Устройство датчика движения: Принцип работы скрытого объёмного датчика движения — БилдоМан

Содержание

Принцип работы датчика движения | Полезные статьи

Датчик движения – устройство, получившее довольно широкое бытовое распространение в последние годы, перестав быть уделом промышленных отраслей. Главным образом заслуга в распространении лежит на PIR-датчиках (Passive infrared sensor), ввиду простоты их конструкции и, соответственно, низкой стоимости.

Принцип работы датчика движения аналогичен эхолоту (он же гидролокатор или сона́р), а в случае ультразвукового датчика не просто аналогичен, а практически идентичен. Сенсор регистрирует попадающие в него во́лны и по изменению их характера делает заключение о форме рельефа вокруг себя, а также о наличии либо отсутствии движения в контролируемом участке. Таким же методом ориентируется в темноте летучая мышь или дельфин: испуская ультразвук на частотах 14-100 кГц и 150 Гц-150 кГц соответственно, они по отражению волны от окружающих поверхностей могут ориентировать в полной темноте и следить за перемещением окружающих их объектов.

Работа датчика движения по типу действия подразделяется на две группы: пассивные и активные. Пассивные устройства только регистрируют внешние возмущения контролируемой среды, а активные сами испускают сигнал и контролируют наличие изменений при его возвращении после отражения. Кроме того активные аппараты могут быть разделёнными (комбинированными) – когда излучатель и приёмник физически разделены по разным корпусам.

В зависимости от принципа действия сенсора датчики движения реагируют на разные типы раздражителей:

• инфракрасные

• ультразвуковые

• фотоэлектрические

• радиоволновые

• микроволновые (СВЧ-волна)

• комбинированные – объединяют в себе несколько указанных выше типов

Тем не менее, несмотря на обилие типов сенсоров, работа датчика движения не всегда идеальна даже в рекомендуемых условиях эксплуатации – довольно часто существует риск несработки как в условиях передвижения чего-либо по контролируемому периметру, так и ложной сработки в условиях отсутствия регламентированных оснований. Для того, чтобы понять, как работает датчик движения, следует рассмотреть принципы действия наиболее распространённых типов устройств.

Инфракрасный датчик – это аппарат, реагирующий на попадающие в него тепловые лучи и относящийся к пассивным устройствам. Работа основана на анализе эффекта Доплера. В роли фокусирующего элемента выступают сегментные параболические линзы или линзы Френеля, а сами тепловые лучи регистрируются пироэлекртическими сенсорами. Реже используются болометры и термопары. В результате фокусировки сенсор принимает и обрабатывает волны требуемого спектра, после чего строится диаграмма их направленностей, состояние которой меняется в зависимости от изменения углов отражения при перемещении чего-либо в контролируемой зоне. В зависимости от угла преломления происходит регистрация разного количества энергии инфракрасной волны и, в зависимости от интенсивности этого изменения, срабатывает исполнительный механизм устройства. Преимущественная сфера применения – безопасность, автоматизация систем освещения.

Радиоволновые датчики – занимают примерно ту же нишу, но обладают рядом особенностей, по отношению к вышеуказанным устройствам. Основными элементами являются передающая и приёмная антенны (микрополосковая или планарная «бабочка»), СВЧ-конвертер и диод Ганна. Из положительных моментов можно отметить отсутствие ложных сработок при засветах и отсутствие реакции на конвекционные потоки. Из отрицательных – невозможность работы в зонах мощного электромагнитного излучения. В свою очередь свойство сенсора контролировать движение через физические препятствия может носить как положительный, так и отрицательный характер – в зависимости от конкретной ситуации.

Ультразвуковой датчик – наиболее распространенный из активных устройств. В основе принципа его работы лежит обратный пьезоэффект и эффект деформации ферромагнитов. В аппарате устанавливаются преобразователи магнитострикционного вида – излучатели ультразвуковых колебаний и мембраны-приёмники. И тот, и другой элемент являются пьезоэлектриками. Такие датчики бывают с одной и двумя головками, последние – имеют значительно меньшую слепую зону. Преимущественная сфера применения – контроль расхода и уровня веществ в системах КИПиАСУТП, пожарная безопасность, медицина, робототехника.

Принципиальная схема работы датчика движения имеет следующий вид:

где BL1 – сенсорный блок

K1 – исполнительное реле

К1.1 – контактная группа исполнительного реле

1, 2, 3, 4 – клеммы в клеммной коробке устройства.

Питание устройства осуществляется от клемм «1» и «2». На сенсор BL1 воздействует контролируемый сигнал. При этом срабатывает зависимая от него катушка реле К1 и изменяет положение перкидной контактной группы К1.1. При воздействии сигнала на клемме «3» появляется напряжение. В некоторых устройствах также имеется клемма «4», на которой присутсвует напряжения в состоянии покоя, а при обнаружении движения – оно пропадает. С помощью конакта «4» можно собрать схему из нескольких устройств, соединяя эти клеммы по магистральной (шлейфом), а не радиальной схеме, что существенно поможет сэкономить проводник.

При срабатывании любого из устройств сработает исполнительное устройство. Например, десять датчиков движения, подключенные к одной сирене: при сработке любого из датчиков сирена зазвучит.

Устройство датчика движения

Прудников Иван Алексеевич

бакалавр «НИУ МИЭТ»

г. Москва, Зеленоград

[email protected]

Устройство датчика движения

Аннотация: в статье описан принцип работы датчика движения на примере инфракрасного датчика LX – 02. Данная статья будет полезна при выборе датчика или его самостоятельной разработке.

Ключевые слова: датчик, датчик движения, LX – 02, схема датчика движения, принцип работы датчика движения, типы датчиков движения, устройство датчика движения.

Датчик движения LX – 02 является продуктом китайской фирмы Camelion. Существует ещё несколько моделей этой линейки датчиков: LX – 01 – отличается тем, что в нём отсутствует регулятор освещенности;LX– 03 – отличается от двух других лишь тем, что имеет высокую выходную мощность (а именно до 3 кВт) за счет использования более мощного реле на выходе.

Описанные выше датчики имеют несущественные отличия, но принцип работы одинаковый.

Принцип работы

Работа подобных устройств основана на приеме и передаче импульсов, создаваемых колебаниями воздуха или, например, воды во время движения какого – либо объекта (будь то автомобиль, животное или человек). В зависимости от требований к датчику меняется и его функционал. Датчики движения разделяют на несколько типов:

Тепловые –реагируют на изменение температуры в досягаемом поле. Например, инфракрасный и лазерный датчики являются тепловыми и, в основном, используются в охранных системах.
Звуковые – реагируют на колебания воздуха от звуков. Сравнительно простой прибор, применяется для фиксации движения на открытых пространствах.
Колебательные – реагируют на колебания окружающей среды и изменение магнитного поля. Такие датчики чаще всего используются в квартирах и домах для автоматического управления освещением, звуком и прочего.

Более подробное описание принципа работы можно представить следующим образом: сигнал с пиродатчика (чаще всего применяется 1vy7015) поступает на усилитель, далее работает компаратор, с выхода которого сигнал через транзистор идет на катушку реле. Реле своими контактами включает или выключает нагрузку.

Устройство датчика движенияLX — 02

LX – 02 – это тепловой датчик и содержит в себе две части: подвижную и неподвижную. Неподвижная часть крепится к поверхности, а подвижная, в свою очередь, имеет две степени свободы и способна поворачиваться на 30 – 40 градусов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В разобранном виде LX – 02 выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Вид со стороны детали

Вид с обратной стороны:

Рисунок 2. Вид со стороны пайки

Основные детали:

Микросхема – LM324. Включает в себя четыре операционных усилителя
Датчик движения – PIRD203Sили 1VY7015
Транзистор – S9013. Биполярный средней мощности

Реле – SHD-24VDC-F-A.

Практически к любой детали существует описание (datashit), которое можно найти на многих интернет – ресурсах.

Схема датчика движения

Рисунок 3. Схема датчика движения

Список источников и литературы:

(Abok. Некоммерческое партнерство инженеров. URL: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4452)
(Asutpp. Автоматизация и электрика. URL: http://www.asutpp.ru/datchik-dvizheniya-svoimi-rukami.html)
(Интернет – блог. URL: http://www.samelectric.ru/komponenty/sxema-datchika-dvizheniya.html)
(Свободная энциклопедия. URL: https://ru.wikipedia.org)
(URL: http://guarda.ru)

Устройство сенсора движения, основные элементы, можно ли собрать самому.

Основным элементом датчика движения является чувствительный элемент PIR датчик и линза Френеля.

Что такое PIR датчик?
   ПИР датчик улавливает движения в зоне контроля. Он достаточно компактен, имеет низкую стоимость, малое энергопотребление, прост в применении и у него большой срок эксплуатации. Благодаря этим свойствам сенсор можно встретить в приборах и устройствах, применяемые дома и в бизнесе.
   Можно встретить название » ПИР датчик», «Пассивный инфракрасный датчик», «Пироэлектрический датчик», или «датчик движения ИК».
   В основе датчика лежит пироэлектрический кристалл, размещенный в металлическом корпусе, чувствительный элемент определяет уровень инфракрасного излучения. Сам датчик состоит из двух частей, благодаря этому при движении сравнивается уровень фона половинок, при движении слева направо или наоборот. Если с одной из половины поступает сигнал больше чем с другой, появляется на выходе сигнал. В обычном состоянии потенциалы уравниваются и сигнал отсутствует. Чувствительный элемент имеет усилитель сигнала, обвязку состоящую из электронных компонентов — резисторов и конденсаторов.

