Собираем датчик движения для включения света. Принцип работы датчиков охранной сигнализации Микроволновый метод обнаружения

Современные транспортные средства уже давно не измеряют скорость устаревшим механическим методом - через вращающийся тросик. Сейчас используются специальные устройства, работа которых основывается на эффекте Холла. Датчик работает в паре с контроллером, принимающим от него электромагнитные импульсы, и мгновенно вычисляющим текущую скорость передвижения транспортного средства. Процесс вычисления происходит по такой схеме: каждый пройденный километр пути датчик посылает контроллеру строго определенное число электромагнитных импульсов - 6004.

Чем выше текущая скорость авто, тем с большей интенсивностью передаются импульсы на контроллер, что позволяет последнему точно определять с какой скоростью ТС движется в настоящий момент. Кроме определения скорости, этот датчик выполняет еще одну немаловажную функцию. Когда транспортное средство "катится" накатом, и его скорость не превышает, импульсный датчик скорости не блокирует поступление топлива, способствуя его экономии. Принцип работы датчика скорости достаточно прост, но, если возникают неисправности, это неизбежно сказывается на работе двигателя в целом.

Как влияет датчик скорости на работу двигателя

Исправный датчик скорости передает сигнал в контроллер, который в свою очередь отправляет данные о текущей скорости в электронный блок управления двигателем. На основании этих данных осуществляется расчет подачи топлива и, если водитель убирает ногу с педали газа, подача топлива резко уменьшается, что позволяет двигателю расходовать его достаточно рационально. Возникающие неисправности с датчиком приводят к тому, что блок управления не получает необходимой информации.

При этом, ЭБУ устанавливает текущие обороты на значение 1500/мин и деактивирует режим отсечки подачи топлива. Все это приводит к существенному перерасходу топлива, а также к неравномерной работе самого двигателя, который работает с рывками. Для справки - работающий режим отсечки подачи топлива помогает экономить до 2-х литров горючего при движении в городской черте. Кроме этого, датчик скорости влияет на корректное переключение передач автоматической коробкой. Если он неисправен, не будет работать круиз-контроль, а на некоторых моделях авто будут отмечаться и перебои в работе электроусилителя руля.

Совет! Если внезапно начались подергивания стрелки спидометра или тахометра, важно сразу же проверить состояние тросика, поскольку промедление может привести к необходимости замены самого устройства.

Основные причины неисправности ДС автомобиля

К наиболее распространенным проблемам с этим устройством, можно отнести обрыв электрической цепи, поэтому самостоятельную диагностику оптимально начинать с контроля электрических контактов и самих проводов. Они прозваниваются тестером и проверяются визуально. Часто можно наблюдать их облом сразу после пластикового разъема, а также в области выпускного коллектора.

Все контакты необходимо разъединить и проверить. Как правило, влага и соль способствуют быстрому окислению контактов, что приводит к прерыванию электрической цепи. При обнаружении такой ситуации контакты зачищаются и смазываются смазкой. Обязательно следует проверить трос спидометра - при длительной эксплуатации на нем появляются разрывы, препятствующие нормальной работе датчика. Чтобы избежать проблем с тросиком, его необходимо периодически смазывать моторным маслом. Чтобы самостоятельно заподозрить о неисправности датчика скорости, следует обратить внимание на следующие признаки:

• отказ или некорректная работа спидометра;
• отсутствие стабильности работы двигателя на холостом ходу;
• внезапно увеличившийся расход топлива;
• двигатель резко теряет мощность.

Часто о проблемах с датчиком может свидетельствовать самостоятельная остановка двигателя, работающего в режиме холостого хода при движении накатом, либо при нажатии педали сцепления для переключения передачи. Как правило, при обнаружении вышеперечисленных проблем требуется замена прибора.

Самостоятельное тестирование

Перед тем как проверить датчик скорости, следует выяснить поступает ли на контакты электрическое напряжение. Следует понимать, что поскольку функционирование датчика основывается на эффекте Холла, контакт, предназначенный для передачи импульсов, проверяется лишь при кручении, а в его отсутствии - напряжение на прибор подаваться не будет. Его нормальные значения при проверке мультиметром могут колебаться в пределах значений от 0,5 до 10 В. Способов самостоятельного тестирования датчика скорости три.

1. При таком способе диагностики потребуется предварительный демонтаж устройства. При помощи цифрового мультиметра следует отыскать среди контактов тот, через который ведется передача импульсов. Плюсовой щуп мультиметра замыкается на него, а минусовой - на корпус авто. После этого ось самого датчика необходимо начать вращать с малой скоростью - мультиметр покажет небольшое напряжение, которое должно возрастать параллельно с увеличением скорости вращения оси.

Внимание! Демонтаж датчика следует проводить только при выключенном зажигании, в противном случае в момент разъединения контактов устройство может просто перегореть.

При использовании второго и третьего способа имеет смысл проверить и привод устройства. Он отыскивается на ощупь, и при вращении колеса оценивается стабильность вращения привода.

Как самостоятельно заменить датчик скорости

Прежде чем начинать процедуру замены датчика скорости, следует выполнить вышеуказанные мероприятия по его диагностике, и лишь после этого целесообразно осуществлять замену. При этом, следует обратить внимание на качество вновь приобретаемого устройства - лучше использовать европейские или отечественные датчики, но никак не произведенные в Китае. Помимо качества самих материалов, в отечественных приборах все контакты, на которые могут воздействовать неблагоприятные факторы окружающей среды, залиты лаком, что существенно продлевает срок эксплуатации.

Кроме того, из всех вариантов следует предпочесть вариант устройства не с пластиковым хвостовиком, а с металлическим. Пластиковый хвостовик изнашивается гораздо быстрее, особенно, если водитель предпочитает агрессивный стиль вождения и высокую скорость. Для облегчения процесса замены, машину лучше загнать на яму или поднять подъемником. Узнать о том, где находится датчик скорости можно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля.

После его обнаружения, следует очистить его от загрязнений, предварительно выключив зажигание или отсоединив клеммы с аккумуляторной батареи, и попытаться его открутить. Если с первого раза не получается, прилагать чрезмерные усилия не рекомендуется - лучше обработать соединение WD-40 и немного подождать. После успешного демонтажа, устанавливается новый прибор, соединяются разъемы датчика скорости и подключается питание на АКБ. О том, как выполнить самостоятельную замену рассказано на видео:

Совет! После установки нового датчика скорости следует вручную провести обнуление ошибки в электронном блоке управления двигателя, в противном случае индикатор неисправности будет продолжать гореть, а ЭБУ - считать, что датчик неисправен.

