Skrót PIR oznacza "pasywną podczerwień ” i odnosi się do czujników, które wykrywają niewidzialne fale elektromagnetyczne w zakresie podczerwieni. Fale te to nic innego jak promieniowanie cieplne emitowane przez obiekty.
Czujniki PIR reagują na zmiany tego promieniowania cieplnego i wyzwalają odpowiednie działania, takie jak włączanie świateł. Z uwagi na ich zdolność do wykrywania ruchu, sensory PIR są szeroko stosowane w wielu aplikacjach.
Stanowią one centralny element czujników ruchu, systemów alarmowych i systemów inteligentnego domu. Termin „pasywny” w tym kontekście oznacza, że same czujniki nie emitują żadnego promieniowania podczerwonego, a jedynie rejestrują ciepło emitowane przez inne obiekty.
W tym poradniku dowiesz się, jak działa ta technologia, jakie różne typy i konstrukcje są dostępne oraz na co należy zwrócić uwagę przy zakupie. Podajemy praktyczne wskazówki dotyczące instalacji i odpowiadamy na najczęściej zadawane pytania dotyczące czujników PIR.
Niezależnie od tego, czy chcesz zwiększyć bezpieczeństwo swojej firmy, zautomatyzować oświetlenie, czy po prostu poszerzyć swoją wiedzę na temat tej technologii, tutaj znajdziesz wszystkie potrzebne informacje.
Czym są czujniki PIR?
Czujniki PIR występują głównie w detektorach ruchu. Mogą być używane do określania, czy ludzie lub zwierzęta wchodzą w obszar przestrzenny wykrywany przez czujnik. W takim przypadku czujnik aktywuje element wykonawczy, zwykle przekaźnik. Ten z kolei przełącza obciążenie elektryczne, na przykład oświetlenie, kamerę wideo lub system alarmowy.
Czujniki ruchu wyposażone w sensory PIR (pasywną podczerwień) zawierają pyroelektryczny element, który reaguje na promieniowanie podczerwone. Dzięki temu mogą wykrywać zmiany temperatury w swoim polu widzenia, ponieważ wszystkie obiekty o temperaturze wyższej niż zero absolutne emitują energię podczerwoną. Gdy obiekt o wyższej temperaturze niż otoczenie znajdzie się w zasięgu sensora, zmienia się ilość odbieranej energii, co wpływa na sygnał generowany przez czujnik. W urządzeniu zazwyczaj znajduje się wzmacniacz sygnału oraz układ porównujący, który ocenia, czy sygnał przekracza określony próg, co może być interpretowane jako ruch. W wyniku tego przez przekaźnik, działający jak przełącznik, uruchamiana jest konkretna akcja, np. włączenie światła, aktywacja alarmu czy rozpoczęcie nagrywania.
Aby ograniczyć fałszywe alarmy, wiele detektorów ruchu wykorzystuje filtry i algorytmy stabilizujące sygnał, co pozwala odróżnić rzeczywisty ruch od drobnych wahań temperatury czy zakłóceń elektrycznych. Dodatkowo stosuje się soczewki, najczęściej Fresnela, które poszerzają i segmentują pole widzenia sensora. Umożliwiają one skupienie promieniowania podczerwonego na czujniku, co pozwala na precyzyjne rozpoznawanie ruchu w różnych obszarach.
Jak już wspomniano, czujniki ruchu są kluczowymi elementami systemów alarmowych, służącymi do wykrywania włamań lub nieautoryzowanego wejścia na teren budynków i posesji. Często wykorzystuje się je również w automatycznym oświetleniu, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. W przypadku wykrycia ruchu czujnik włącza światło, a gdy ruch ustaje, wyłącza je. Takie rozwiązania są powszechnie stosowane w korytarzach, klatkach schodowych, piwnicach, strefach wejściowych, podjazdach, na parkingach oraz w ogrodach..
Zasięg detektorów ruchu PIR różni się w zależności od modelu i producenta. Standardowo wynosi około 10–12 metrów, jednak niektóre urządzenia mogą działać nawet na odległość 20 metrów lub więcej. Dostępne są także zaawansowane czujniki o zasięgu sięgającym 120 metrów wewnątrz budynków i aż 240 metrów na zewnątrz.
W systemach inteligentnego domu czujniki ruchu mogą sterować różnorodnymi urządzeniami, takimi jak systemy ogrzewania, wentylacji czy klimatyzacji, co pozwala oszczędzać energię i zwiększa wygodę użytkowania. W przypadku drzwi automatycznych wykrywają obecność osób i otwierają je, gdy ktoś się zbliży. W przemyśle i sektorze usług czujniki podczerwieni pełnią funkcję detektorów obecności, umożliwiając działanie maszyn tylko w obecności operatora. Jednocześnie mogą zwiększać bezpieczeństwo, zapewniając, że urządzenia pracują wyłącznie wtedy, gdy w pobliżu nie znajdują się żadne osoby.