Работа ИК — датчика

В электронной схеме датчика, микрочип преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой выходной сигнал.
   Для большинства изделий ПИР датчик стал незаменимым элементом благодаря потребительским свойствам, заслуженно вошел в нашу жизнь и верно служит для обнаружения движения на порученных объектах. Благодаря малому энергопотреблению двух элементов питания хватает на год беспрерывной работы. Не забываем, что датчик не способен определить сколько людей находится в контролируемой зоне и на каком они расстоянии от датчика. Самые распространенные сенсоры D203B, D204B, D205B и др.
   ИК-датчик, для улучшения его характеристик, выпускается в герметически закрытом металлическом корпусе, улучшающий шумовые, температурные и защитные свойства.
   В корпусе имеется окно, которое изготовлено из ИК-прозрачного материала, защищающий чувствительный элемент. На пластине располагаются два сбалансированных сенсора.
Зона чувствительности детектора PIR имеет вид.

   В отличие от инфракрасных оптических датчиков, которые используют LED — передатчик и ИК — приемник, ПИР- сенсор ничего не излучает, он работает в пассивном режиме, принимает слабое инфракрасное излучение от объектов. Самым распространенным источником сигнала для сенсора PIR является организм человека, поэтому это свойство успешно применяется для автоматического включения освещения, систем сигнализации и открывания дверей.
   Любой объект, при температуре выше абсолютного нуля, является источником инфракрасного излучения. Это излучение невидимое для человеческого глаза, но не для пироэлектрических материалов который использует PIR датчик. При воздействии инфракрасного излучения, в пироэлектрических материалах образуется слабый электрический заряд, похожий на заряд создаваемый в солнечных батареях.
   Температура тела примерно 34-градуса, как правило, она выше, чем температура общего фона. При нахождении человека в зоне датчика, его более высокая температура вызывает появление потенциала в пироэлектрическом материале.

Электронной схемой усиливается слабый сигнал, сгенерированный инфракрасным излучением и далее поступает на вход дифференциального компаратора. Компаратор сравнивает уровень сигнала с предыдущими значениями, что вызывает его срабатывание. В действительности, это слишком простой механизм работы, который может быть использован с любым источником излучения, в том числе таких, как яркий солнечный свет, появления отражений от объектов в жаркие и солнечные дни.
Разработан и применяется алгоритм уменьшения ложных срабатываний. Во-первых, человеческое тело испускает инфракрасное излучение длиной волн от 9 до 10 мкм.
Поэтому, размещается ИК-фильтр перед датчиком, который пропускает длины волн в диапазоне от 8 до 14 мкм, а это соответственно увеличивает чувствительность к теплу, идущих от человеческого тела.

Схема прохождения сигнала от датчика движения.

Как работает датчик движения, подключение и настройка

29.03.2018

Сегодня в Украине все больше набирает популярности установка датчиков движения. Эти устройства имеют широкое применение в системах охраны, с их помощью можно обнаружить перемещение посторонних лиц по территории охраняемого объекта. Довольно часто устанавливают датчики движения для освещения, что позволяет автоматизировать процесс и существенно сэкономить на электроэнергии.

В частных загородных домах, а также на предприятиях или складах проводной, или беспроводной датчик движения является незаменимой вещью, обеспечивающей комфорт и безопасность. Подключить и настроить извещатель достаточно просто, для установки вам не потребуется каких-либо специальных знаний или же особых затрат на монтаж.

Как работают датчики движения

Стабильное функционирование устройств основывается на анализе волн соответствующего вида, которые поступают из внешней среды. В зависимости от вида применяемых датчиком движения волн различают инфракрасные, ультразвуковые, радиоволновые либо комбинированные приборы.

Инфракрасный датчик движения для включения тревожного сигнала способен определить температурные показатели каждого объекта, появившегося на территории. Для этого применяется специально разработанная оптическая система, так называемая линза Френеля, которая направляет инфракрасное излучение на пироэлектрик. В силу чувствительности данного элемента происходит изменение его электрического потенциала и, как следствие, включается сигнал.

Чтобы реакция датчика была только на движение и он игнорировал неподвижные объекты, зона его чувствительности разбивается на определенное количество лучей. В связи с этой особенностью датчики движения для охраны территории будут срабатывать лишь, когда объект осуществит последовательное пересечение нескольких лучей.

Ультразвуковой датчик функционирует при помощи звукового генератора, который вырабатывает колебания определенной частоты, неслышные уху человека. Ультразвуковые волны отражаются от различных препятствий на своем пути и возвращаются в датчик движения. Сигнал воспринимается специальным микрофоном, если он будет изменен, извещатель сработает.

Принцип работы радиоволнового извещателя совпадает с ультразвуковым, только в отличие от предыдущего в нем происходит генерация СВЧ-излучения частотой 2,5 ГГц. Когда в охраняемой зоне будет замечено передвижение, сразу изменится частота и длина радиоволны. Такие волны легко проникают сквозь неметаллические помехи, такие как стены или деревянные предметы, поэтому радиоволновые приборы часто используются для охраны крупных коммерческих площадей и складов.

Чтобы обезопасить себя от ложного срабатывания, можно приобрести комбинированные датчики движения. Украина – страна, где можно часто увидеть подобные приборы в работе. Их популярность обусловлена высокой надежностью и устойчивостью к помехам. Как правило, устройство объединяет в себе схемы инфракрасных и радиоволновых датчиков, что гарантирует успешную бесперебойную работу.

Как правильно установить и подключить датчик движения

Если вы приобрели датчик движения, инструкция, прилагаемая к прибору, поможет вам разобраться с основными моментами его подключения и настройки. При этом важно знать, где лучше всего установить сенсор и что для этого необходимо. В первую очередь стоит определиться, для каких целей устанавливается прибор, существуют специальные охранные модели, используемые при монтаже сигнализации, или же бытовые, с помощью которых можно регулировать освещение.

Для правильной работы прибора необходимо тщательно подойти к выбору его месторасположения. Нужно исключить влияние внешних факторов, которые будут негативно отражаться на функциональности устройства. Избегайте мест рядом с техникой, излучающей тепло или электромагнитные волны. Нельзя устанавливать датчики около батарей либо отопительных труб, а также под прямыми солнечными лучами. Отличным решением для помещений станет датчик движения дверной. Оптимальным местом его установки считаются двери в коридоре.

Подключение датчика движения для осветительных приборов осуществляется довольно просто. На корпусе прибора присутствует схема датчика движения, которая описывает последовательность подключения. Обычно рисунок находится около клеммной колодки, на которую выводятся необходимые провода: коричневый или черный (L) – входная фаза, синий (N) – нулевой, красный (L’) – выходная фаза. Осветительный прибор подключают к выходной фазе и нулю. Питание электросети подается на провода L и N, при этом необходимо строго следовать фазности подключения.

Для настройки датчика на его корпусе предусмотрены специальные рычаги управления: «TIME» и «LUX». Первый нужен, чтобы установить задержку времени отключения светильника, второй обеспечивает корректную работу в дневное время. Также на правильную настройку влияет угол установки устройства, в идеале он должен позволить прибору охватить как можно больше полезной площади.

Выбрать качественные проводные и беспроводные модели датчиков движения вы всегда можете в каталоге нашего интернет-магазина.

Устройство и принцип работы датчиков движения

В современном мире нас все больше окружают самые разнообразные «умные» устройства: компьютеры, коммуникаторы, интеллектуальная бытовая техника. Все они используются с одной целью — облегчить нам жизнь и дать больше свободного времени. И все чаще мы слышим словосочетание «умный дом», в котором практически все системы (освещение, охрана, отопление, водоснабжение, электроснабжение и прочее) управляются компьютером или специальным контроллером. Сегодняшняя статья будет посвящена устройствам, применяя которые, можно сделать пусть небольшой, но шаг в сторону превращения вашего жилища в «умный дом». А поговорим мы о датчиках движения.

Датчики движения – это только часть большой категории приборов, называемых датчиками обнаружения. Их общая цель сообщать о движении лиц, спрятавшихся на охраняемом объекте, о вторжении в охраняемую зону, о повреждении элементов, препятствующих вторжению (ставни, окна, форточки, двери, застекленные веранды и т.д.), о проникновении через поврежденные крышу, потолок, стены или пол.

Принцип работы датчиков движения

Для начала попробуем разобраться, что же это за «зверь» такой – датчик движения. Как понятно из названия, основное его назначение заключается в обнаружении какого-либо движения в зоне видимости датчика и реакции на это движение. Последняя чаще всего заключается в коммутации какой-либо электрической цепи: освещения, звуковой сигнализации. То есть прошел кто-то мимо датчика – включилась лампочка или зазвучал предупредительный сигнал.

Существуют инфракрасные (ИК), ультразвуковые (УЗ), микроволновые (МВ) и комбинированные датчики движения. Все они отличаются методом обнаружения движения.

Датчики движения

ИК-датчики. В быту чаще всего применяются пассивные инфракрасные датчики. В роли чувствительного элемента в них выступают пироэлектрики, у которых при изменении температуры возникает электрическое поле (пироэлектрический эффект). Тепловой фон в зоне чувствительности датчика постоянен, но изменяется при появлении объекта с более высокой температурой (человек, животное), на что и реагирует пироэлектрик изменением напряжения на своем выходе.

Но мало определить наличие объекта, нужно еще и понять, движется ли он. Для этого применяется оптическая система — линза Френеля, фиксирующая ИК-излучение на разных точках пироэлемента. Получив несколько сигналов (2-3 штуки) от различных точек, датчик выдает сигнал срабатывания схемы.

