Mozgás- és jelenlétérzékelők I.
2012/12. lapszám | Nagy Ferenc | 16 599 |
Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Egyre nagyobb hangsúlyt kap életünkben az energia-megtakarítás, az energiahatékonyság, ezen keresztül a költséghatékonyság. A villamos energia nagyon nagy százalékban a világításra kerül felhasználásra. Jelentős mennyiségű energia takarítható meg a korszerű fényforrások alkalmazásával, de megtakarítást eredményeznek a mozgás- és jelenlétérzékelők, valamint a fényáram-szabályozás alkalmazása is.
Cikksorozatunkban körüljárjuk a mozgás- és jelenlétérzékelők témakörét, a fizikai alapoktól a feladathoz illeszkedő termék kiválasztásán keresztül a készülék a helyes beállításáig.
Fizikai alapok
Ahhoz, hogy a későbbiekben jobban megértsük, miért és hogyan kell kiválasztanunk, valamint beállítanunk az érzékelőt, meg kell ismerkednünk a fizikai alapokkal. A mozgás érzékelésére két fő technológia használatos, melyek nem csak működési elveikben, de felhasználási lehetőségeikben is jelentősen különböznek:
Rádióhullám elven működő (radar) érzékelők (1. ábra)
Az érzékelő nagyfrekvenciás jelet bocsát ki, és a mozgó tárgyról visszaverődő rádióhullám, valamint a kibocsátott jel közötti fáziseltérés alapján érzékeli a mozgást (Doppler-effektus).
A rádióhullámok részben áthatolnak a szilárd testeken, ezért az érzékelő pl. álmennyezet fölé is elhelyezhető, nem kell közvetlen rálátás a mozgó tárgyra, az érzékelés független a mozgó test hőmérsékletétől (hideg tárgyak is érzékelhetők, pl. villamos targonca).
Infravörös (Pasive Infra Red, rövidítve: PIR) érzékelők (2. ábra)
Az érzékelő az infravörös tartományba eső, a mozgó test vagy tárgy által kibocsátott fényt (hőt) érzékeli. Az érzékelőnek optikailag látnia kell a mozgó objektumot, és hőmérsékletének különböznie kell a környezetétől. A továbbiakban a PIR érzékelőkkel foglalkozunk, mivel a napi gyakorlatban az esetek döntő többségében e típus kerül alkalmazásra.
Az érzékelő optikája
A fizikai alapot már tudjuk, de hogyan is lát az érzékelő? A fotoelektromos érzékelőre egy több apró optikai lencsékből álló (Fresnel-lencse) burkolat vetíti rá a környezet képét. Ám ez nem homogén képet jelent. Amint az a 3. ábrán is látszik, a sok kis lencse egy-egy térszegmens képét fókuszálja az érzékelőre. Ebből adódóan könnyen beláthatjuk, hogy az érzékelőtől távolodva egyre nagyobb holt- terek adódnak. Az érzékelő generálódó jele annál nagyobb, minél több elemi térszegmenst érint a mozgás.
Érzékelési terület
Mit is válaszolhatunk a gyakran feltett kérdésre, miszerint: ?Mekkora a hatótávolsága a készüléknek?? A kérdés az előbbiekben leírtak szerint nem eredményezhet korrekt választ, mert a kérdésre egy másik kérdéssel válaszolhatunk: milyen irányban?
A 4. ábrából könnyen megérthető, hogy a feltüntetett mozgási irányokban történő mozgás eltérő számú szegmensben eredményez változást, így ezek alapján három fő mozgási irányt és annak megfelelő érzékelési területet tudunk definiálni:
1. Megközelítés: Mozgás az érzékelő felé.
2. Áthaladás: Mozgás az érzékelőre merőlegesen, legnagyobb érzékelési terület.
3. Ülő tevékenység: Legkisebb érzékelési terület mellett a legkisebb mozgások érzékelése (legnagyobb érzékenység).
A fogalmak, a definiált mozgások és az azokhoz tartozó érzékelési területek a későbbiekben fontos szerepet fognak játszani, amikor a megfelelő érzékelő, illetve az érzékelő optimális helyének kiválasztása és beállítása lesz a téma.