Можно ли продлить срок службы датчика скорости

Поскольку устройство датчика скорости не отличается особой сложностью, а процедура замены сложностью, многие автовладельцы не уделяют этому устройству какого-либо внимания, что в определенной степени способствует быстрому выходу его из строя. В особенности рискуют те водители, кто предпочитает езду на высоких скоростях, а установленный датчик имеет пластиковый хвостовик, который быстро разбивается тросиком.

Частой причиной неисправности может становиться и сам тросик. На него постоянно оказывает негативное воздействие такие факторы, как влага и реагенты, которыми обрабатываются дороги, в результате чего он теряет первоначальную эластичность и начинает расслаиваться. Оплетка тросика также теряет свою эластичность. Чтобы не допустить преждевременного перетирания тросика имеет смысл периодически обрабатывать его машинным маслом, которое закачивается под оплетку через шприц.

Отдельное внимание следует уделять хвостовику датчика скорости в том месте, где происходит соединение самого датчика и троса. Если хвостовик пластиковый -то плотности крепления, поскольку если оно разбалтывается в процессе эксплуатации автомобиля, посадочное место может быть разбито. Такая неприятность приведет к тому, что датчик перестанет работать, а ремонту его хвостовик не подлежит - придется менять все устройство.

Следует знать, что контакты датчика скорости также нуждаются в периодической очистке, поскольку на них постоянно воздействует влага и реагенты, приводя к их окислению. Помимо ухудшения проводимости электрического напряжения, это может приводит и к возникновению короткого замыкания, которое гарантированно выведет чувствительный прибор из строя.

Среди элементов радиоэлектроники, автоматики, а также измерительной техники, датчик Холла, принцип работы которого основан на одноименном эффекте, занимает особое место. Смысл упомянутого эффекта заключается в том, что при помещении проводника в магнитное поле появляется электродвижущая сила (ЭДС), направление которой будет перпендикулярным полю и току. Как же это используется в автомобиле?

Датчик Холла – принцип работы и назначение

В современных условиях происходит постоянное технологическое развитие датчиков Холла. Они отличаются надежностью, точностью и постоянством данных. Широкое распространение эти приборы получили в автомобилях и других транспортных средствах. Они обладают повышенной устойчивостью к агрессивным внешним воздействиям. Датчики Холла являются составной частью многих устройств, с помощью которых контролируется определенное состояние техники.

Во многих случаях этот прибор размещается в трамблере и отвечает за образование искры, то есть он используется вместо контактов. Нередко данный прибор применяется для слежения за током нагрузки. С его помощью производится отключение при возникновении токовых перегрузок. В случае перегревания датчика происходит срабатывание температурной защиты. Резкое изменение напряжения может иметь для устройства тяжелые последствия. Поэтому в последних моделях устанавливается внутренний диод, препятствующий обратному включению напряжения.

Датчик Холла до настоящего времени не смог заменить обычные механические переключатели. Однако в любом случае он имеет ряд значительных преимуществ. Основными из них являются отсутствие контактов, загрязнений, а также механических нагрузок. Поэтому часто можно встретить датчик Холла на скутере, применяемый в качестве составной части .

Датчик Холла – схема подключения и «физика» процесса

Классическое устройство датчика Холла на практике – тонкий полупроводниковый листовой материал. При прохождении через него постоянного тока на краях листа образуется сравнительно невысокое напряжение. Если под прямым углом поперек пластинки проходит магнитное поле, то на краях листа происходит усиление напряжения, которое находится в прямо пропорциональной зависимости с магнитной индукцией. Датчик Холла является одной из разновидностей датчиков импульсов, создающих электрические импульсы с низким напряжением. Благодаря своим качествам, этот элемент широко применяется в бесконтактных системах зажигания .

Мы рассмотрели, какой имеет датчик Холла принцип работы, схема его пока что нам не ясна. Она включает в свой набор постоянный магнит, полупроводниковую пластину с микросхемой и стальной экран, имеющий прорези. Стальной экран через прорези осуществляет пропуск магнитного поля, благодаря чему в пластине из полупроводников начинает возникать напряжение. Сам экран не пропускает магнитного поля, поэтому, когда прорези и экран чередуются, происходит создание импульсов низкого напряжения.

При конструктивном объединении этого датчика с распределителем получается единое устройство – трамблер, выполняющий функции прерывателя-распределителя зажигания.

Датчик Холла и особенности эксплуатации

Когда в конструкции авто активно эксплуатируется датчик Холла, схема подключения его требует регулярных проверок и профилактического обслуживания. Главное еще и не навредить во время таких проверок, поэтому отсоединение разъема кабеля от датчика должно в обязательном порядке производиться при выключенном зажигании. Иначе элемент может просто выйти из строя, ремонтировать его нет смысла, потребуется замена.

Проверить правильность схемы можно следующим образом: при вращении и, соответственно, вала распределителя должен попеременно загораться и гаснуть контрольный светодиод, указывающий на наличие сигнала. Запрещается проверять датчик с помощью обычной контрольной лампы. Особое внимание во время работы устройства следует обращать на чистоту и надежность в разъеме и контакте штекеров. Необходимо помнить, что датчик Холла нельзя использовать в обычной системе зажигания.

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Неисправный датчик Холла определить визуально практически невозможно, за исключением разве что явных механических повреждений и обрывов электропроводки или контактов. Чтобы провести точную диагностику не обойтись без услуг квалифицированных специалистов имеющих необходимое оборудование. В любом автосервисе есть осциллограф, с помощью которого можно определить любые неисправности датчиков, в том числе и датчика Холла. Поводом провести такую диагностику могут стать следующие причины:

1. затрудненный запуск двигателя, причём в некоторых случаях запустить его не получается совсем;
2. нестабильный холостой ход (обороты плавают);
3. во время движения при повышении оборотов чувствуются резкие рывки;
4. двигатель может заглохнуть в любой момент без видимых на то причин.

Несмотря на сложность процедуры проверки датчика Холла каждый может провести проверку самостоятельно, хотя объективность тестирования будет ниже. Например, можно воспользоваться мультиметром, установить работу прибора в режим вольтметра и измерить выходное напряжение, которое должно находиться в диапазоне от 0,4 до 11 В. Ну, а самый простой способ проверки это установка заведомо исправного датчика, если изменения будут очевидны, это повод отправиться в магазин за новым датчиком.

Как устроен датчик наклона-перемещения внутри…
Для написания статьи взят датчик наклона и перемещения
Что же у него внутри?

Рисунок 1. Ключевые компоненты датчика.