Принцип работы пассивного ИК-датчика движения

Активные инфракрасные датчики движения немного отличаются принципом работы. В них применяется дополнительный ИК-излучатель, формирующий импульсное излучение, улавливаемое пироэлементом. Когда объект пересекает зону наблюдения датчика, чувствительный элемент перестает воспринимать излучение – и формируется сигнал тревоги. Такие датчики чаще всего применяются в охранных целях.

УЗ-датчики. В состав такого датчика входят УЗ-передатчик и УЗ-приемник. Принцип действия аналогичен работе активного инфракрасного датчика, за исключением того, что в данном случае применяется высокочастотный (30-40 кГц) звук. Как и активные ИК-датчики движения, ультразвуковые применяются для охраны помещений и автомобилей. Обладают рядом недостатков: чувствительны к перепадам температуры и колебаниям влажности, имеют высокий уровень ложных срабатываний.

МВ-датчики. Принцип действия – эффект Доплера. Генератор датчика излучает волну (частота порядка 2,5 ГГц), а приемник эту волну регистрирует. Если в зоне распространения волны появляется движущийся объект, то изменяются длина и частота волны, что сразу определяется приемником. По сравнению с ИК-датчиками имеют большее количество ложных срабатываний, особенно при использовании на открытых пространствах. Именно поэтому микроволновые датчики чаще всего применяются в автомобильных охранных сигнализациях для слежения за пространством как внутри автомобиля, так и снаружи.

Комбинированные датчики. представляют собой объединенные в одном устройстве ИК- и МВ-датчики, благодаря чему получается более точный датчик, практически не имеющий ложных срабатываний. Но и стоимость такого датчика будет, естественно, более высокая.

Все датчики движения питаются либо от сети 220 В, либо от встроенного автономного источника питания (аккумуляторной батареи). Бытовые датчики чаще всего запитываются от квартирной (или офисной) электрической сети, а вот охранные датчики обычно имеют свой собственный источник электропитания (чтобы их банально не отключили).

Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать вывод, что для применения в быту наиболее подходящими являются пассивные ИК-датчики. Они недороги, просты в применении, легко подключаются и настраиваются, обладают всеми необходимыми функциями.

Варианты использования

Освещение. Многие из нас хотя бы раз, но все-таки забывали выключить дома свет. А если в семье есть ребенок, который уже стремится быть самостоятельным, то возникает вопрос, что удобнее: ставить дополнительный выключатель на уровне, куда он сможет дотянуться рукой, или же поставить датчик движения, который будет автоматически включать свет. Для себя я выбрал второй вариант и ни разу не пожалел. Теперь, когда мой ребенок идет в туалет, я не слышу «папа, включи свет», ведь ему достаточно открыть дверь – и лампочка включится автоматически. А всего-то понадобилось купить направленный пассивный ИК-датчик и подключить его в разрыв цепи — с этим справится практически каждый мужчина.

Варианты схем подключения датчика движения: 1 – лампой управляет только датчик; 2 – лампой управляют датчики и выключатель

Угол зоны обнаружения большинства направленных датчиков составляет 110°, а значит, датчик можно установить так, чтобы он наблюдал только за определенной зоной. Существуют и круговые датчики движения, у которых угол зоны обнаружения составляет 360°. Такие удобно устанавливать в центре потолка помещения — пройти мимо незамеченным будет практически невозможно. Дальность действия пассивных ИК-датчиков движения составляет порядка 12 метров.

Многие пассивные датчики движения оборудуются реле времени и датчиком освещенности. Благодаря первому можно задать длительность коммутации нагрузки (от 5 секунд до 12 минут), а второй отвечает за то, при каких условиях освещения датчик срабатывать не будет. Например, если в помещении достаточно естественного освещения в дневное время суток, то датчик движения в это время будет выключен.

Большинство бытовых датчиков движения могут коммутировать нагрузку мощностью до 1200 Вт. К примеру, у меня датчик одновременно включает 2 лампы мощностью по 60 Вт каждая и вытяжной вентилятор мощностью 20 Вт.

Пассивные ИК-датчики движения: круговой (слева) и направленный (справа)

Первый опыт применения датчика освещения мне настолько понравился, что теперь я уже подумываю поставить круговой пассивный ИК-датчик в коридоре, избавившись от заявлений «папа, я боюсь туда идти, там темно». Да и самим удобно передвигаться по квартире в темное время суток, не щелкая выключателями.

Еще один вариант использования датчиков движения – освещение придомовой территории частного дома. Когда кто-то приблизится к вашему входу во двор, датчик уловит это движение и включит лампу освещения. И вам будет проще рассмотреть, кто же пожаловал в гости, и гостю удобно – не нужно в темноте искать кнопку звонка. К тому же в этом случае датчик движения играет еще и охранную роль: не каждый злоумышленник будет нарушать частные владения при ярком свете уличного фонаря.

Существуют и готовые решения, представляющие собой галогенную лампу, совмещенную с датчиком движения. Такие прожектора могут не только освещать подъезд к гаражу, входную дверь или пространство двора, но и выполнять декоративную роль в освещении садово-паркового участка.

Готовые решения: декоративный фонарь (слева) и «рабочая лошадка» (справа)

Охрана. Для обеспечения охраны можно применять как датчики движения, совмещенные с прожекторами, так и датчики движения со звуковой сигнализацией. Такие датчики при обнаружении движущегося объекта могут включать один из готовых звуков (музыка, голос), имитируя присутствие людей в помещении.

Существуют и более дорогие, профессиональные решения, среди которых беспроводные автономные датчики движения, способные передавать сигнал тревоги по GSM-каналу, но это уже тема для отдельной статьи.

Другие сферы применения. Все чаще датчики движения встраиваются в различную бытовую технику и электронное оборудование, для обеспечения функций энергосбережения, так и для придания им охранных функций (например, включение IP-камеры и начало записи видеосигнала).

Краткий итог

Как видите, датчики движения находят применение в различных сферах нашей жизни. Они помогают обеспечивать определенный уровень безопасности, делают нашу жизнь не только комфортнее, но и веселее. К тому же, используя датчики движения, можно экономить электроэнергию. И все это можно получить за достаточно небольшие деньги.

Видеоролики по датчикам движения

1.3.1. Устройство датчика движения. Справочное пособие по системам охраны с пироэлектрическими датчиками

1.3.1. Устройство датчика движения

По способу крепления и подключения различают настенные и накладные, проводные и беспроводные, внешние и внутренние датчики движения (далее – ДД) охранной сигнализации. Некоторые модели подобных систем имеют иммунитет от домашних животных, то есть устройство не срабатывает на движение объекта, масса которого меньше 25 кг.

Принципы работы и применение ДД

Среди разработок не ранее 2010 года известны несколько видов детекторов перемещений, они имеют специфические отличия по типу примененных датчиков.

Ниже будут описаны детекторы перемещения на основе датчиков инфракрасного (ИК) излучения.

ИК излучение находится в электромагнитном спектре. Длина волны больше длины волны видимого света. ИК излучение невозможно увидеть, но оно характерно фиксируется при помощи специально предназначенных для этого датчика. Человеческое тело, впрочем, как и у животных, довольно интенсивно излучает в ИК диапазоне. Максимум такого излучения преобладает в длине волны 9,4 мкм. Распознавание ИК излучения основывается на пироэлектрических датчиках. Они сделаны из специального кристаллического материала, который при воздействии на него ИК излучения вырабатывает поверхностный электрический заряд. Встроенный в датчик усилитель на полевом транзисторе значительно повышает распознавание этого заряда и обеспечивает формирование управляющего напряжения. Поскольку датчик срабатывает на ИК излучение в широком диапазоне, для сужения последнего используется фильтр специального назначения, ограничивающий восприятие датчиком ИК излучения только в диапазоне от 8 до 14 мкм.