Mozgás kontra jelenlétérzékelő: valóban van különbség?
Sokmindenről szó esett, de nem beszéltünk arról, mire is tudunk használni egy érzékelőt. Nos, egyszerű a válasz, mozgás és jelenlét érzékelésére, ezen keresztül a világítás és technológia kapcsolására, szabályozására. De valójában van-e különbség a mozgás és a jelenlét érzékelése között, és ha igen, akkor pontosan mi? A válasz határozottan igen, és nagyon fontos tisztázni a fogalmakat.
Van néhány közös vonásuk:
- PIR technológia,
- bekapcsol a beállítottnál kevesebb fény és mozgás esetén,
- kikapcsol a mozgás megszűnése és az időzítés letelte után.
... és vannak különbségek a jelenlétérzékelőre vonatkoztatva:
- definiált nagy érzékenységű terület (ülő tevékenység),
- kapcsolás mellett fényáram-szabályozás, többcsatornás kapcsolás,
- kombináció és érzékelési terület növelése MASTER-SLAVE kapcsolattal,
- különböző üzemmódok (automatikus, félautomatikus).
Mégis az egyik legfontosabb különbség, hogy folyamatos mozgásérzékelés mellett, amennyiben a fényviszonyok úgy változnak, hogy már nem lenne szükséges bekapcsolva hagyni a világítást, a jelenlétérzékelő lekapcsol, míg a mozgásérzékelő nem! A gyakorlatban ez azt jelentheti, hogy pl. egy irodaház folyosóján mozgásérzékelő alkalmazása esetén, egy sötétebb reggelen a mozgásra bekapcsol a világítás, majd bekapcsolva is marad egész délelőtt a folyamatosan érkező vendégek miatt, holott az időközben elegendővé váló természetes fény miatt a világításra már több órája nem is lenne szükség. Látható tehát, hogy a megfelelő érzékelő kiválasztásánál meg kell vizsgálni a környezetet, meg kell határozni, hogy mire és hogyan szeretnénk érzékelőt alkalmazni. Itt fontos felhívni a figyelmet, hogy a piacon kapható néhány készülék tévesen jelenlétérzékelőként van feltüntetve mozgásérzékelő helyett, ezért vásárlás előtt érdemes tájékozódni.
Minőség
Mint az élet oly sok területén, az érzékelők piacán is nagyon nagy a választék. A jó döntéshez tisztában kell lenni a feladattal, meg kell határozni a célokat, és ki kell választani a legjobb megoldást. Tisztában kell azonban lenni azzal is, hogy két egyformának látszó termék között minőségi különbségek lehetnek, vannak. A megfelelő összehasonlításhoz deklarálnunk kellene, milyen fontos jellemzőket érdemes figyelembe venni, és mely tulajdonságok lehetnek fontosak, és összességében milyen minőségű a termék. A minőséget két csoportba sorolható tényezők határozzák meg, egyrészről szubjektív ? ide tartozik például a dizájn ?, másrészről technikai jellemzők összessége. A megfelelő technikai paramétereken túl (névleges feszültség, védelmi fokozat stb.) négy nagyon fontos jellemzőt kell figyelembe venni a helyes kiválasztásnál.
Érzékelési tartomány, látószög
Az egyik legfontosabb tulajdonságnak tűnik az érzékelőnk hatótávolsága és látószöge, és persze az is. Ne feledkezzünk meg azonban arról, hogy vegyük figyelembe a felszerelés helyét a mozgáshoz viszonyítva, ennek megfelelően tudjuk helyesen meghatározni, melyik érzékelési területet kell figyelembe vennünk az érzékelőre vonatkoztatva. Azt is érdemes megjegyezni, nem mindig a legnagyobb teret érzékelő és legnagyobb látószöggel rendelkező készülék a legjobb. Ha az érzékelőnk túl sokat lát, a nemkívánatos kapcsolások száma drasztikusan megnőhet. Gyakorlati példaként állhat itt az a kivitelező, aki egy ház bejáratának megfigyeléséhez 12 méteres, 180 fokos érzékelőt alkalmazott. Válaszhatott volna 7 méterest is 130 fokos látószöggel, de minél messzebb lát, minél szélesebb, annál jobb, gondolta. Nos, az érzékelő valóban bekapcsolt, ha kellett, meg akkor is, amikor nem. Történt ugyanis, hogy a bejárattól 5 méterre levő kerítés mögött az utcai járókelők is ?szóra bírták? érzékelőnket, és persze a világítást is. Jó példa arra, hogy figyelembe kell venni a helyi viszonyokat, és nem rutinból választani. Jelen esetben nemhogy a kisebb látóterű érzékelőt kellett volna választani, de még azt is árnyékolni kellett volna. Később bővebben fogunk foglalkozni a témával.
