В категории: 2016, Актуални статии, Брой 7-8/2016, Електроинсталация, Осветление

Сензори за движение на STEINEL и тяхното приложение

В продължение на близо шест години „Направи сам” редовно представя основните видове сензори и „интелигентни” осветителни тела на немската фирма STEINЕL, световен лидер в производството на този вид техника. На сайта на списанието читателят може да намери подробна информация за най-новите към даден момент модели и тяхното приложение.

Проведеният на 3 юни т.г. в столицата семинар на немската компания STEINEL, организиран от „Ташев-Галвинг” ООД, изнесената от двамата лектори подробна информация ни дава възможност да направим по-общ преглед на основните видове сензори, техните специфични особености според използваната технология и сферите им на приложение.

Освен типичните сензори за движение, които установяват и регистрират наличието на движещ се човек, има и друга разновидност – сензорите за присъствие. Те представляват технологично развитие на сензорите за движение. Изключително високата им чувствителност позволява безпогрешно да регистрират човешкото присъствие, дори когато хората не се движат в помещението, а се намират в седнало положение. Обсегът им на чувствителност може да се регулира така, че сензорът да следи едно, две или група от няколко съседни работни места. В зависимост от това осветлението в помещението се управлява така, че да осигурява оптимални условия за работа само там, където има хора. Така например при големи помещения там, където в момента е безлюдно, осветлението може да работи със силно намалена интензивност или да бъде загасено. При възникване на потребност, т.е. появата и присъствието на човек в дадената зона, то се включва автоматично на пълна мощност.

Според начина си на действие най-често използваните сензори се делят на три основни групи – пасивни инфрачервени, високочестотни и ултразвукови. Всяка от тях има своите характерни особености и предимства, които определят и сферите им на приложение. Сензорите за движение са основно с инфрачервен и високочестотен принцип на действие, докато сензорите за присъствие са запазена територия за инфрачервени и ултразвукови прибори. Изключение правят високочестотните сензори HF 360 и Dual HF – първият е отлично решение за помещения с тоалетни кабини, помещения за преобличане, стълбища, големи гаражи, кухни и др., а вторият се препоръчва при дълги коридори и проходи.

Съвсем фигуративно функционирането на сензорите от тези три групи може да бъде илюстрирано с една маса и разположен над нея сензор. Обсегът на действие на пасивния инфрачервен сензор стига само до повърхността на плота й. Високочестотният сензор може да регистрира наличие на движение и под плота, защото излъчваните от него вълни преминават през тази дървена преграда. За излъчваните от ултразвуковия сензор вълни плотът на масата е непроницаема преграда, ала те имат способността да го заобикалят и да изпълнят пространството под него, т.е. да откриват наличието на движение под масата.

Пасивни инфрачервени сензори

Пасивните инфрачервени сензори (PIR) са първите появили се на пазара прибори за регистриране на движение. През годините те са претърпели значително развитие и днес продължават да бъдат сред най-разпространените, особено при домашните осветителни инсталации. Еднакво подходящи са за управление на осветителни прибори както във вътрешността на сградата, така и на открито.

Тези сензори реагират на инфрачервеното излъчване на човешкото тяло, но също така и на топлокръвни животни. Последното може да породи проблеми, което налага избирателно ограничаване на обхвата на действие и чувствителността на сензора. За да бъде регистрирано движението на топлокръвно тяло, „зрителното поле“ на пиродетектора е разделено със специална леща на множество последователни сегменти от активни и пасивни зони. Преминаването на излъчващото топлина движещо се тяло от зона в зона предизвиква промяна в уловеното инфрачервено лъчение и пиродетекторът реагира на движението, като произвежда електрически импулси.

Най-старият, опростен и поради това най-евтин тип лещи са френеловите. Формата им е част от цилиндър със забележими за невъоръженото око вертикални сегменти. Типичният ъгъл на обхват при сензорите с такава леща е около 130–140°. За неговото увеличаване се използват сензори с два или три пиродетектора. За намаляване до минимум на пространството под сензора, което остава невидимо за него, в долната част на лещата има допълнителен прозорец, който „наблюдава“ именно този сектор. Така на практика е почти невъзможно човек да се промъкне незабелязан под сензора.