В электрической схеме детектора перемещений (многократно описанной в литературе, в т. ч. автором, рис. 1.3) используется дешевый счетверенный операционный усилитель LM324. Первые два ОУ – IC1A, IC1B – выполняют функции усилителя, два другие – функци ИК компаратора. Выпрямленный диодами D3, D4 сигнал поступает на одновибратор IC2, который управляет транзисторным ключом Q1. В цепь коллектора транзистора Q1 включена обмотка исполнительного реле.
Рис. 1.3
Не всегда удобно или возможно привязать датчик с исполнительным устройством посредством проводов. В таких случаях оптимальной является связь датчика с исполнительным устройством по радиоканалу. В странах Европы и США разрешена работа устройств дистанционного управления и автосигнализаций на частоте 418 МГц. Устройства, отвечающие условиям применения для работы на этой частоте, не требуют сертификации и разрешения. Если раньше существовали некоторые трудности в проектировании и изготовлении таких приемопередающих устройств, то после выпуска унифицированных модулей передатчика TM1V и приемника RM1V проблема реализации связи устройств дистанционного управления по радиоканалу на частоте 418 МГц попросту исчезла.
Совместимость работы близкорасположенных устройств ДУ обеспечивается благодаря использованию микросхем кодера в передатчике и декодера в приемнике. При перемещении человека в зоне действия ИК датчика на выводе 1 IC1B возникает положительный перепад напряжения, который через диод D2 поступает на вывод 6 IC2A, и в результате его потенциал становится выше потенциала на выводе 5. На выводе 8 IC2A формируется высокий уровень. Затем по второму сигналу с датчика на выводе 1 IC1B формируется отрицательный перепад. Это в свою очередь приводит к снижению потенциала на выводе 5 IC2A, что также формирует напряжение высокого уровня на выводе 8 IC2A. Положительный перепад напряжения на выводе 8 IC2A через конденсатор C6 поступает на IC2B. В результате на ее выходе (вывод 1) формируется низкий уровень. Этот уровень через диод D3 прикладывается к выводу 5 IC2A и переключает состояние этой микросхемы на время разряда конденсатора С6 через резистор R17 или R18.
Таким образом, сигнал от детектора перемещений принимает модуль приемного устройства, в который входит собственно модуль приемника RM1V, связанный с декодером НТ694 фирмы Holtek, программируемым переключателем SA для работы с определенным передатчиком. Декодер последовательно получает три группы битов, содержащих данные и адресную информацию, хранит их, а затем сравнивает их. При совпадении двух из них, декодированные данные появляются на одном из выводов – 1, 2, 3 или 4 – в зависимости от того, какой переключатель выбора номера передатчика включен. Затем управляющий сигнал высокого уровня поступает на четырехэлементную схему-защелку IC3.
На выводе 5 IC1 при приеме верных данных всегда формируется сигнал логической 1, который открывает транзистор и запускает таймер IC2, формирующий на выводе 3 (выход Momentary) сигнал длительностью около 2 с. Этот сигнал используется для управления зуммером, служащим для индикации работы передатчика.
В приведенной на рис. 1.6 схеме используются выходы на полевых транзисторах с рабочим током стока около 150 мА, что достаточно для подключения светодиодных индикаторов. Имеется возможность сброса в нулевое состояние микросхемы IC3. Для этого следует кратковременно соединить вывод Reset с выводом источника питания +5 В. Обычно первичным источником питания для такой схемы служит сетевой адаптер на напряжение 12 В.
Датчики движения условно принято делить на четыре типа: микроволновые ДД, сигнализирующие об изменениях отражения излучаемых электромагнитных волн, проводные. Далее рассмотрим их функционал и принципиальные отличия.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Беспроводные датчики обнаружения движения — сеть сигнализации
Беспроводные датчики движения — это беспроводные устройства безопасности, которые реагируют на присутствие движения. При обнаружении движения устройство будет предлагать заранее определенный ответ в зависимости от потребностей конечного пользователя. Беспроводные датчики движения также отлично подходят для домашней автоматизации. Купите один для своей системы.
Беспроводной датчик движения срабатывает при значительном движении, указывающем на присутствие злоумышленника.Как только детектор движения сработает, он отправит сигнал в систему безопасности, чтобы предпринять определенное действие. Предпринятые действия будут зависеть от того, как датчик был запрограммирован в системе. Некоторые пользователи программируют свои датчики движения так, чтобы немедленно отправлять сигнал на центральную станцию мониторинга, как только они активируются. Другие включают сирену, чтобы отпугнуть злоумышленников. Настройка программирования, которую вы должны использовать, будет зависеть от ваших уникальных потребностей как конечного пользователя.
В большинстве беспроводных датчиков движения используется технология пассивного инфракрасного излучения (PIR) или микроволновый доплеровский радар для обнаружения движения.Некоторые датчики используют оба этих метода в так называемом «двойном» обнаружении. Независимо от того, какой тип обнаружения используется, любое обнаруживаемое движение должно быть достаточно большим и значительным, чтобы устройство могло активироваться. Это предотвратит срабатывание датчика такими мелкими вещами, как насекомые или движущийся потолочный вентилятор. Некоторые беспроводные датчики движения могут также включать в себя функцию защиты от домашних животных, которая не позволяет домашним животным активировать датчик и вызывать ложную тревогу.
Беспроводные датчики движения можно разделить на несколько категорий.Одним из примеров являются наружные беспроводные извещатели движения, устойчивые к погодным условиям и специально разработанные для наружного применения. Другой тип беспроводных датчиков движения — это датчики движения с большим радиусом действия, которые способны обнаруживать движение на большой площади. Для разных целей используются разные детекторы движения, и тип, который следует использовать, обычно зависит от потребностей конечного пользователя. Наша команда экспертов по безопасности будет рада помочь вам решить, какой тип беспроводного детектора движения лучше всего использовать для любого типа приложения.
При установке беспроводного датчика движения особое внимание следует уделять месту установки. Высота и угол, под которым установлен ваш беспроводной детектор движения, будут играть большую роль в определении того, какие области будут покрыты датчиком. Если пользователь хочет настроить диапазон обнаружения своего датчика движения, он может заменить его объектив на новый. Например, линза дальнего действия может быть особенно эффективной для обнаружения движения на очень длинной, но узкой площади.Пользователи также имеют возможность закрыть часть линзы, чтобы ограничить область обнаружения определенной областью.
Многие пользователи программируют свой беспроводной детектор движения для включения в систему домашней автоматизации. Это делается путем создания правил и сцен на панели безопасности. Например, у вас может быть установка, в которой ваш Z-Wave свет тускнеет, а ваш термостат Z-Wave начинает охлаждаться, когда датчик движения в вашей гостиной активируется, когда вы проходите через дверной проем.Настроить датчик движения таким образом может быть очень удобно, а выпендриваться — это круто!
Сенсорные устройства — Детекторы движения и присутствия
Сенсорные устройства — Детекторы движения и присутствия
Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.
Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.
Сенсорные устройства Включают детекторы движения и педальные переключатели , которые обычно используются в промышленных и коммерческих приложениях, таких как склады, фабрики, проезды и автомойки. Их проще установить, чем контуры индуктивности, и их можно использовать для контроля доступа или в целях безопасности. У нас есть модели от BEA, MMTC, Miller Edge и EMX.
Подробнее
Детектор движения BEA Eagle
GD # BEA-eagle MFR # EAGLE
• Питание: от 12 до 24 В переменного / постоянного тока
• Частота: 24.125 ГГц
• Монтажная высота: от 7 футов до 10 футов
• Зона обнаружения: от 6,5 дюймов x 8,2 до 13 дюймов x 6,5 дюймов
• Размеры: 4,75 дюйма (ширина) x 3,15 дюйма (высота) x 2,0 дюйма (глубина). См. Дополнительные сведения.
EMX 5410-2 HAWK-2 СВЧ-датчик движения
GD # EMX-5410-2 MFR # EMX-5410-2
• Усовершенствованная планарная микроволновая технология в K-диапазоне
• Простота установки и регулировки
• Настенный или потолочный монтаж
• Чувствительность по направлению: в сторону, в сторону или в обе стороны
• Высокое разрешение зоны покрытия
• Высота установки до 20 футов (6 метров)
• Степень защиты: IP 65
• 2-летняя ограниченная гарантия производителя
• СДЕЛАНО В США Подробнее
EMX 2700-1 USVD-4X Ультразвуковой детектор транспортных средств
GD # EMX-2700-1 MFR # EMX-2700-1
• Легко устанавливается над землей
• Доп.реле, настройки для импульса на ВХОДЕ, ВЫХОДЕ ИЛИ ОБЕИХ
• Возможность задержки вывода на 1, 2 и 4 секунды
• Конфигурация релейного выхода: 2 SPDT (форма C)
• 2-летняя ограниченная гарантия производителя
• СДЕЛАНО В США Подробнее
Подвесной промышленный дверной датчик BEA Falcon
GD # BEA-сокол-связка
Выберите стандартный или сверхнизкий монтаж
• Детектор движения для промышленных дверей, ворот и предупредительной сигнализации
• Однонаправленный и двунаправленный
• 6 режимов обнаружения, фильтрация пешеходов и параллельного движения
• Водонепроницаемый (NEMA 4)
• Напряжение: 12-24 В переменного / постоянного тока
• Стандартная высота установки: 11-1 / 2 ‘- 23’
• Монтажная высота XL; 6-1 / 2 ‘- 11’ Подробнее
Лазерный сканер BEA LZR-h200
GD # BEA-lzr-h200-связка MFR # LZR-h200
• Дальность обнаружения 32 ‘x 32’
• Трехмерное обнаружение с 4 лазерными завесами
• Реле движения и присутствия
• Идеально подходит для приложений, где разрезание контуров заземления затруднено или невозможно.
• Обнаружение траектории
• Обнаружение или игнорирование пешеходного движения
• Remote ТРЕБУЕТСЯ для программирования См. Дополнительные сведения
Магазин по
Магазин по
Марка
Выберите опцию … БЭА (12) EMX (5) Миллер Эдж (2) MMTC (4) Оптекс (28)
@ Copyright 2021 Gate Depot @ Martrano Enterprises, LLC Все права защищены.Никакая часть этого сайта не может быть воспроизведена в любой форме и любыми средствами, механическими или электронными, без предварительного письменного согласия Gate Depot.
Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF
О мире беспроводной связи RF
Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.
Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.
Статьи о системах на основе Интернета вещей
Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN
Статьи о беспроводной радиосвязи
В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.
Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤
Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤
Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые замирания и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤
Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤
Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤
5G NR Раздел
В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP
Учебные пособия по беспроводным технологиям
В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>
Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF
Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадра GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызова и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.
LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.
RF Technology Stuff
На этой странице мира беспроводной радиосвязи описывается пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤VSAT Система ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤Основы работы с волноводом
Секция испытаний и измерений
В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA
Волоконно-оптическая технология
Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH
Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств
Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.
Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, чип-резистор, чип-конденсатор, чип-индуктор, ответвитель, оборудование EMC, программное обеспечение для проектирования RF, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор
MATLAB, Labview, встроенные исходные коды
Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *
Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома
Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.
RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи
Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR
IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии
Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Несколько методов обнаружения движения
Существует множество различных опций для обнаружения движения, но какой из них лучше всего соответствует вашим потребностям? Здесь я рассмотрю некоторые из наиболее широко используемых технологий датчиков движения и исследую ситуации, в которых каждая из них может быть использована с ее сильными сторонами.
Выбор подходящего инструмента для работы
Важным и часто упускаемым из виду фактором при выборе новых компонентов для вашей системы безопасности является то, насколько хорошо они будут интегрироваться с вашей существующей сетью. Системы безопасности наиболее эффективны, когда состоят из набора лучших в своем классе компонентов, безупречно работающих вместе. Итак, прежде чем выбрать новый компонент для вашей системы, спросите себя, как он впишется в вашу существующую сеть и будет ли он работать с компонентами, которые вы, возможно, захотите добавить в будущем.
Также стоит отметить, что в технологиях обнаружения движения, которые я буду рассматривать, будут существенные различия в качестве и эффективности отдельных продуктов. Приведенное ниже предназначено для того, чтобы различать преимущества каждой технологии при работе в наиболее подходящей среде.
И, наконец, самое главное, выберите решение, подходящее для конкретной работы. Каждая установка сопряжена со своими проблемами — будь то бюджетные ограничения или сложные условия — и для каждой потребуется индивидуальное решение, отвечающее требованиям.
Датчики PIR
Пассивные инфракрасные (PIR) датчики улавливают тепловые сигнатуры от объектов в пределах их поля зрения. Датчик обнаруживает изменения в количестве улавливаемого инфракрасного излучения, и при достижении порогового значения датчик активирует все, к чему он подключен — будь то свет, сигнализация или камера. Чтобы узнать больше о том, как они работают, щелкните здесь.
Эта простая технология эффективна в том, что она делает, но простота конструкции влечет за собой присущие ей проблемы.Во-первых, выходной сигнал датчика очень прост: да / нет (например, включать свет или нет). Значение этого станет очевидным при сравнении с альтернативными технологиями в этом посте. Кроме того, принцип работы датчика PIR также означает, что он не имеет большого диапазона, и он может легко столкнуться с препятствиями (например, паутиной, листьями и т. Д.) И прохождением тепловых сигнатур (например, Гарфилда, кролика Питера) , Фантастический мистер Фокс и т. Д.), Которые вызовут ложные срабатывания.
Помимо минусов, датчики PIR эффективны, если вы знаете об их ограничениях.Они хорошо работают в небольших помещениях и не «видят» сквозь окна — проблема, с которой иногда сталкивается видеодетектор движения (VMD). И, учитывая, что они так долго используются в системах безопасности, они также довольно доступны по цене. Как упоминалось ранее, между датчиками PIR на разных концах рынка будут различия — убедитесь, что вы выбрали тот, который соответствует вашим конкретным потребностям.
Видеодетектор движения (VMD)
Опция VMD объединяет изображения, созданные камерой слежения, с программным обеспечением, которое может анализировать изображения по мере их захвата.Это происходит примерно так же, как оператор камеры сидит и смотрит видеопоток, но автоматизирован и поэтому имеет определенные преимущества (щелкните здесь, чтобы узнать больше).
Некоторые недостатки этой технологии легко увидеть. Работая в видимом спектре света, камера слепнет, если света недостаточно, и открыта для ослепления, если слишком много задней подсветки. Даже при использовании света, активируемого датчиком, всегда будет проблема с тенями. С другой стороны, видео — это широко применяемое решение безопасности, а добавление уровня аналитики довольно рентабельно.
Этот метод обнаружения движения во многом зависит от двух ключевых компонентов: качества изображения с камеры и качества используемого аналитического программного обеспечения. Существует широкий спектр технологий VMD — некоторые из них позволяют вносить изменения в настройки, например чтобы обнаруживать движение только в пределах определенных периметров, а некоторые просто обнаруживают любое движение. Опять же, важно выбрать оборудование, подходящее для ситуации, в которой оно будет использоваться.
Тепловизоры
Во-первых, тепловизионные камеры — это не совсем камеры, поскольку они не улавливают видимый свет.Чтобы упростить, это датчики, которые создают изображение на основе разницы температур между объектами в их «поле зрения». Чтобы узнать больше о том, как работают тепловизионные камеры, щелкните здесь.
Тепловизоры — изумительный комплект. У них отличный диапазон, даже если они фокусируются на довольно узкой области, могут улавливать тепловые сигнатуры через дым и туман и невосприимчивы ко многим условиям, которые могут быть проблематичными для камер видимого света — тени, темнота, подсветка и даже замаскированные объекты. .Они также работают с видеоаналитикой, как описано выше, и особенно эффективны при использовании в тандеме с камерами видимого света.
Несмотря на то, что эти тепловизионные камеры очень эффективны, они имеют столь же высокую цену, что во многих случаях может поставить технологию за рамки возможностей.
Радар
Чтобы еще раз упростить, радар работает, передавая радиоволны и принимая те же волны, которые отражаются от объектов в поле его обнаружения.Для более подробного объяснения ознакомьтесь с записью в Википедии здесь. С точки зрения полезности в системе безопасности, эта технология вычисляет расстояние, скорость и размер объектов по отношению к детектору.
Преимущество использования радиоволн перед инфракрасным или видимым светом заключается в сравнительном отсутствии помех, вызываемых повседневными препятствиями / срабатыванием ложных тревог. Радиоволны проходят через несущественные объекты, такие как паутина, листья и дым, позволяя радарному оборудованию сосредоточиться на важных объектах.Они также работают независимо от видимого спектра света и, таким образом, работают без затруднений в сложных условиях освещения.
Особым преимуществом отслеживания расстояния до объектов является то, что радар может быть настроен на работу в определенных зонах, например в пределах огороженной территории, что опять же снижает количество ложных тревог из-за активности за пределами периметра. Узнайте больше о том, как крупный торговый центр в Стокгольме, Швеция, и округе Брум, штат Нью-Йорк, США, сократил количество ложных срабатываний с помощью радар-детектора.Кроме того, он может обнаруживать движение в гораздо более широком диапазоне, чем тепловизионные камеры, даже если он делает это в меньшем диапазоне. Цена на радар намного ниже, чем у тепловизионных камер и недалеко от ИК-датчиков.
Решения для конкретных ситуаций
У всех этих решений по обнаружению движения есть свои сильные и слабые стороны, и их эффективность будет зависеть от ситуаций, в которых они используются, и от дополнительных компонентов, с которыми они используются. Сама по себе камера видимого света была бы бесполезна ночью, но добавление света, активируемого датчиком движения, значительно улучшило бы производительность; вы, вероятно, не стали бы устанавливать сложный радар в офисе 4х4 м; и от датчика PIR будет мало пользы при обнаружении злоумышленников в заповеднике дикой природы (если вы не хотите обнаруживать дикую природу).
Узнайте больше об оборудовании Axis для обнаружения движения, включая сетевое видео и аналитику, тепловизионные камеры и радары:
Радиолокационная техника
6 лучших датчиков для умного дома 2021
Эти низкопрофильные беспроводные устройства, размещенные вокруг жилого помещения, способны обнаруживать определенные действия, такие как движение, температуру или открытие или закрытие двери. Затем они сообщают другим интеллектуальным устройствам, как реагировать — интеллектуальные фонари, розетки, динамики, термостаты и т. Д. — и все это мгновенно и без каких-либо прямых команд или усилий с вашей стороны.Некоторые обнаруживают только одно действие, другие — многозадачность. Установите один, и вы можете решить одну проблему — добавить несколько, и вы на пути к созданию дома, работающего на автопилоте.
Вы можете установить датчик движения наверху лестницы, а затем с помощью приложения дать ему указание включать свет внизу, когда кто-то проходит ночью. Если вы хотите перейти на следующий уровень, вы можете запрограммировать его так, чтобы утром он настраивал термостат, а затем включал музыку, когда вы спускаетесь вниз.Контактный датчик на внешней двери может быть использован, чтобы предупредить вас, когда приезжает арендатор Airbnb или, возможно, если задняя дверь была оставлена открытой на ночь. А датчик температуры в детской комнате (или курятнике) может предупредить вас, если станет слишком жарко, холодно, влажно или сухо, и, если хотите, даже автоматически настроит вентилятор или термостат. «Чтобы создать умный дом, вам нужны датчики», — сказал Митч Кляйн, исполнительный директор технологической группы умного дома Z-Wave Alliance.
Для этого руководства мы протестировали несколько десятков интеллектуальных датчиков, совместимых с тремя из самых популярных систем умного дома своими руками: Amazon Alexa, Apple HomeKit и Samsung SmartThings (Google Home, хотя и популярен, но пока не предлагает значимой поддержки для умные датчики).Эти системы, часто называемые «платформами», управляются их собственным приложением и важны, потому что они позволяют подключать интеллектуальные датчики к другим интеллектуальным устройствам, а затем настраивать их совместную работу.
Ниже вы найдете наши любимые настройки, а также несколько хороших альтернатив для трех основных типов интеллектуальных датчиков: движения, температуры и контакта.
Датчик PIR
— Современное устройство
Датчик PIR — Современное устройство
Навигация
Вернуться к содержанию Все товары по категориям
3 доллара.50
Возможны оптовые скидки
Описание
Этот пассивный инфракрасный датчик обнаруживает большие тепловые тела с помощью пироэлектрических кристаллов, операционного усилителя и линзы Френеля. Это стандартные датчики обнаружения движения, которые обычно повсюду можно увидеть на включаемых движением огнях и охранной сигнализации.
Выход этой конкретной модели производит двойной импульс при активации, а затем остается высоким в течение периода времени, установленного потенциометром задержки.Диапазон задержки составляет от миллисекунд до примерно 30 секунд, в зависимости от настройки потенциометра.
Как и все датчики PIR, у этого есть время прогрева около двух минут, прежде чем он станет действительно стабильным (надежным). Так что не беспокойтесь, если ваш датчик покажется нестабильным, когда вы впервые включите свой проект. Мы также обнаружили, что этот датчик и, вероятно, большинство других ИК-датчиков будут «видеть» сквозь пластиковые пакеты и более тонкий акриловый лист. Обязательно проверьте пластик, который вы используете для предполагаемого применения.
Заявки:
Системы безопасности
Устройства слежения за теплом
Счетчики посетителей
Игрушки, активируемые движением / освежители воздуха / нервные пистолеты
Технические характеристики:
Рабочее напряжение: 3,3-5 В
Статическая потеря мощности ≤50 мкА
Время задержки 30 сек
Обнаруживает объекты в пределах конуса ≤ 110 °, ≤5-7 метров (16-22 футов)
Размер печатной платы: 24×32 мм
Ресурсы:
Дополнительная информация
Масса 45 г
Размеры 2 × 2 ×.75 из
Кол-во
1x, 5x
Связанные продукты
20% скидка на заказы по всему магазину. Используйте код оформления заказа BF21. Ограничено заказами до 150 долларов США. Отклонить
Носимое устройство захвата движения, способное обнаруживать динамическое движение конечностей человека
Носимое устройство захвата движения