Сердце датчика – 3-координатный датчик ускорений (акселерометр). На фотографии он отмечен буквой «А».
Акселерометры выпускает несколько фирм-столпов мировой микроэлектроники. В датчике наклона от Spider® применен MEMS-датчик от Freescale.
Внутри он содержит микромеханические емкостные сборки, чувствительные к ускорению (так называемые g-cell) и интегрированную микросхему, обеспечивающую первичную обработку сигнала, термокомпенсацию и выдачу его для дальнейшей обработки микроконтроллером.

Чувствительный элемент (g-cell) представляет собой механическую структуру, сформированную из полупроводниковых материалов (поликремния) при помощи технологических процессов маскирования и травления. Их можно представить как набор электродов, прикрепленных к массе, подвижной относительно жестко закрепленных электродов. Под воздействием ускорения масса отклоняется от нейтрального положения, изменяя соотношение расстояний между подвижными и неподвижными электродами.

Рисунок 2. Упрощенный эскиз ячейки, чувствительной к ускорению (g-cell)

Масса с подвижными электродами смещается под воздействием приложенного ускорения. При этом пропорционально изменяются емкости сформированных электродами конденсаторов (у одного конденсатора она увеличивается, а у другого уменьшается). Встроенная в акселерометр интегральная схема измеряет емкости и вычисляет ускорение, основываясь на их разнице. Также интегральная схема усиливает сигнал и нормализует таким образом, чтобы он был пропорционален ускорению.

В акселерометре есть три чувствительных элемента, сориентированных по осям X,Y и Z и три канала, сигналы в которых соответствуют действующему на датчик ускорению.
Чувствительный элемент герметизирован на этапе производства акселерометра.

На все окружающие нас предметы действует сила тяжести. Говоря иными словами все они, даже находясь в состоянии покоя, испытывают ускорение свободного падения (g).
Вот это ускорение и «раскладывается по осям» акселерометра.

Устаревшие датчики наклона автомобилей были построены на 2-координатных акселеромерах (еще несколько лет назад 3-координатный датчик из-за большей сложности изготовления и цены считался непозволительной роскошью) и требовали установки в положении, как можно более горизонтальном. Иначе просто переставали «видеть» наклон.

Как устроен датчик наклона современный: у него внутри уже 3-координатный сенсор. то есть тот же Spider TMS2 или Spider STMS, обладая способностью ориентироваться во всех трех координатах нашего трехмерного пространства, одинаково хорошо работает независимо от положения его установки.

Сигнал с акселерометра обрабатывается высокоинтегрированным микроконтроллером (отмечен на Рисунке 1 буквой «М»). Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) оцифровывает сигналы. При воздействиях на автомобиль меняется результирующая «раскладка» ускорения по осям.

Микроконтроллер и встроенная в него программа также проделывает дополнительную обработку для отфильтровывания ложных сработок. А они, как можно догадаться из принципа работы, могут быть спровоцированы ударами, вибрацией, раскачиванием и даже просто большим изменением температуры.
В общем виде он выглядит так:
— сигналы с частотами выше 30-60 Гц – это удары
— сигналы с частотами 0,1-10 Гц – это движения (естественно раскачивания и оттаскивание машины отличаются)
— изменения постоянной составляющей – это подъем кузова
— и т.д.
Когда с машины попытаются снять колеса или куда-то ее оттащить, попытаются укатить мотоцикл или мопед микроконтроллер датчика наклона (в соответствии с настройками чувствительности) выдаст сработки зон предупреждения и тревоги.

Алгоритмы, позволяющие по изменениям сигнала достоверно различать что происходит с машиной, являются «ноу-хау» производителя датчиков наклона. Но именно во внимании к «мелочам» заключается секрет сочетания высокой чувствительности и иммунитета к ложным срабатываниям датчика.

Высокая надежность датчиков наклона-перемещения Spider TMS2 и Spider STMS обеспечивается:
— использованием интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов
— применением лучшей элементной базы от мировых производителей
— бескомпромисным отношением к качеству сборки

ИК-ПАССИВНЫЕ ДАТЧИКИ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Датчики являются одним из главных элементов системы сигнализации и во многом определяют ее эффективность. Анализ номенклатуры датчиков, предлагаемых крупнейшими производителями систем охранной сигнализации, показывает, что в классе датчиков для охраны помещений наиболее популярными являются инфракрасные (ИК) пассивные, комбинированные (в основном ИК+микроволновые), различные модификации контактных (в первую очередь магнитоконтактные) и акустические датчики разбития стекла. Реже применяются микроволновые, ультразвуковые активные и инерционные ударные датчики.
Ниже рассматриваются принципы действия, номенклатура и особенности применения наиболее популярных датчиков охранной сигнализации - ИК-пассивных. Эти датчики предназначены в первую очередь для защиты объема охраняемого помещения.

ИК-пассивные датчики, называемые также оптико-электронными, относятся к классу детекторов движения и реагируют на тепловое излучение движущегося человека. Принцип действия этих датчиков основан на регистрации изменения во времени разницы между интенсивностью ИК излучения от человека и фонового теплового излучения. В настоящее время ИК-пассивные датчики являются самыми популярными, они составляют неотъемлемый элемент охранной системы практически каждого объекта.
Для того чтобы нарушитель был обнаружен ИК-пассивным датчиком, необходимо выполнение следующих условий:

• нарушитель должен пересечь в поперечном направлении луч зоны чувствительности датчика;
• движение нарушителя должно происходить в определенном интервале скоростей;
• чувствительность датчика должна быть достаточной для регистрации разницы температур поверхности тела нарушителя (с учетом влияния его одежды) и фона (стены, пол).
• ИК-пассивные датчики состоят из трех основных элементов:
• оптической системы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму и вид пространственной зоны чувствительности;
• пироприемника, регистрирующего тепловое излучение человека;
• блока обработки сигналов пироприемника, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех естественного и искусственного происхождения.

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Современные ИК-датчики характеризуются большим разнообразием возможных форм диаграмм направленности. Зона чувствительности ИК-датчиков представляет собой набор лучей различной конфигурации, расходящихся от датчика по радиальным направлениям в одной или нескольких плоскостях. В связи с тем, что в ИК-детекторах используются сдвоенные пироприемники, каждый луч в горизонтальной плоскости расщепляется на два (см. рис. 1).

Зона чувствительности детектора может иметь вид:

• одного или нескольких, сосредоточенных в малом угле, узких лучей;
• нескольких узких лучей в вертикальной плоскости (лучевой барьер);
• одного широкого в вертикальной плоскости луча (сплошной занавес) или в виде многовеерного занавеса;
• нескольких узких лучей в горизонтальной или наклонной плоскости (поверхностная одноярусная зона);
• нескольких узких лучей в нескольких наклонных плоскостях (объемная многоярусная зона).
• При этом возможно изменение в широком диапазоне протяженности зоны чувствительности (от 1 м до 50 м), угла обзора (от 30° до 180°, для потолочных датчиков 360°), угла наклона каждого луча (от 0° до 90°), количества лучей (от 1 до нескольких десятков). Многообразие и сложная конфигурация форм зоны чувствительности обусловлены в первую очередь следующими факторами:
• стремлением разработчиков обеспечить универсальность при оборудовании различных по конфигурации помещений - небольшие комнаты, длинные коридоры, формирование зоны чувствительности специальной формы, например с зоной нечувствительности (аллеей) для домашних животных вблизи пола и т.п.;
• необходимостью обеспечения равномерной по охраняемому объему чувствительности ИК детектора.

