. Ustawienie to określa ilość ciepła, powyżej której czujnik powinien zareagować. Mniejsze ilości ciepła, takie jak w przypadku kota, są maskowane. Jednak nawet promieniowanie większego psa może spowodować włączenie światła przez czujnik. Jeśli jednak czułość zostanie jeszcze bardziej zmniejszona, istnieje ryzyko, że ruchy małych dzieci nie będą już wykrywane.

Wygaszanie obszarów detekcji

Innym sposobem na ograniczenie fałszywych przełączeń wywoływanych przez zwierzęta jest maskowanie dolnych obszarów detekcji. Koty często przechodzą obok ścian domu. Czujniki z ochroną przed pełzaniem nie rozpoznają tego ruchu. W przypadku RC-plus Next N firmy B.E.G. funkcję tę można aktywować i dezaktywować za pomocą pilota zdalnego sterowania. Należy pamiętać, że złodzieje również lubią przemykać obok ściany.

Jeśli czujnik ruchu patrzy w dal, niższe obszary detekcji są również wygaszane. Tworzy to martwe strefy, w których nie jest wykrywany żaden ruch. Ponieważ obszar detekcji znajduje się teraz w oddali, a promieniowanie cieplne słabnie wraz z odległością, wykrywane są tylko większe źródła ciepła, np. ludzie. Należy wziąć pod uwagę, czy w większej odległości od domu znajduje się droga lub chodnik.

Nowoczesne pasywne czujniki podczerwieni

Podobnie jak światło, promieniowanie podczerwone może być ogniskowane przez soczewki. Czujniki ruchu są wyposażone w soczewki skupiające promieniowanie podczerwone na czujniku PIR. Najpopularniejsze czujniki składają się z dwóch płytek kryształu piroelektrycznego. Kiedy promieniowanie podczerwone uderza w taki kryształ, prowadzi to do przesunięcia ładunku, które można zmierzyć. Ruch jest rozpoznawany, gdy promieniowanie IR jest wykrywane przez obie płytki.

Bardziej nowoczesne czujniki mają matrycę płytek piroelektrycznych, które w połączeniu z odpowiednim oprogramowaniem mogą być używane do rozpoznawania prostych konturów. Jeśli więcej płytek jest aktywnych w płaszczyźnie pionowej, może to być osoba; jeśli więcej jest aktywnych w płaszczyźnie poziomej, może to być zwierzę.

Obecnie prawie wszystkie czujniki ruchu składają się z prostych czujników PIR z dwiema płytkami. Czujniki matrycowe jeszcze się nie przyjęły ze względu na ich wysoką cenę.

Czujniki z technologią kamer

Kiedy około 35 lat temu na rynku pojawiły się pierwsze czujniki ruchu, ukuto dwa terminy: czujniki ruchu i czujniki obecności. Oba są terminami marketingowymi i zorientowanymi na sprzedaż. Funkcję słowa „czujnik ruchu” można nadal wywnioskować. Termin „czujnik obecności” nie jest oczywisty. Nawet producenci czujników różnie je interpretują. „Czujniki obecności rozpoznają niewielkie ruchy, takie jak praca z myszą komputerową” lub „Czujniki obecności uwzględniają naturalne światło zewnętrzne w pomiarze światła”.

Czujniki wysokiej częstotliwości (HF)

W przeciwieństwie do pasywnych czujników podczerwieni (PIR), czujniki wysokiej częstotliwości (HF) są czujnikami aktywnymi. Emitują one fale o wysokiej częstotliwości, ale niskiej mocy i analizują sygnały echa. Fale HF mają tę właściwość, że przenikają przez materiały niemetaliczne, takie jak ściany. Czujnik HF można zatem ukryć za sufitami podwieszanymi lub zainstalować w niewidoczny sposób bezpośrednio w oprawie oświetleniowej, wykorzystując tzw. efekt Dopplera. Zbliżający się pojazd emituje wyższy dźwięk niż pojazd oddalający się. Ze względu na własny ruch, fale dźwiękowe są kompresowane w kierunku ruchu i rozprężane w kierunku przeciwnym. Detektory HF działają odwrotnie: są nieruchome i emitują fale. Fale te są odbijane przez obiekty. Jeśli obiekty się poruszają, odbite fale mają nieco inną częstotliwość. Im większa różnica częstotliwości, tym szybciej porusza się obiekt. Policja wykorzystuje tę technologię do pomiarów radarowych podczas kontroli prędkości.