Вдохновленное системой боковых линий рыб и животных-амфибий для определения потока и движения ⁴⁴, мы предлагаем микродатчик скорости, который измеряет скорость движения путем обнаружения векторов поверхностного потока, вызванного движением, с помощью микродатчиков потока.Двумерное (2-D) измерение скорости с помощью расходомера было доказано в наших предыдущих работах ^{40,43,45,46,47}. В данном случае мы используем два ортогонально расположенных датчика микропотока, чтобы составить трехосевой датчик скорости, который дополнительно интегрируется с трехосным акселерометром и трехосным гироскопом для создания переносного устройства захвата движения (показано на рис. 1а, названного носимым устройством). ). Более детальный дизайн носимого устройства описан в разделе «Способы». Мы предлагаем безинтегральный подход для определения трехмерной скорости движения, ускорения и угла положения конечности человека для преодоления кумулятивных ошибок.Скорость трехосного движения v _b измеряется датчиком скорости на основе обнаружения потока. Ускорение трехосного движения a _b оценивается по формуле. (1) путем линейной алгебраической операции v _b и трехосной угловой скорости ω _b, измеренной гироскопом (показано на рис. 1b). Здесь нижний индекс b относится к опорной рамке тела носимого устройства.
$$ {\ mathbf {a}} _ {\ mathrm {b}} = {\ mathbf {\ omega}} _ {\ mathrm {b}} \ times {\ mathbf {v}} _ {\ mathrm { b}} + {\ dot {\ mathbf {v}}} _ {\ mathrm {b}} $$
(1)
Углы положения конечности вычисляются с помощью специально разработанного метода объединения данных, включающего скорость движения, обнаруженную датчиком потока, с инерционными величинами, обнаруженными акселерометром и гироскопом (показано на рис.1б и 2а). Ввиду отсутствия интегральной операции в вычислении, никакая из накопленных ошибок не участвует в оценках скорости движения, ускорения и ориентации. Другими словами, носимое устройство захвата способно точно определять скорость движения, ускорение и углы положения конечностей человека при динамическом движении (показано на рис. 1).
Рис. 2: Принцип фиксации движений нижней конечности одним носимым устройством.
a Движение хвостовика непосредственно измеряется устройством, надетым на хвостовик. b Нейросетевая модель внутриконечностной координации между голенью и бедром имеет 30 скрытых нейронов и использует информацию о движении голени в качестве входных данных сети (включая углы положения стойки γ _s, θ _s , скорость движения v _b и соответствующие производные угловой скорости ω _b и ускорение движения a _b) и использовать углы положения бедра ( γ _t, θ _t) как выходы сети. c Движение бедра определяется по движению голени, измеренному носимым устройством, объединенным с моделью координации внутри конечностей.
Модель внутриконечной координации нижней конечности человека
Захват движений нижней конечности имеет большое значение в диагностике и реабилитации двигательной дисфункции, тренировке спортсменов и координации человека и робота в вспомогательных роботизированных устройствах для передвижения ^{48,49, 50,51}. В традиционных методах ^24,46 необходимо носить по меньшей мере два устройства отдельно на бедре и голени для измерения движения нижней конечности.Выравнивание аппаратов на двух сегментах нижней конечности затруднено. Фактически, существует естественная внутриконечная координация между движениями голени и бедра при ходьбе и беге человека, что было подтверждено неврологическими и биомеханическими исследованиями из-за контроля нервного центра и анатомических / биомеханических ограничений ⁵². Например, для нижней конечности наблюдался закон плоской ковариации, который описывает паттерны координации между углами подъема сегментов нижней конечности во время движения ^52,53,54,55.В нашем исследовании мы подтверждаем, что естественная взаимосвязь координации внутри конечностей обычно существует между бедром и голенью при ходьбе и беге человека. Внутриконечная координация помогает решить обратную кинематическую задачу, как показано на рис. 2.
Чтобы смоделировать эту внутриконечную координацию, мы изучаем нейронную систему человека и признаем, что нейронная сеть является подходящей структурой для моделирования этого динамического поведения. Нейронная сеть применялась для моделирования сложного поведения исполнительных механизмов и надежного управления роботами-гуманоидами ^41,56.Здесь мы используем трехуровневую нейронную сеть обратного распространения (BP), чтобы моделировать внутриконечную координацию между движениями голени и бедра при ходьбе и беге, как показано на рис. 2b. Угол установки (угол возвышения), скорость движения, угловая скорость и ускорение движения стойки обозначаются как входные данные сети. А углы положения бедра — это выходы сети. Количество скрытых нейронов определено равным 30 путем оптимизации, описанной в разделе «Методы». Нейронная сеть обучается и проверяется с использованием обширных наборов данных о движении голени и бедра при ходьбе и беге человека, зафиксированных с помощью оптической системы (VICON VERO, Vicon Motion Systems Ltd).Затем установленная координационная модель используется для определения движения бедра по движению голени при мониторинге движений нижней конечности человека в реальном времени. Другими словами, захват движения нижней конечности человека (как голени, так и бедра) достигается за счет использования одного устройства, надеваемого на голень, объединенного с нейросетевой моделью координации внутри конечностей (показанной на рис. 2). Этот метод упрощает систему захвата движения и снижает стоимость и сложность носимых устройств.
Подход слияния данных для измерений носимого устройства
Как сообщалось в нашей предыдущей работе ⁴³, скорость двумерного движения может быть измерена с помощью микродатчика потока.В этой работе два микрометра датчика потока (показанные на рис. 1а) размещены ортогонально для измерения скорости движения по трем осям, которое выводится согласно формуле. (2), где \ (\ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ it {v}} _ {{\ mathrm {1bx}}}} \\ {{\ it {v}} _ {{\ mathrm {1by}}}} \ end {array}} \ right] \) и \ (\ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ it {v}} _ {{\ mathrm {2bx}}}} \\ {{\ it {v}} _ {{\ mathrm {2bz}}}} \ end {array}} \ right] \) являются скорость движения по двум осям, измеренная двумя микродатчиками потока соответственно.
$$ {\ mathbf {v}} _ {\ mathrm {b}} {\ mathrm {=}} \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {\ left ({{ \ it {v}} _ {{\ mathrm {1bx}}} {\ it {+ v}} _ {{\ mathrm {2bx}}}} \ right) / 2} \\ {{\ it {v} } _ {{\ mathrm {1by}}}} \\ {{\ it {v}} _ {{\ mathrm {2bz}}}} \ end {array}} \ right] $$
(2)
Связь между скоростью движения по трем осям v _b и ускорением по трем осям a _b является сложной из-за их различных критериев разложения в системе отсчета тела x _b y _б z _б. {\ mathrm {T}} \), который можно измерить с помощью трехосного гироскопа.
Соотношение между v _b и a _b, таким образом, достигается заменой уравнения. (8) в уравнение. (7), где оператор × — векторное произведение вектора.
$$ {\ mathbf {a}} _ {\ mathrm {b}} = \ left [{{\ mathbf {\ omega}} _ {\ mathrm {b}} \ times} \ right] {\ mathbf { v}} _ {\ mathrm {b}} + {\ dot {\ mathbf {v}}} _ {\ mathrm {b}} = {\ mathbf {\ omega}} _ {\ mathrm {b}} \ раз {\ mathbf {v}} _ {\ mathrm {b}} + {\ dot {\ mathbf {v}}} _ {\ mathrm {b}} $$
(9)
Согласно формуле.(9), трехосное ускорение движения нашего устройства может быть определено без какой-либо совокупной ошибки с помощью операции линейной алгебры трехосной скорости, измеренной микродатчиком потока, и трехосной угловой скорости, измеренной гироскопом.
Теоретически выходной вектор акселерометра f _b представляет собой полное ускорение, включая ускорение свободного падения g _b и ускорение движения a _b.
$$ {\ mathbf {g}} _ {\ mathrm {b}} = {\ mathbf {f}} _ {\ mathrm {b}} + {\ mathbf {a}} _ {\ mathrm {b} } $$
(10)
Для определения углов ориентации с надежной защитой от помех мы предлагаем специально разработанный алгоритм фильтрации, учитывающий естественную динамику и внутреннюю корреляцию между скоростью движения и ускорением, чтобы реализовать объединение данных скорости движения, обнаруженной датчиком потока, и обнаруженных инерционных величин. акселерометром и гироскопом.Объединение данных датчика скорости и инерциальных датчиков направлено на подавление ошибок датчиков (например, шум датчика скорости, помехи от ударов и вибрации в акселерометре, смещение и шум гироскопа). Скорость и ускорение движения определяются как первая часть переменных состояния
$$ {\ mathbf {X}} _ {\ mathrm {1}} = \ left [{\ begin {array} {* {20} {c }} {{\ mathbf {v}} _ {\ mathrm {b}}} \\ {{\ mathbf {a}} _ {\ mathrm {b}}} \ end {array}} \ right] $$
(11)
Здесь, подход стохастического моделирования с использованием модели Гаусса-Маркова (GM) принят в этой работе для моделирования динамического поведения ускорения движения, как показано в уравнении.(12) ²⁶, где w ₁ — белый гауссовский шум, имеющий нулевое среднее значение и стандартное отклонение σ _w1 для каждого компонента, η является постоянным.
$$ {\ dot {\ mathbf {a}}} _ {\ mathrm {b}} = \ eta {\ mathbf {a}} _ {\ mathrm {b}} + {\ mathbf {w}} _ 1 $$
(12)
Согласно ур. (9), (11) и (12) устанавливается одна модель уравнения непрерывного состояния, как показано в Ур. (13) где w _g — ошибка процесса, вызванная гироскопом.k \) выводится из уравнения. (15), σ _г — стандартное отклонение измерения гироскопа, \ (\ left [{{\ mathbf {v}} _ {\ mathrm {b}} \ times} \ right] \) — перекос -симметричная матрица v _b.
$$ {\ dot {\ mathbf {X}}} _ {\ mathrm {1}} = \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {- [{\ mathbf {\ omega}} _ {\ mathrm {b}} \ times]} & {{\ mathbf {I}} _ {\ mathrm {3}}} \\ {{\ mathbf {0}} _ 3} & {\ eta { \ mathbf {I}} _ 3} \ end {array}} \ right] {\ mathbf {X}} _ 1 + \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf {w }} _ {\ mathrm {g}}} \\ {{\ mathbf {w}} _ 1} \ end {array}} \ right] = {\ mathbf {A}} _ 1 {\ mathbf {X}} _ 1 + \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf {w}} _ {\ mathrm {g}}} \\ {{\ mathbf {w}} _ 1} \ end { array}} \ right] $$
(13)
$$ {\ mathbf {X}} _ 1 ^ {k + 1} = {\ mathrm {e}} ^ {{\ mathbf {A}} _ 1T_s} {\ mathbf {X}} _ 1 ^ k + {\ mathbf {W}} _ 1 ^ k $$
(14)
$$ {\ mathbf {Q}} _ 1 ^ k \ приблизительно \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {\ sigma _ {\ mathrm {g}} ^ 2T _ {\ mathrm {s}} ^ {\ mathrm {2}} \ left [{{\ mathbf {v}} _ {\ mathrm {b}} \ times} \ right] ^ k \ left ({\ left [{{\ mathbf {v}} _ {\ mathrm {b}} \ times} \ right] ^ k} \ right) ^ {\ mathrm {T}}} & {{\ mathbf {0}} _ 3} \\ {{\ mathbf {0}} _ 3} & {\ sigma _ {{\ mathrm {w1}}} ^ {\ mathrm {2}} T _ {\ mathrm {s}} ^ {\ mathrm {2}} {\ mathbf {I} } _3} \ end {array}} \ right] $$
(15)
Ускорение свободного падения g _b необходимо оценить для разъединения с ускорением движения a _b.Следовательно, g _b определяется как вторая часть переменных состояния X ₂ = g _b, эволюция которой описывается следующим дифференциальным уравнением ³⁶
$$ {\ dot {\ mathbf {g}}} _ {\ mathrm {b}} = — \ left [{{\ mathbf {\ omega}} _ {\ mathrm {b}} \ times} \ right] {\ mathbf {g} } _ {\ mathrm {b}} $$
(16)
Модель уравнения состояния в дискретном времени уравнения. (16) устанавливается, как показано в формуле.{\ mathrm {T}} $$
(18)
Переменные измерения определяются как скорость движения по трем осям ( v _bm) и общее ускорение ( f _bm), измеренные микродатчиками скорости и акселерометром, соответственно, сформулированными в формуле. (19). Таким образом, уравнение измерения устанавливается, как показано в формуле. (20). \ ({\ mathbf {\ upsilon}} _ 1 \) и \ ({\ mathbf {\ upsilon}} _ 2 \) — это измерительные шумы (принимаемые как белые гауссовские шумы) микродатчиков скорости и акселерометра, соответственно, имеющие нулевое значение. среднее и стандартное отклонение \ (\ sigma _ {{\ upupsilon 1}} \) и \ (\ sigma _ {{\ upupsilon 2}} \) соответственно.
$$ {\ mathbf {Y}} = \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf {v}} _ {{\ mathrm {bm}}}} \ \ {{\ mathbf {f}} _ {{\ mathrm {bm}}}} \ end {array}} \ right] $$
(19)
$$ {\ mathbf {Y}} = \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf { I}} _ 3} & {{\ mathbf {0}} _ 3} & {{\ mathbf {0}} _ 3} \ end {array}} \\ {\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf {0}} _ 3} & {- {\ mathbf {I}} _ 3} & {{\ mathbf {I}} _ 3} \ end {array}} \ end {array}} \ right] \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf {X}} _ 1} \\ {{\ mathbf {X}} _ 2} \ end {array}} \ right] + \ left [{\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ mathbf {\ upsilon}} _ 1} \\ {{\ mathbf {\ upsilon}} _ 2} \ end {array}} \ right] = {\ mathbf {CX}} + {\ mathbf {\ upsilon}} $$
(20)
Объединение уравнений. {\ mathrm {T}} \), определяемый предложенным алгоритмом слияния данных.{- 1} \ left ({\ frac {{g _ {{\ mathrm {bx}}}}} {{g _ {{\ mathrm {bz}}}}}} \ cos \ gamma} \ right)} \ end { array}} \ right. $$
(25)
Таким образом, можно измерить трехмерную скорость v _b, а трехмерное ускорение a _b и углы ориентации ( γ и θ ) можно точно определить с помощью разработанного носимого устройства. устройство и предлагаемый подход слияния данных.
