Jak działa czujnik ruchu?

Czujniki ruchu to bardzo przydatne urządzenia elektroniczne, które wykorzystuje się w instalacjach – między innymi jako część systemów alarmowych, robotów czy oświetlenia. Sprawdź, na czym polega działanie czujnika ruchu w zależności od wykorzystywanej przez niego technologii i dostępnych funkcji!

Czujnik ruchu – zasada działania

Jak działa czujnik ruchu? By odpowiedzieć na to pytanie, trzeba zdać sobie sprawę, że istnieje wiele rodzajów tego typu elementów, które różnią się między sobą budową i wykorzystywaną technologią, co bezpośrednio przekłada się na zasady działania konkretnego czujnika ruchu.

Czujniki pasywne

Czujniki ruchu pasywne nie wysyłają żadnych sygnałów do otoczenia – ich zadaniem jest jedynie detekcja i analiza promieniowania z zewnątrz. Do tej kategorii zalicza się przede wszystkim czujniki ruchu PIR (z angielskiego Passive Infra-Red), czyli na podczerwień.

Jak działa czujnik ruchu PIR (na podczerwień)?

Czujnik ruchu na podczerwień jest w stanie wykrywać i analizować promieniowanie elektromagnetyczne w paśmie podczerwieni (ciepło), które jest emitowane przez ludzkie ciało – wykrywa więc zmiany temperatury w swoim otoczeniu. Na podstawie rozkładu cieplnego, temperatury i innych czynników czujnik potrafi odróżniać ludzi i zwierzęta od urządzeń emitujących ciepło, a w przypadku niektórych modeli – także ludzi od zwierząt domowych. Czujniki PIR charakteryzują się sporym kątem detekcji, a najskuteczniejsze działanie wykazują w przypadku montażu na ścianie lub suficie oraz w przypadku, gdy wykrywany obiekt porusza się prostopadle do czujnika. Ze względu na brak emisji wiązki, czujniki na podczerwień działają wyłącznie w obrębie jednego pomieszczenia. Warto pamiętać, że pracę takiego urządzenia może zakłócać niewłaściwy montaż, na przykład na nieprawidłowej wysokości lub zbyt blisko grzejników czy przeszkleń.

Czujniki aktywne

Aktywny czujnik ruchu swoje działanie opiera na emitowaniu fali elektromagnetycznej (w zakresie mikrofal lub światła widzialnego) albo mechanicznej (ultradźwięki). Analiza powracającej do urządzenia, odbitej fali pozwala wykryć ruch, co powoduje uruchomienie instalacji sterowanej takim czujnikiem. W tym celu czujniki aktywne wykorzystują efekt Dopplera, który związany jest ze zmianą częstotliwości fali, jeżeli położenie jej źródła ulegnie zmianie. Oznacza to, że jeżeli fala wysyłana ma taką samą długość jak odbierana (odbita od ścian, mebli i innych obiektów), urządzenie otrzymuje informację, że układ obiektów w pomieszczeniu nie uległ zmianie. Natomiast po pojawieniu się dodatkowego obiektu, na przykład po wejściu jakiejś osoby, odbita fala będzie miała inną częstotliwość, co czujnik będzie mógł zinterpretować jako ruch.

Jak działa mikrofalowy czujnik ruchu?

Ten typ czujnika (nazywany również radarowym czujnikiem ruchu) wysyła i odbiera fale elektromagnetyczne z zakresu mikrofal. Czujniki mikrofalowe charakteryzują się dużą czułością, są niewrażliwe na zmiany temperatury i radzą sobie dobrze również z wykrywaniem obiektów poruszających się równolegle (czyli zbliżających się do czujnika lub oddalających od niego). Dodatkową zaletą jest możliwość detekcji ruchu przez cienkie ściany czy inne niezbyt masywne przeszkody (na przykład szkło). Czujniki mikrofalowe często posiadają też opcję regulacji zasięgu działania. Warto natomiast wspomnieć, że reagują one na każdy ruch w obrębie monitorowanej strefy, także ten pochodzący od przedmiotów (na przykład jeżdżenie robota sprzątającego). Praca czujnika może być zakłócana przez obecność dużych powierzchni metalowych lub urządzeń elektronicznych, szczególnie takich, które również emitują promieniowanie mikrofalowe.

Jak działa ultradźwiękowy czujnik ruchu?

W ultradźwiękowym czujniku ruchu emitowana jest fala mechaniczna w postaci ultradźwięków (odgłosów o częstotliwości tak wysokiej, że nie rejestruje jej ludzkie ucho). Zasada jest więc taka sama jak na przykład w aparacie echolokacji u nietoperzy czy w sonarach na łodziach podwodnych. Ultradźwiękowe czujniki ruchu charakteryzują się stabilnym działaniem (niewielka ilość “fałszywych alarmów”) i zwykle posiadają możliwość regulacji czułości. Cechuje je również mały pobór energii elektrycznej. Ten typ czujników często stosuje się w instalacjach alarmowych w budynkach i pojazdach.

Jak działa laserowy czujnik ruchu?

Laserowy czujnik ruchu działa na tej samej zasadzie, na jakiej działają inne czujniki aktywne, z tym że wysyła on wiązkę skupionego promieniowania elektromagnetycznego w zakresie światła widzialnego (rzadziej ultrafioletu lub podczerwieni). Ten typ czujnika można świetnie wykorzystać w sytuacjach, gdy potrzebne jest objęcie działaniem sensora bardzo wąskiej strefy – na przykład jeśli urządzenie ma sterować załączaniem instalacji oświetleniowej na schodach czy w windzie.

Czujniki wizyjne

Czujniki wizyjne to w zasadzie kamery, których oprogramowanie wyposażone jest w odpowiednie algorytmy umożliwiające analizę obrazu i wykrywanie na tej podstawie ruchu. Często są one połączone z systemem monitoringu, dlatego nierzadko wykorzystuje się je w miejscach, gdzie kamery monitorujące funkcjonują na co dzień – na przykład w centrach handlowych czy zakładach przemysłowych.