На требовании равномерной чувствительности целесообразно остановиться подробнее. Сигнал на выходе пироприемника при прочих равных условиях тем больше, чем больше степень перекрытия нарушителем зоны чувствительности детектора и чем меньше ширина луча и расстояние до детектора. Для обнаружения нарушителя на большом (10...20 м) расстоянии желательно, чтобы в вертикальной плоскости ширина луча не превышала 5°...10°, в этом случае человек практически полностью перекрывает луч, что обеспечивает максимальную чувствительность. На меньших расстояниях чувствительность детектора в этом луче существенно возрастает, что может привести к ложным срабатываниям, например, от мелких животных. Для уменьшения неравномерной чувствительности используются оптические системы, формирующие несколько наклонных лучей, ИК детектор при этом устанавливается на высоте выше человеческого роста. Общая длина зоны чувствительности тем самым разделяется на несколько зон, причем "ближние" к детектору лучи для снижения чувствительности делаются обычно более широкими. За счет этого обеспечивается практически постоянная чувствительность по расстоянию, что с одной стороны способствует уменьшению ложных срабатываний, а с другой стороны повышает обнаружительную способность за счет устранения мертвых зон вблизи детектора.
При построении оптических систем ИК-датчиков могут использоваться:

• линзы Френеля - фасеточные (сегментированные) линзы, представляющие собой пластиковую пластину с отштампованными на ней несколькими призматическими линзами-сегментами;
• зеркальная оптика - в датчике устанавливается несколько зеркал специальной формы, фокусирующих тепловое излучение на пироприемник;
• комбинированная оптика, использующая и зеркала, и линзы Френеля.
• В большинстве ИК-пассивных датчиков используются линзы Френеля. К достоинствам линз Френеля относятся:
• простота конструкции детектора на их основе;
• низкая цена;
• возможность использования одного датчика в различных приложениях при использовании сменных линз.

Обычно каждый сегмент линзы Френеля формирует свой луч диаграммы направленности. Использование современных технологий изготовления линз позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность детектора по всем лучам за счет подбора и оптимизации параметров каждой линзы-сегмента: площади сегмента, угла наклона и расстояния до пироприемника, прозрачности, отражающей способности, степени дефокусировки. В последнее время освоена технология изготовления линз Френеля со сложной точной геометрией, что дает 30% увеличение собираемой энергии по сравнению со стандартными линзами и соответственно увеличение уровня полезного сигнала от человека на больших расстояниях. Материал, из которого изготавливаются современные линзы, обеспечивает защиту пироприемника от белого света. К неудовлетворительной работе ИК-датчика могут привести такие эффекты, как тепловые потоки, являющиеся результатом нагревания электрических компонентов датчика, попадание насекомых на чувствительные пироприемники, возможные переотражения инфракрасного излучения от внутренних частей детектора. Для устранения этих эффектов в ИК-датчиках последнего поколения применяется специальная герметичная камера между линзой и пироприемником (герметичная оптика), например в новых ИК-датчиках фирм PYRONIX и C&K. По оценкам специалистов, современные высокотехнологичные линзы Френеля по своим оптическим характеристикам практически не уступают зеркальной оптике.
Зеркальная оптика как единственный элемент оптической системы применяется достаточно редко. ИК-датчики с зеркальной оптикой выпускаются, например, фирмами SENTROL и ARITECH. Преимуществами зеркальной оптики являются возможность более точной фокусировки и, как следствие, увеличение чувствительности, что позволяет обнаруживать нарушителя на больших расстояниях. Использование нескольких зеркал специальной формы, в том числе многосегментных, позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность по расстоянию, причем эта чувствительность на дальних расстояниях приблизительно на 60% выше, чем для простых линз Френеля. С помощью зеркальной оптики проще обеспечивается защита ближней зоны, расположенной непосредственно под местом установки датчика (так называемая антисаботажная зона). По аналогии со сменными линзами Френеля, ИК-датчики с зеркальной оптикой комплектуются сменными отстегивающимися зеркальными масками, применение которых позволяет выбирать требуемую форму зоны чувствительности и дает возможность адаптировать датчик к различным конфигурациям защищаемого помещения.

В современных высококачественных ИК-детекторах используется комбинация линз Френеля и зеркальной оптики. При этом линзы Френеля используются для формирования зоны чувствительности на средних расстояниях, а зеркальная оптика - для формирования антисаботажной зоны под датчиком и для обеспечения очень большого расстояния обнаружения.

ПИРОПРИЕМНИК

Оптическая система фокусирует ИК излучение на пироприемнике, в качестве которого в ИК-датчиках используется сверхчувствительный полупроводниковый пироэлектрический преобразователь, способный зарегистрировать разницу в несколько десятых градуса между температурой тела человека и фона. Изменение температуры преобразуется в электрический сигнал, который после соответствующей обработки вызывает сигнал тревоги. В ИК-датчиках обычно используются сдвоенные (дифференциальные, DUAL) пироэлементы. Это связано с тем, что одиночный пироэлемент одинаковым образом реагирует на любое изменение температуры независимо от того, чем оно вызвано - человеческим телом или, например, обогревом помещения, что приводит к повышению частоты ложных срабатываний. В дифференциальной схеме производится вычитание сигнала одного пироэлемента из другого, что позволяет существенно подавить помехи, связанные с изменением температуры фона, а также заметно снизить влияние световых и электромагнитных помех. Сигнал от движущегося человека возникает на выходе сдвоенного пироэлемента только при пересечении человеком луча зоны чувствительности и представляет собой почти симметричный двухполярный сигнал, близкий по форме к периоду синусоиды. Сам луч для сдвоенного пироэлемента по этой причине расщепляется в горизонтальной плоскости на два. В последних моделях ИК-датчиков с целью дополнительного снижения частоты ложных срабатываний используются счетверенные пироэлементы (QUAD или DOUBLE DUAL) - это два сдвоенных пироприемника, расположенные в одном датчике (обычно размещаются один над другим). Радиусы наблюдения этих пироприемников делаются различными, и поэтому локальный тепловой источник ложных срабатываний не будет наблюдаться в обоих пироприемниках одновременно. При этом геометрия размещения пироприемников и схема их включения выбирается таким образом, чтобы сигналы от человека были противоположной полярности, а электромагнитные помехи вызывали сигналы в двух каналах одинаковой полярности, что приводит к подавлению и этого типа помех. Для счетверенных пироэлементов каждый луч расщепляется на четыре (см. рис.2), в связи с чем максимальное расстояние обнаружения при использовании одинаковой оптики уменьшается приблизительно вдвое, так как для надежного обнаружения человек должен своим ростом перекрывать оба луча от двух пироприемников. Повысить расстояние обнаружения для счетверенных пироэлементов позволяет использование прецизионной оптики, формирующей более узкий луч. Другой путь, позволяющий в некоторой степени исправить это положение - применение пироэлементов со сложной переплетенной геометрией (см. рис.2), что использует в своих датчиках фирма PARADOX.