Динамический захват движения при напряженных упражнениях
Высокодинамичное движение конечностей человека происходит не только при выполнении повседневных действий, таких как ходьба и бег, но и при выполнении тяжелых упражнений, например бокса и ударов ногами.Чтобы проверить эффективность захвата движения носимого устройства при мониторинге высокодинамичных движений, в компании Kongfu проводятся эксперименты по захвату движений верхних и нижних конечностей человека. Субъект носит устройство на запястье и голени соответственно. Он ведет бокс непрерывно около 1 минуты, а затем еще 1 минуту играет ногами. Результаты захвата движения нашего устройства сравниваются с результатами синхронного детектирования оптической системы VICON. Традиционный инерционный метод с использованием типичного фильтра Калмана на основе модели для объединения данных акселерометра и гироскопа ²⁶ также используется для сравнения с нашим устройством.Этот инерционный метод принимает модель GM первого порядка, подобную уравнению. (12), чтобы представить динамическое поведение ускорения движения. Объединение данных акселерометра и гироскопа осуществляется их дополнительными символами на основе фильтра Калмана для оценки ускорения движения и ускорения свободного падения.
Экспериментальные результаты захвата движений предплечья и голени при боксерских движениях и движениях ногой показаны на Рис. 4 и Рис. 5 соответственно. Характеристики захвата движения приведены в дополнительной таблице 1.Наблюдается высокая динамика бокса и удара ногой, ускорение движения в боксе и ударе ногой превышает 120 м / с ² и 100 м / с ² соответственно, как показано на рис. 4б и рис. 5б. Результат величины ускорения движения, измеренный с помощью нашего устройства, согласуется с результатом оптического VICON, ошибка которого, очевидно, меньше, чем при использовании обычного инерционного метода, как показано на рисунках 4c и 5c. Результаты измерения скорости трехосного движения представлены на рис.4d и 5d, где ошибка измерения скорости с использованием нашего устройства составляет всего менее 0,11 м / с, а результаты обычного инерционного метода ³⁰ демонстрируют неограниченные ошибки дрейфа, показанные на рисунках 4e и 5e. Результаты также показывают, что ошибки измерения углов ориентации, определенные нашим устройством, намного меньше, чем у инерциального метода. В частности, среднеквадратичная ошибка (RMSE) углов ориентации нашим устройством составляет менее 1,70 °, что вдвое снижает погрешность инерциального метода.А ошибка дрейфа углов ориентации при использовании нашего устройства незначительна, так как средняя ошибка (ME) меньше 0,47 °. Напротив, ошибка дрейфа углов ориентации при использовании обычного инерционного метода больше, ME достигает 3,19 °, а RMSE достигает 4,18 °, как показано на рис. 4g, i, рис. 5g, i и в дополнительной таблице 1.
Рис. 4: Результаты боксерского захвата движения предплечья с устройством.
a Субъект носит устройство на запястье и занимается боксом. b — c Величина ускорения движения, измеренная нашим прибором и инерционным методом, соответственно ( b ), и соответствующие ошибки ( c ).Наблюдается высокодинамичное движение с ускорением более 120 м / с ². d — e Скорость движения по трем осям, измеренная нашим устройством и инерционным методом, соответственно ( d ), и соответствующие ошибки ( e ). f — i Результаты оценки углов крена γ ( f ) и угла тангажа θ ( h ), соответственно, и соответствующие ошибки ориентации с помощью нашего устройства и инерционного метода соответственно ( g и i ).Результаты захвата движения оптической системы VICON используются в качестве эталонных значений.
Рис. 5: Результаты захвата движения при ударе хвостовиком устройства.
a Субъект носит приспособление на голени и выполняет удары ногами. b — c Величина ускорения движения, измеренная нашим прибором и инерционным методом, соответственно ( b ), и соответствующие ошибки ( c ). Наблюдается высокодинамичное движение с ускорением более 100 м / с ². d — e Скорость движения по трем осям, измеренная нашим устройством и инерционным методом, соответственно ( d ), и соответствующие ошибки ( e ). f — i Результаты оценки ориентации угла крена γ ( f ) и угла тангажа θ ( h ), соответственно, и соответствующие ошибки ориентации с помощью нашего устройства и инерционного метода, соответственно ( г и i ). Результаты захвата движения оптической системы VICON используются в качестве эталонных значений.
Захват движения при длительном беге
Продолжается эксперимент по долговременному захвату движения человека, бегущего по беговой дорожке, чтобы оценить долговременную стабильность и точность нашего устройства. Опытный спортсмен, носящий наше устройство на голени, продолжает бегать на беговой дорожке со скоростью 10 км / ч около 30 минут (рис. 6а), а затем постепенно замедляется в течение примерно 7 минут до остановки. Оптическая система VICON используется синхронно для определения движения. Для сравнения, традиционный инерционный метод также используется для определения углов положения хвостовика.
Рис. 6: Результаты длительного захвата движения и измерения скорости.
a Субъект, носящий устройство на голени, продолжает бегать по беговой дорожке со скоростью 10 км / ч в течение примерно 30 минут, а затем постепенно останавливается еще на 7 минут. b — c Скорость движения по трем осям, измеренная нашим устройством и инерционным методом, соответственно ( b ), и соответствующие ошибки ( c ). d — e Величина ускорения движения, измеренная нашим прибором и инерционным методом, соответственно ( d ), и соответствующие ошибки ( e ).Наблюдается высокодинамичное движение с ускорением более 70 м / с ². f — i Результаты оценки ориентации угла крена γ ( f ) и угла тангажа θ ( h ), соответственно, и соответствующие ошибки ориентации с помощью нашего устройства и инерционного метода, соответственно ( г и i ). Результаты захвата движения оптической системы VICON используются в качестве эталонных значений.
Экспериментальные результаты измерения скорости, ускорения и углового положения показаны на рис.6. Результаты измерения скорости, показанные на рис. 6b, c, показывают, что ошибки измерения скорости с использованием нашего устройства составляют менее 0,16 м / с при длительном движении, тогда как ошибки скорости с использованием инерционного метода дрейфуют со временем и достигают мириаметр в секунду. Результаты углов ориентации, показанные на рис. 6g, i, показывают, что углы ориентации, определенные нашим устройством, имеют незначительную ошибку дрейфа. Среднеквадратичное отклонение составляет менее 0,84 °, а максимальная погрешность оценки положения нашего прибора менее 4.12 °, а инерционным методом достигает 24,01 °. Инерционный метод демонстрирует очевидный дрейф в оценке углов ориентации. Базовый дрейф оценки ориентации оценивается с помощью фильтра нижних частот Баттерворта с частотой среза 0,05 Гц. В конце спуска в течение 30 мин угол крена и угол наклона хвостовика, определенные инерционным методом, показывают максимальную ошибку дрейфа базовой линии -9,7 °. Если исключить дрейф базовой линии, RMSE остаточной ошибки составляет 1,73 ° и 2,83 ° соответственно для углов крена и тангажа с использованием инерционного метода.
Захват движений нижней конечности при ношении одного устройства на голени
В экспериментах участвуют четыре пациента разного возраста, включая одного пациента, страдающего легкой травмой мениска. Во-первых, для каждого испытуемого устанавливается модель внутриконечной координации движений голени и бедра при ходьбе и беге. Обучение модели нейронной сети описано в разделе «Методы». Затем мы используем одно устройство, которое надевается на голень пациента, чтобы фиксировать движения всей нижней конечности. Движение бедра определяется по движению голени, обнаруженному нашим устройством в соответствии с моделью координации внутри конечностей.При применении реабилитационного робота, особенно носимого вспомогательного мягкого экзокостюма, углы подъема нижней конечности (т. Е. Углы положения) и суставный угол колена (т. Е. Угол колена) в сагиттальной плоскости и коронарной плоскости необходимы для автоматического управления вспомогательной функцией. передвижение. Углы возвышения и суставной угол нижней конечности оцениваются в реальном времени по углам положения бедра и голени. Мы проводим валидационные эксперименты для мониторинга углов возвышения и угла сустава нижней конечности при ходьбе и беге человека.Для каждого субъекта, который неоднократно ходит и бежит по беговой дорожке со скоростью, увеличивающейся от 0 до 10 км / ч с интервалом в 1 км / ч, проводят три повторных проверочных эксперимента. Субъекты 2-4 проводят три повторных эксперимента непрерывно в течение примерно 26 минут без отдыха, в то время как Субъект 1 отдыхает примерно 5 минут между повторными экспериментами.
Результат эксперимента для субъекта 1 показан на рис. 7. Все результаты экспериментов для четырех субъектов показаны на дополнительных рисунках. 1 к 4.Углы наклона бедра θ _t и стержня θ _s представляют собой соответствующие углы подъема сегментов нижней конечности в сагиттальной плоскости, соответственно, а угол сустава колена β вычисляется путем вычитания θ. _с от θ _t. Ошибка отклонения угла сустава, измеренного нашим устройством, от ошибки оптической системы VICON обозначается как ошибка колена E β , которая используется для оценки точности измерения захвата движения конечности.Результаты ошибок четырех субъектов суммированы в дополнительной таблице 2. ME угла колена менее 0,66 °, а RMSE менее 1,20 ° для всех субъектов. Результаты показывают, что у разных людей, даже у пациента с травмой колена (Субъект 4), есть свои собственные взаимосвязи внутриконечной координации между бедром и голенью во время ходьбы и бега. Результаты также подтверждают, что модель нейронной сети позволяет представить взаимосвязь координации внутри конечностей, которую можно использовать для определения движения бедра по движению голени при ходьбе и беге человека.
Рис. 7: Результаты захвата движения нижней конечности в сагиттальной плоскости с использованием одного устройства, надетого на голень, и определения движения бедра по движению голени с помощью обученной нейросетевой модели координации внутри конечностей.
Углы наклона бедра θ _t и стержня θ _s используются для представления соответствующих углов возвышения в сагиттальной плоскости соответственно. Угол сустава колена β в сагиттальной плоскости получается путем вычитания θ _s из θ _t.Ошибка β (E β ) представляет эффективность оценки как θ _t, так и β , включая ошибку измерения носимого устройства и ошибку модели нейронной сети.
Далее анализируется влияние физического состояния (например, утомляемости) на модель координации внутри конечностей каждого испытуемого. Максимальный прогиб хвостовика | θ _с | ^пика различных испытуемых в каждом повторном эксперименте по захвату движений нижней конечности оцениваются и показаны на дополнительном рис.5, который оценивается путем усреднения пиковых значений | θ _с | в течение последних 25 секунд бег на беговой дорожке со скоростью 10 км / ч. Максимальный прогиб стойки показывает способность поднимать пятку и может использоваться как индикатор усталости ⁵⁸. Для Субъекта 1 его максимальное отклонение голени в трех повторных экспериментах остается постоянным из-за того, что он отдыхал между повторными экспериментами. У субъектов 2–4 максимальные прогибы голеней демонстрируют аналогичную тенденцию к снижению со временем, что указывает на постепенное возрастание усталости при непрерывном беге в течение почти получаса.Несмотря на существующие различия в физическом состоянии (например, утомляемость) субъектов, предложенная модель координации внутри конечностей для каждого субъекта продолжает работать хорошо, как показано в дополнительной таблице 2. Результаты захвата движения четырех субъектов подтверждают эффективность координации между конечностями. модель. Кроме того, характер походки человека также можно точно распознать по углам подъема нижней конечности, как показано на рис. 7. Использование одного устройства для фиксации движения и характера походки нижней конечности значительно упрощает систему мониторинга, снижает стоимость и облегчает носимые устройства. .
Кроме того, максимальный угол наклона колена пациента (Субъект 4), страдающего нарушением двигательной функции, сравнивается с тремя другими здоровыми субъектами (Субъекты 1-3), что показано на Дополнительном Рис.
No related posts.