Ważne wskazówki dotyczące instalacji czujników ruchu
Przestrzeganie obszaru detekcji
Obszar detekcji czujnika powinien obejmować wymagany teren bez wykrywania obszarów niepożądanych (np. sąsiednich nieruchomości).
Wysokość montażu
Optymalna wysokość montażu zależy od modelu i przeznaczenia. Z reguły czujki PIR montuje się na wysokości 2-3 metrów.
Unikanie przeszkód
Czujnik powinien mieć dobrą widoczność monitorowanego obszaru. Przeszkody mogą zakłócać działanie urządzenia.
Unikanie źródeł ciepła
Bezpośrednie światło słoneczne, grzejniki lub systemy klimatyzacji mogą wywoływać fałszywe alarmy i dlatego należy ich unikać.
Na rynku dostępne są różne rodzaje czujników ruchu wykorzystujących technologię PIR. Różnią się one konstrukcją, zastosowaniem oraz zasadą działania. Większość modeli wyposażona jest w soczewkę Fresnela, która zwiększa zasięg wykrywania.
Najpopularniejszym rozwiązaniem jest podstawowy czujnik PIR, składający się z jednego detektora piroelektrycznego. Bardziej zaawansowane wersje, takie jak czujniki Dual-PIR, posiadają dwa detektory rozmieszczone w określonej geometrii. Dzięki temu charakteryzują się wyższą czułością i minimalizują ryzyko fałszywych alarmów, gdyż obie jednostki muszą jednocześnie zarejestrować ruch. Czujniki cyfrowe natomiast przekształcają sygnały analogowe na cyfrowe, co umożliwia ich przetwarzanie przez mikroprocesor. Tego typu urządzenia często oferują dodatkowe funkcje, takie jak kompensacja temperatury czy zaawansowana analiza sygnału
Kombinierte Sensoren
Kombinierte Sensoren enthalten ein PIR-Element und einen Mikrowellensensor. Ersterer erkennt die Infrarotstrahlung, während der Mikrowellensensor Bewegungen durch Reflexion von Mikrowellenstrahlen detektiert. Diese Kombination erhöht die Zuverlässigkeit und reduziert Fehlalarme, da beide Sensoren gleichzeitig eine Bewegung erkennen müssen. Integrierte PIR-Module enthalten neben dem eigentlichen Sensor auch die erforderliche Elektronik zur Signalverarbeitung und Schnittstellen zur einfachen Integration in verschiedene Anwendungen. Sie sind oft vorkonfiguriert und sofort einsatzbereit.
Externe Sensoren
Externe PIR-Sensoren sind für den Einsatz im Freien konzipiert und verfügen über wetterfeste Gehäuse mit hoher Schutzklasse, zum Beispiel IP65. Sie besitzen erweiterte Funktionen zur Unterscheidung zwischen tatsächlichen Bewegungen und Umwelteinflüssen wie Wind oder Regen.
Miniatur-Sensoren
Miniatur-Sensoren wiederum sind besonders klein und kompakt, wodurch sie sich in Anwendungen mit begrenztem Platzangebot einsetzen lassen.
Czułość
Warto zwrócić uwagę na czułość czujnika PIR na ruch. Zbyt czułe czujniki mogą wywoływać fałszywe alarmy, podczas gdy mniej wrażliwe sensory nie wykryją wszystkich ruchów. Czułość można jednak często regulować i dostosowywać do konkretnych wymagań.
Zużycie energii
Sprawdź pobór mocy czujnika, szczególnie w przypadku aplikacji zasilanych bateryjnie. Niewielki pobór mocy pozwala nie tylko wydłużyć żywotność baterii, ale także zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko. Istnieją czujniki PIR o szczególnie niskim poborze mocy lub z podłączeniem do sieci.
Warunki otoczenia
Należy zwrócić uwagę na warunki środowiskowe, w których czujnik jest używany. Stopień ochrony IP dostarcza informacji na temat ochrony przed pyłem i wodą. Czujniki do użytku zewnętrznego powinny mieć wysoki stopień ochrony IP. W przypadku zadaszonych obszarów zewnętrznych zwykle wystarczający jest co najmniej stopień ochrony IP44, natomiast w obszarach niechronionych zalecany jest stopień ochrony IP65 lub wyższy.
Unikanie fałszywych alarmów
Aby zminimalizować liczbę fałszywych alarmów, wybierz czujniki ze specjalnymi technologiami, takimi jak czujniki podwójne (łączące dwie zasady wykrywania w celu zwiększenia niezawodności) lub cyfrowe przetwarzanie sygnału (dokładniejsza analiza sygnałów).