БЛОК ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Блок обработки сигналов пироприемника должен обеспечивать надежное распознавание полезного сигнала от движущегося человека на фоне помех. Для ИК-датчиков основными видами и источниками помех, могущими вызвать ложное срабатывание, являются:

• источники тепла, климатизационные и холодильные установки;
• конвенционное движение воздуха;
• солнечная радиация и искусственные источники света;
• электромагнитные и радиопомехи (транспорт с электродвигателями, электросварка, линии электропередачи, мощные радиопередатчики, электростатические разряды);
• сотрясения и вибрации;
• термическое напряжение линз;
• насекомые и мелкие животные.

Выделение блоком обработки полезного сигнала на фоне помех основано на анализе параметров сигнала на выходе пироприемника. Такими параметрами являются величина сигнала, его форма и длительность. Сигнал от человека, пересекающего луч зоны чувствительности ИК-датчика, представляет собой почти симметричный двухполярный сигнал, длительность которого зависит от скорости перемещения нарушителя, расстояния до датчика, ширины луча, и может составлять приблизительно 0,02...10 с при регистрируемом диапазоне скоростей перемещения 0,1...7 м/с. Помеховые сигналы в большинстве своем являются несимметричными или имеющими отличную от полезных сигналов длительность (см. рис. 3). Изображенные на рисунке сигналы носят очень приблизительный характер, в реальности все значительно сложнее.
Основным параметром, анализируемым всеми датчиками, является величина сигнала. В простейших датчиках этот регистрируемый параметр является единственным, и его анализ производится путем сравнения сигнала с некоторым порогом, который определяет чувствительность датчика и влияет на частоту ложных тревог. С целью повышения устойчивости к ложным тревогам в простых датчиках используется метод счета импульсов, когда подсчитывается, сколько раз сигнал превысил порог (то есть, по сути, сколько раз нарушитель пересек луч или сколько лучей он пересек). При этом тревога выдается не при первом превышении порога, а только если в течение определенного времени количество превышений становится больше заданной величины (обычно 2...4). Недостатком метода счета импульсов является ухудшение чувствительности, особенное заметное для датчиков с зоной чувствительности типа одиночного занавеса и ей подобной, когда нарушитель может пересечь только один луч. С другой стороны, при счете импульсов возможны ложные срабатывания от повторяющихся помех (например, электромагнитных или вибраций).
В более сложных датчиках блок обработки анализирует двухполярность и симметрию формы сигналов с выхода дифференциального пироприемника. Конкретная реализация такой обработки и используемая для ее обозначения терминология1 у разных фирм-производителей может быть различной. Суть обработки состоит в сравнении сигнала с двумя порогами (положительным и отрицательным) и, в ряде случаев, сравнении величины и длительности сигналов разной полярности. Возможна также комбинация этого метода с раздельным подсчетом превышений положительного и отрицательного порогов.
Анализ длительности сигналов может проводиться как прямым методом измерения времени, в течение которого сигнал превышает некоторый порог, так и в частотной области путем фильтрации сигнала с выхода пироприемника, в том числе с использованием "плавающего" порога, зависящего от диапазона частотного анализа.
Еще одним видом обработки, предназначенным для улучшения характеристик ИК-датчиков, является автоматическая термокомпенсация. В диапазоне температур окружающей среды 25°С...35°С чувствительность пироприемника снижается за счет уменьшения теплового контраста между телом человека и фоном, при дальнейшем повышении температуры чувствительность снова повышается, но "с противоположным знаком". В так называемых "обычных" схемах термокомпенсации осуществляется измерение температуры, и при ее повышении производится автоматическое увеличение усиления. При "настоящей" или "двухсторонней" компенсации учитывается повышение теплового контраста для температур выше 25°С...35°С. Использование автоматической термокомпенсации обеспечивает почти постоянную чувствительность ИК-датчика в широком диапазоне температур.
Перечисленные виды обработки могут проводиться аналоговыми, цифровыми или комбинированными средствами. В современных ИК-датчиках все шире начинают использоваться методы цифровой обработки с использованием специализированных микроконтроллеров с АЦП и сигнальных процессоров, что позволяет проводить детальную обработку тонкой структуры сигнала для лучшего выделения его на фоне помех. В последнее время появились сообщения о разработке полностью цифровых ИК-датчиков, вообще не использующих аналоговых элементов.
Как известно, вследствие случайного характера полезных и помеховых сигналов наилучшими являются алгоритмы обработки, основанные на теории статистических решений. Судя по заявлениям разработчиков, эти методы начинают использоваться в последних моделях датчиков фирмы C&K. Более простые (но, возможно, не намного менее эффективные) методы обработки применяются в наиболее совершенных микропроцессорных датчиках других ведущих фирм. Вообще говоря, объективно судить о качестве используемой обработки, основываясь только на данных фирмы-производителя, довольно трудно. Косвенными признаками хорошего современного датчика могут быть наличие АЦП, микропроцессора и, что стали в последнее время сообщать производители, объема используемой программы обработки, который имеет величину несколько тысяч байт. Дело в том, что иногда рекламная информация о наличии в датчике цифровой обработки на поверку оказывается лишь возможностью переключения обычного счета импульсов.

ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ ИК-ДАТЧИКОВ

В ИК-датчиках, предназначенных для профессионального использования, применяются так называемые схемы антимаскинга. Суть проблемы состоит в том, что обычные ИК-датчик могут быть выведены нарушителем из строя путем предварительного (когда система не поставлена на охрану) заклеивания или закрашивания входного окна датчика. Для борьбы с этим способом обхода ИК-датчиков и используются схемы антимаскинга. Метод основывается на использовании специального канала ИК-излучения, срабатывающего при появлении маски или отражающей преграды на небольшом расстоянии от датчика (от 3 до 30 см). Схема антимаскинга работает непрерывно, пока система снята с охраны. Когда факт маскирования обнаруживается специальным детектором, сигнал об этом подается с датчика на контрольную панель, которая, однако, не выдает сигнала тревоги до тех пор, пока не придет время постановки системы на охрану. Именно в этот момент оператору и будет выдана информация о маскировании. Причем, если это маскирование было случайным (крупное насекомое, появление крупного объекта на некоторое время вблизи датчика и т.п.) и к моменту постановки на сигнализацию самоустранилось, сигнал тревоги не выдается.
Еще одним защитным элементом, которым оборудованы практически все современные ИК-детекторы, является контактный датчик вскрытия, сигнализирующий о попытке открывания или взлома корпуса датчика. Реле датчиков вскрытия и маскирования подключаются к отдельному шлейфу охраны.
Для устранения срабатываний ИК-датчика от мелких животных используются либо специальные линзы с зоной нечувствительности (Pet Alley) от уровня пола до высоты порядка 1 м, либо специальные методы обработки сигналов (датчики серии IP фирмы SENTROL, датчик MC-550T фирмы C&K). Следует учитывать, что специальная обработка сигналов позволяет игнорировать животных только в том случае, если их общий вес не превышает 7...15 кг, и они могут приблизиться к датчику не ближе 2 м. Так что если в охраняемом помещении прыгучая кошка, то такая защита не поможет.
Для защиты от электромагнитных и радиопомех используется плотный поверхностный монтаж и металлическое экранирование.
Рассмотрим подробнее возможности и характеристики ИК-датчиков на примере продукции известных фирм.
Начнем с ИК-датчиков Российского производства, которые представлены серией ФОТОН. В датчиках используются линзы Френеля (в ФОТОН-4 - многосегментное зеркало) и сдвоенные пироприемники. Конфигурация зон чувствительности имеет вид:

• ФОТОН-4, ФОТОН-6, ФОТОН-8 - объемная трех ярусная зона длиной до 12 м, 90° в горизонтальной плоскости;
• ФОТОН-5, ФОТОН-6Б, ФОТОН-8Б - сплошной занавес длиной 10 м, 5° в горизонтальной плоскости;
• ФОТОН-6А, ФОТОН-8А - лучевой барьер длиной 20 м, 5° в горизонтальной плоскости;
• ФОТОН-СК - объемная трех ярусная зона длиной до 10 м с двумя антисаботажными зонами или поверхностная одноярусная зона (защита от животных) длиной до 10 м.

Фото 1. Датчик ФОТОН-8 Диапазон обнаруживаемых скоростей 0,3...3 м/с. Датчики предназначены для использования в закрытых отапливаемых и неотапливаемых помещениях в диапазоне температур от 0°С (ФОТОН-СК), -10°С (ФОТОН-8), -30°С (ФОТОН-4, ФОТОН-6), -40°С (ФОТОН-5) до +50°С.
Фирма CROW Electronic Engineering Ltd. (Израиль) выпускает широкую номенклатуру относительно дешевых, но надежных и хорошо зарекомендовавших себя моделей ИК-пассивных детекторов. Датчики фирмы CROW изготавливаются по ASIC-технологии - с исползованием импульсных микросхем специального назначения. В датчиках используются как традиционные, так и уникальные решения.
В ИК-детекторах используются высококачественные пылезащищенные сменные линзы, формирующие зоны защиты типа вертикальный барьер длиной 22 м, многоярусная объемная зона 88° размером 18х22 м, коридорная зона 30х6 м, одноярусная зона 100° размером 15х18 м с проходом для животных. Применяются сдвоенные и счетверенные пироэлементы, обеспечивается высокая степень защиты от попадания прямого света, электромагнитного и радиочастотного излучения (до 30 В/м в диапазоне 10...1000 МГц). Предусмотрена автоматическая термокомпенсация, обеспечивающая постоянную чувствительность в рабочем диапазоне температур.
В ИК-датчике GENIUS используется двойная оптика, имитирующая трехмерное стереовидение, при обработке производится счет импульсов с возможностью переключения пределов подсчета до 2 или 4. Этот датчик позволяет игнорировать сигналы от мелких животных. ИК-детектор D&D является аналогом GENIUS в уличном исполнении - в нем обеспечены влагозащита и адаптация к изменеиям температуры, ветра и фонового шума. Датчики предназначены для сложных условий.
Для более простых условий предназначены ИК-датчики LYNX и LYNX-100. В детекторе LYNX-100 обеспечена возможность регулировки чувствительности и переключения режима обработки: счет до 2 или автоматический выбор пределы счета.
В новой серии SRP применяется комбинированная оптика на линзах Френеля и зеркалах для защиты зоны непосредственно под датчиком. При обработке используется спектральный анализ и фильтрация сигналов с пироприемника, а также "настоящая" двухсторонняя термокомпенсация. Предусмотрена также возможность счета до 1, 2, 3. Датчики SRP-600 и SRP-700 могут комплектоваться линзами черного цвета для повышения защиты от засветки.
Фото 2. Датчик SRP-600/700 Основные характеристики ИК-датчиков фирмы CROW приведены в таблице 1.

Фирма PYRONIX Ltd. (Великобритания) производит ИК-пассивные датчики, в которых используется герметичная оптика, сдвоенные и счетверенные пироприемники, детекторы изготовлены по технологии поверхностного монтажа. Сменные линза Френеля обеспечивают различные конфигурации зоны чувствительности: трех ярусная объемная зона 90° (34 или 54 луча по 15 м), одноярусная поверхностная зона 142° (24 луча по 30 м), вертикальный лучевой барьер 10° (24 луча по 30 м). Для потолочных датчиков (серия OCTOPUS) зона чувствительности представляет собой 172 луча в четырех прлоскостях, угол охвата 360°. Регистрируемая датчиками скорость движения человека составляет 0,3...3 м/с. При обработке сигналов с пироприемников используются следующие запатентованные алгоритмы:

• IFT (независимые плавающие пороги) - порог срабатывания устанавливается на низком уровне внутри частотного диапазона полезного сигнала (0,6...10 Гц) и на более высоком уровне вне этого частотного диапазона;
• SPP (алгоритм чередующихся знаков) - подсчет импульсов ведется только для сигналов с чередующимися знаками (противоположной полярности);
• SGP3 (счетчик групповых последовательностей) - подсчитываются только группы импульсов, имеющих противоположную полярность, и состояние тревоги возникает при появлении трех таких групп в течение установленного времени

В некоторых датчиках PYRONIX используется регистрация фонового теплового излучения окружающего пространства и индикация его уровня свечением светодиода. Эта функция помогает при установке датчика на объекте выбрать его рациональное размещение и оптимальный для конкретных условий метод обработки сигналов. Основные функции датчиков приведены в таблице 2.