Масса	45 г
Размеры	2 × 2 ×.75 из
Кол-во	1x, 5x

Принцип работы датчика движения | Полезные статьи

Устройство датчика движения

Устройство сенсора движения, основные элементы, можно ли собрать самому.

Работа ИК — датчика

Как работает датчик движения, подключение и настройка

Как работают датчики движения

Как правильно установить и подключить датчик движения

Устройство и принцип работы датчиков движения

Принцип работы датчиков движения

Датчики движения

Варианты использования

Краткий итог

Видеоролики по датчикам движения

1.3.1. Устройство датчика движения. Справочное пособие по системам охраны с пироэлектрическими датчиками

Беспроводные датчики обнаружения движения — сеть сигнализации

Сенсорные устройства — Детекторы движения и присутствия

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Статьи о беспроводной радиосвязи

5G NR Раздел

Учебные пособия по беспроводным технологиям

RF Technology Stuff

Секция испытаний и измерений

Волоконно-оптическая технология

Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

* Общая информация о здоровье населения *

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Несколько методов обнаружения движения

Выбор подходящего инструмента для работы

Датчики PIR

Видеодетектор движения (VMD)

Тепловизоры

Радар

Решения для конкретных ситуаций

6 лучших датчиков для умного дома 2021

— Современное устройство

Навигация

Описание

Дополнительная информация

Связанные продукты

Носимое устройство захвата движения, способное обнаруживать динамическое движение конечностей человека

Носимое устройство захвата движения

Модель внутриконечной координации нижней конечности человека

Подход слияния данных для измерений носимого устройства

Динамический захват движения при напряженных упражнениях

Захват движения при длительном беге

Захват движений нижней конечности при ношении одного устройства на голени

Добавить комментарий Отменить ответ