Przetwarzanie sygnału i wyjścia
Sprawdź rodzaj przetwarzania sygnału i dostępne wyjścia (np. przekaźniki, styki bezpotencjałowe).
Upewnij się, że czujnik można łatwo zintegrować z systemem.
Typ montażu i wysokość instalacji
Należy wziąć pod uwagę miejsce instalacji i odpowiednią wysokość zamontowania czujnika. Niektóre typy nadają się do montażu na ścianie, inne do montażu na suficie. Aby uzyskać optymalną skuteczność, należy postępować zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi montażu.
Zasięg i obszar detekcji
Zasięg i obszar detekcji czujnika ruchu są bardzo ważne. Zasięg określa odległość, a obszar detekcji szerokość wykrywanych ruchów.
Oba zależą od wysokości instalacji. Należy wybrać czujnik odpowiedni do danego pomieszczenia.
Kąt detekcji
Kąt detekcji określa szerokość pola widzenia. Większy kąt obejmuje więcej, mniejszy kąt jest bardziej skoncentrowany. Różne wzorce detekcji (kołowy, prostokątny) wpływają na kształt monitorowanego obszaru. Wybór zależy od zastosowania i środowiska.
Zakres temperatur pracy
Upewnij się, że czujnik działa w zakresie temperatur wymaganym dla danego zastosowania. Ma to szczególne znaczenie w przypadku zastosowań zewnętrznych lub środowisk o ekstremalnych temperaturach, które mogą skrócić żywotność czujnika.
Nasza praktyczna wskazówka: Wybierz odpowiedni czujnik ruchu - PIR czy HF?
Czujniki ruchu PIR sprawdzają się obecnie w środowiskach o umiarkowanych wahaniach temperatury. Czujniki HF mogą być jednak lepszym wyborem w przypadku ekstremalnych wahań temperatury w miejscu użytkowania (np. w chłodniach). Zaleca się sprawdzenie danych technicznych czujnika przed zakupem i w razie potrzeby skonsultowanie się ze specjalistą.
Jaka jest różnica między czujnikiem obecności a czujnikiem ruchu?
Zasadniczo technologia czujników ruchu i czujników obecności jest taka sama, ale istnieją pewne różnice. Czujnik obecności reaguje dużo czulej niż czujnik ruchu i wykrywa nie tylko przemieszczanie się, ale także obecność osób. Dzięki dodatkowym czujnikom, takim jak czujniki mikrofalowe lub ultradźwiękowe, może on również rozróżnić, czy dana osoba weszła do pomieszczenia, czy je opuściła. Dlatego jest on używany głównie w budynkach. Klasyczny czujnik ruchu jest natomiast używany głównie na zewnątrz.
Co należy wziąć pod uwagę podczas montażu czujnika ruchu PIR?
Zasięg wykrywania czujnika ruchu zwiększa się wraz z wysokością montażu. Oznacza to, że aktywne i pasywne obszary czujnika stają się większe wraz ze wzrostem wysokości, mimo że czułość znacznie spada. Podczas rozmieszczania należy jednak pamiętać, że czujniki PIR nie mogą "widzieć" przez przeszkody, takie jak ściany lub meble, a bezpośrednie światło słoneczne lub źródła ciepła mogą wywoływać fałszywe alarmy.
Czym jest promieniowanie podczerwone?
Promieniowanie podczerwone to niewidzialne promieniowanie elektromagnetyczne. Największym emitentem promieniowania podczerwonego jest słońce. Ludzie odczuwają to promieniowanie jako przyjemne ciepło na skórze. Prawie 50 procent promieniowania słonecznego składa się z promieniowania podczerwonego. Istoty żywe emitują część ciepła swojego ciała do otoczenia w postaci promieniowania podczerwonego. Czujnik ruchu PIR wykorzystuje to do rozpoznawania ich przemieszczania się.
Znane są trzy różne rodzaje promieniowania podczerwonego: krótkofalowe promieniowanie IR-A ma długość fali od 780 do 1400 nanometrów, podczas gdy promieniowanie IR-B mieści się w zakresie od 1400 do 3000 nanometrów. Istnieje również długofalowe promieniowanie IR-C, którego długość fali wynosi od 3000 nanometrów do 1 milimetra.
Co oznacza certyfikat IP54?
Kod IP składa się z informacji na temat odporności na pył i przypadkowy kontakt, a także odporności na wodę. W przypadku IP54 cyfra 5 wskazuje na całkowitą ochronę przed przypadkowym kontaktem i szkodliwym osadzaniem się pyłu wewnątrz. Cyfra 4 oznacza ochronę przed strumieniem wody. Czujnik ruchu z certyfikatem IP54 nadaje się do zadaszonych obszarów zewnętrznych.