Stabilitás
Említésre került a nem kívánt kapcsolások száma, mellyel szorosan összefügg a készülék érzékelési területének stabilitása. A minőség megítélése nagymértékben függ az érzékelő stabilitásától. Praktikusan, az érzékelő akkor kapcsoljon, ha a fényviszonyok megkívánják, és lehetőleg ott, ahol azt területileg beállítottuk (maszkolás). Bosszantó lehet, ha az érzékelő kapcsol akkor is, ha a nem figyelt területen történik mozgás, és nem kapcsol akkor sem, amikor már régen kellett volna. Ha az érzékelő összevissza kapcsol, akkor a kivitelezőnek lesz alkalma többször is megtekinteni munkáját a megrendelőnél, és válaszolni a kérdésre: ?Miért ilyen kacat készüléket hozott??. A gyakorlatban, ha valaki mérlegre teszi az esetleges javítás érdekében felmerülő útiköltséget, valamint a helyszínen töltött időt, egy olcsó készülékből azonnal nagyon drága készülék lehet.
A hibát okozhatja a nem megfelelő alapanyag választása is. A külső téren alkalmazott érzékelők fokozottan ki vannak téve UV-sugárzásnak, ami a nem rezisztens lencséket besárgíthatja, melynek ezáltal az áteresztőképessége csökken, ezzel mintegy érzéketlenebbé válik, beszűkül az érzékelési tartománya. A polikarbonát lencsék alkalmazása nagymértékben kiküszöböli ezt a meghibásodást, és ha a burkolat is UV-álló anyagból készül, nem sárgul majd idővel az érzékelő. Persze, ez többe kerül.
Beállítási jellemzők és elhelyezés
Fontos és nem elhanyagolható,milyen értékek állíthatók be a megvilágítási szintre és az időzítésre vonatkozóan. Fontos ugyanakkor megvizsgálni a felszerelés helyét, ennek megfelelően kiválasztani a kivitelt (oldalfal, mennyezet, süllyesztett stb.), valamint ellenőrizni, hogy a kiválasztott készülék elforgathatósága megfelel-e a helyszíni követelményeknek.
Kapcsolási teljesítmény
Nem elhanyagolható szempont, hogy a kiválasztott érzékelő milyen nagyságú terhelést képes kapcsolni. Fontos figyelembe venni, hogy a gyártói specifikációban feltüntetik a kapcsolható áramerősség mellett azt is, hogy milyen üzemmódra érvényes a névleges terhelés. Ez általában az AC1-et jelenti. Amennyiben a terhelés erősen induktív vagy kapacitív, a kapcsolható teljesítmény redukálódik, és kompenzáló tag alkalmazása is javasolt. Érdemes azonban megszívlelni, hogy ne terheljük meg a készüléket a névleges teljesítmény felső határértékének közelében. Inkább relé vagy mágneskapcsoló alkalmazása javasolt. A kapcsolás során keletkező zavarjelek jelentősen csökkenthetők, ha olyan érzékelő kerül alkalmazásra, mely ún. null-átmeneti kapcsolási funkcióval rendelkezik. Ebben az esetben az érzékelő a szinuszhullám nullaközeli fázisában kapcsolja a terhelést, megnövelve ezzel a beépített relé, ezen keresztül az érzékelő élettartamát. A kisebb zavarjeleknek köszönhetően jóval kevesebb a spontán bekapcsolás is.
(Folytatjuk)