Фирма SENTROL (США), выпускающая широчайшую номенклатуру ИК-датчиков как под своей торговой маркой, так и под торговой маркой ARITECH Europe (последние имеют в своем названии префикс EV). Наиболее интересны следующие датчики.
Серия AP (у ARITECH - EV-200, EV-600) использует прецизионную зеркальную оптику со сменными зеркальными масками, формирующую зоны чувствительности типа одиночный или многовеерный занавес с равномерной чувствительностью по всей охраняемой зоне. Длина занавеса - до 25 м, рекордсменом является AP643 (у ARITECH - EV-635) с длиной луча до 60 м. Используется микропроцессорная "4D-обработка", учитывающая двухполярность, симметрию и длительность сигналов, а также адаптивный порог, дополненный 2-х или 4-х имульсным счетом. В датчиках AP950AM (EV-289) используется схема антимаскинга. Диапазон рабочих температур от -17°С до +50°С.
Серия датчиков Sharpshooter 6100 использует сменные линзы Френеля, формирующие разнообразные зоны чувствительности: одиночный длинный луч, лучевой барьер, трех-четырехярусные объемные зоны с количеством лучей до 25, углами раскрыва в горизонтальной плоскости от 6° до 140°, максимальной длиной луча от 6 м до 27 м. Используются сдвоенные и счетверенные пироприемники, цифровая обработка сигналов. Чувствительность по температуре 1°С...1,25°С. Диапазон рабочих температур от -40°С до +50°С. Имеются модификации в пылевлагозащитном исполнении, в том числе в высокопрочном алюминиевом корпусе. Допускается внутренняя и наружная установка. Рекомендуются производителем для любых применений - от школ до военных объектов. В серии датчиков PI используются специальные методы обработки сигналов, позволяющие подавлять срабатывания от мелких животных (весом до 14 кг для PI6000 и до 32 кг для PI735).
Фирма C&K Systems, Inc. (США) является одним из законодателей мод в разработке ИК-детекторов. Ее последними достижениями в этой области являются датчики нового поколения MC-550T и MC-760T. Датчики комплектуются сменными линзами Френеля, формирующими различные варианты зоны чувствительности: четырехярусную объемную (33 луча) и лучевой барьер с дополнительными антисаботажными зонами, поверхностную с аллеей для животных (максимальная дальность составляет 15 м для MC-550T и 18 м для MC-760T). В конструкции датчиков применяется специальная защита от проникновения насекомых к пироэлементу. В этих датчиках применены микроконтроллеры со встроенными аналогово-цифровыми преобразователями, позволяющими не только регистрировать наличие сигнала, но и анализировать такие его параметры, как амплитуду, длительность самих сигналов и интервалов между импульсами, неизменность величины сигнала от импульса к импульсу. Объем программы обработки сигналов, зашитой в памяти микроконтроллера, превышает 2000 байт. Цифровая обработка значительно увеличивает надежность обнаружения при одновременном снижении количества ложных срабатываний. В датчике MC-760T применяется усовершенствованный алгоритм, использующий элементы статистического обнаружения и распознавания. Особенностями этих ИК-детекторов являются:

• игнорирование мелких животных на расстоянии более 1,9 м от датчика (масса животных не более 7 кг для MC-550T и не более 11 кг для MC-760T) за счет цифровой обработки;
• использование прецизионной оптики (для MC-760T), обеспечивающей равномерную чувствительностью по всей диаграмме направленности;
• "настоящая" двухсторонняя температурная компенсация;
• широкий диапазон рабочих температур (0°С...+55°С для датчика MC-550T и -10°С...+55°С для MC-760T);
• динамическая самодиагностика, которая автоматически проводится раз в сутки, при этом тестируются как цепи обработки информации (RAM, ROM, пороги, питание), так и сам канал обнаружения, включая пироэлемент; режим самодиагностики может быть также активирован с контрольной панели;
• улучшенная помехозащищенность (по свету 6500 лк, по электромагнитным и радиопомехам 30 В/м для MC-550T и 40 В/м для MC-760T);
• специальный режим поиска зон диаграммы направленности, позволяющий существенно упростить подключение и настройку датчика при установке;
• наличие рэле вскрытия корпуса датчика.

Фото 3. Датчик МС-760Т Фирма PARADOX SECURITY SYSTEMS (Канада) выпускает две серии ИК-пассивных датчиков: аналоговую и микропроцессорную. Эти серии представлены как традиционными техническими решениями, так и новыми разработками фирмы. Линзы ИК-датчиков имеют сложную точную геометрию, что дает 30% увеличение собираемой энергии по сравнению со стандартными линзами. Использование 12 сменных линз позволяет выбрать требуемую конфигурацию зоны чувствительности. Применяются сдвоенные или счетверенные пироприемники с переплетенной геометрией. В ИК-датчиках используется автоматическая температурная компенсация, что обеспечивает постоянство характеристик датчиков в диапазоне температур от -25°С до +50°С. Регистрируемая скорость движения составляет 0,2...7 м/с.
В ИК-датчиках PARADOX используется запатентованный алгоритм обработки сигналов пироприемника APSP, обеспечивающий автоматическое переключение счета импульсов в зависимости от уровня сигналов: для сигналов высокого уровня детектор сразу вырабатывает тревогу, работая при этом как пороговый, а для сигналов низкого уровня автоматически переключается в режим подсчета импульсов (от 2 до 25 в зависимости от уровня), что заметно снижает вероятность ложных тревог. В своих последних разработках фирма PARADOX начала применять усовершенствованный алгоритм обработки, в который введен анализ симметричности сигнала с раздельным счетом по положительной и отрицательной полярности (Entry/Exit Analysis). Эти методы обработки реализованы в аналоговом ИК-датчике AVANTAGE, использующем счетверенный пироэлемент и до недавнего времени являвшемся наиболее эффективным из всей аналоговой серии PARADOX. В новом аналоговом датчике ParadoxPro дополнительно используются специальная линза, обеспечивающая отсутствие мертвых зон и повышенную защиту от белого света, а также металлическое экранирование и плотный поверхностный монтаж, обеспечивающие подавление электромагнитных и радиочастотных помех.
Детектор VISION-510, относящийся к микропроцессорной серии, имеет те же основные характеристики и практически идентичный алгоритм обработки (счетверенный пироэлемент, APSP, Entry/Exit Anaysis), что и AVANTAGE, отличие состоит только в технической реализации - в VISION-510 обработка производится с помощью RISC-процессора. Фото 4. Датчик VISION-510 Последней разработкой фирмы PARADOX является серия детекторов Digigard. Это полностью цифровые ИК-датчики, в которых отсутствуют аналоговые элементы. Сигнал с выхода пироприемника (сдвоенного у Digigard-50, счетверенного у Digigard-60) непосредственно поступает на АЦП с высоким динамическим диапазоном, и вся обрабока производится в цифровом виде. Использование полностью цифровой обработки позволяет избавиться от таких "аналоговых эффектов", как возможные искажения сигналов, фазовые сдвиги, избыточные шумы. В датчиках Digigard используется запатентованный алгоритм обработки сигналов SHIELD, включающий в себя APSP, а также анализ всех параметров сигналов: уровня, длительности, полярности, энергии, времени нарастания, формы, времени появления и порядка следования сигналов. Каждая последовательность сигналов сравнивается с образцами, соответствующими движению и помехам, причем опознается даже вид движения (от медленного до бега), и если не удовлетворяются критерии тревоги, то данные сохраняются в памяти для анализа следующей последовательности или вся последовательность подавляется. Совместное применение металлического экранирования и программного подавления помех позволило повысить устойчивость датчика Digigard-60 к электромагнитным и радиочастотным помехам до 30...60 В/м в диапазоне частот от 10 МГц до 1 ГГц (для сравнения без алгоритма SHIELD этот показатель в среднем составляет 20 В/м).

УСТАНОВКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИК-ДАТЧИКОВ

При выборе типов и количества датчиков для обеспечения охраны конкретного объекта следует учитывать возможные пути и способы проникновения нарушителя, требуемый уровень надежности обнаружения; расходы на приобретение, монтаж и эксплуатацию датчиков; особенности объекта; тактико-технические характеристики датчиков. Особенностью ИК-пассивных датчиков является их универсальность - с их использованием возможно блокирование от подхода и проникновения самых разнообразных помещений, конструкций и предметов: окон, витрин, прилавков, дверей, стен, перекрытий, перегородок, сейфов и отдельных предметов, коридоров, объемов помещений. При этом в ряде случаев не потребуется большого количества датчиков для защиты каждой конструкции - может оказаться достаточным применения одного или нескольких датчиков с нужной конфигурацией зоны чувствительности. Остановимся на рассмотрении некоторых особенностей применения ИК-датчиков.
Общий принцип использования ИК-датчиков - лучи зоны чувствительности должны быть перпендикулярны предполагаемому направлению движения нарушителя. Место установки датчика следует выбирать так, чтобы минимизировать мертвые зоны, вызванные наличием в охраняемом помещении крупных предметов, перекрывающих лучи (например, мебель, комнатные растения). Если в помещении двери открываются внутрь, следует учитывать возможность маскировки нарушителя открытыми дверьми. При невозможности устранить мертвые зоны следует использовать несколько датчиков. При блокировке отдельных предметов датчик или датчики нужно устанавливать так, чтобы лучи зоны чувствительности блокировали все возможные подходы к защищаемым предметам.
Должен соблюдаться задаваемый в документации диапазон допустимых высот подвески (минимальная и максимальная высоты). В особенности это относится к диаграммам направленности с наклонными лучами: если высота подвески будет превышать максимально допустимую, то это приведет к уменьшению сигнала из дальней зоны и увеличению мертвой зоны перед датчиком, если же высота подвески будет меньше минимально допустимой, то это приведет к уменьшению дальности обнаружения с одновременным уменьшением мертвой зоны под датчиком.
К ложным срабатываниям ИК-датчиков могут привести помехи теплового, светового, электромагнитного, вибрационного характера. Несмотря на то, что современные ИК-датчики имеют высокую степень защиты от указанных воздействий, все же целесообразно придерживаться следующих рекомендаций:

• для защиты от потоков воздуха и пыли не рекомендуется размещать датчик в непосредственной близости от источников воздушных потоков (вентиляция, открытое окно);
• следует избегать прямого попадания на датчик солнечных лучей и яркого света; при выборе места установки должна учитывается возможность засветки в течение непродолжительного времени рано утром или на закате, когда солнце низко над горизонтом, или засветки фарами проезжающего снаружи транспорта;
• на время постановки на охрану целесообразно отключать возможные источники мощных электромагнитных помех, в частности источники света не на основе ламп накаливания: люминесцентные, неоновые, ртутные, натриевые лампы;
• не рекомендуется направлять датчик на источники тепла (радиатор, печь) и колеблющиеся предметы (растения, шторы), в сторону нахождения домашних животных.

Датчиков движения основана на анализе волн различных типов, поступающих из окружающей среды. В зависимости от типа используемой волны датчики движения бывают инфракрасными, радиоволновыми, ультразвуковыми и комбинированными.

Принцип работы инфракрасного датчика движения основан на определении температуры объекта, которая отличается от температуры окружающей среды. Инфракрасное или тепловое излучение фокусируется специальной оптической системой — линзой Френеля — и направляется на чувствительный полупроводниковый элемент — пироэлектрик. Это вызывает изменение электрического потенциала пироэлектрика, которое обрабатывается по специальному алгоритму и приводит к включению сигнала тревоги. Чтобы датчик не реагировал на нагретые, но неподвижные объекты, линзы разбивают зону чувствительности датчика на несколько отдельных лучей. Датчик сработает в том случае, если объект последовательно пересечёт несколько лучей. При этом перемещение с очень малой скоростью может не зафиксироваться системой.

Принцип работы ультразвукового датчика движения основан на звуковой локации. Основу такого датчика составляет звуковой генератор, вырабатывающий колебания с частотой 25-40 кГц. Они не слышны человеческим ухом, но, как и любые звуковые волны, отражаются от препятствий и возвращаются обратно к источнику. Датчик движения имеет излучатель колебаний и микрофон, который воспринимает отражённый сигнал. В соответствии с эффектом Доплера любое тело, пересекающее поток излучения, изменяет интерференционную картину. Поэтому частота отражённого сигнала будет отличаться от излучаемой частоты. В качестве излучателя и приёмника используются элементы из пьезокерамики.


Радиоволновой датчик движения работает по тому же принципу, что и ультразвуковой, только вместо звуковой частоты микрочип генерирует СВЧ-излучение с частотой 2,5 ГГц. Если в зоне распространения волны появляется движущийся объект, то изменяются длина и частота волны, что сразу определяется приемником. Радиоволны способны проходить через неметаллические преграды, например через стены и деревянную мебель, кроме того, они достаточно дорогие. Потому их обычно используют для наблюдения за большими коммерческими площадями, например за складскими помещениями.


Чтобы избежать ложных срабатываний, применяются комбинированные датчики. Обычно в одно устройство объединяются инфракрасный и радиоволновой датчики. Эта схема отличается высокой помехоустойчивостью, надёжностью и отсутствием ложных срабатываний.