Многоелементните лещи са от по-ново поколение. На външен вид те представляват матова полупрозрачна полусфера, по чиято повърхност са разположени множество отделни малки кръгообразни лещи. Многоелементните лещи могат да покриват кръгова територия (360°), като проблемът с мъртвото пространство под тях не съществува. Сензор от този вид може да контролира територия с площ около 450 m².

Оптималното решение за избор на сензора според вида на лещата, броя на пиродетекторите в него, наличието на микропроцесорно управление и др. характеристики зависи най-вече от големината и формата на територията, която той ще контролира.

Разстоянието, от което инфрачервен сензор може да засича движещ се топлокръвен обект е до 20 m или дори повече (S 345 MX Highbay). Тези сензори може да бъдат монтирани на височина до 14 m. Максималната чувствителност на сензора се постига, когато обектът се движи паралелно (тангенциално) на него. Когато движението е в посока към сензора (радиално), чувствителността значително намалява – до около 5 m. Задължително изискване за функциониране на сензор с инфрачервено действие е да има пряка видимост между него и движещите се обекти.

Сензорите от професионалната серия (STEINEL Professional) имат значително по-прецизна температурна компенсация, поради което работят еднакво добре и лете, и зиме. Същото се отнася и за работата им във влажна среда.

Пасивните инфрачервени сензори имат универсално приложение, като са особено подходящи при големи складови помещения, спортни халета, транспортни рампи, паркинги и други обекти на открито.

Пример за най-висок клас инфрачервен сензор е моделът sensIQ, който бива сочен като „кралят сред инфрачервените сензори на движение“. Притежава елегантен външен вид и перфектна „интелигентност“. Подходящ е за вътрешна и външна употреба. Разполага с четири високочувствителни пиросензора с 1360 термочувствителни зони. Максималното разстояние, при което сензорът разпознава тангенциално спрямо него движение е 20 m. Има ъгъл на обхват 300°, като зоната на наблюдение е разделена на три сегмента по 100°. За всеки от тях чувствителността може да се регулира поотделно в границите от 2 до 20 m и с точност 1 m. Това позволява прецизно настройване на „наблюдаваната“ от него зона и ограничаване до минимум на ненужните включвания на осветлението. Зоната под сензора е сигурно защитена срещу преминаване на човек. Сензорът позволява настройка на множество работни режими. Разполага и с режим „ваканция“, когато стопаните отсъстват от дома. При него на случаен принцип, през различни интервали и с променлива продължителност осветлението се включва и изключва. Подробна информация за този сензор може да се прочете в посочената статия.

Други два инфрачервени сензора – IS 345 и IS 345 MX Highbay, са предназначени за управление на осветлението в дълги коридори и високи просторни помещения. Те са много чувствителни, което позволява обсегът им на действие при движение в тангенциална посока да достига 20 m, при първия и 30 m за втория модел.

Високочестотни сензори

Този вид сензори (HF) излъчват електромагнитни вълни с висока честота (5,8 GHz), като едновременно с това улавят и анализират отразената обратно от околните предмети част от тях. Те са много чувствителни и позволяват прецизно настройване. Тяхно голямо предимство е, че чувствителността им не се влияе от посоката на движение на навлязло в обсега им тяло или предмет. Работата им не се влияе от температурата на околната среда.

Много съществена функционална разлика спрямо инфрачервените е, че високочестотните могат да „виждат” и през леки преградни стени, през дървени и други прегради, защото електромагнитните вълни преминават през тях. Поради това сензорът може да контролира и помещение, намиращо се зад такава стена или стъклена преграда. Това значително разширява обсега на действие и възможностите за управление на осветлението. При този вид сензори в помещението на практика няма „невидими” за тях зони в помещението.

Тази им особеност дава и друго, много голямо предимство на този вид сензори – позволява да бъдат монтирани във вътрешността на осветителното тяло, без да се виждат отвън. Така не се нарушава неговата форма, при монтирането му на висок таван сензорът е трудно достъпен и по-защитен срещу вандалско посегателство.

За разлика от инфрачервените, високочестотните сензори позволяват по-точно настройване на чувствителността и зоната на обхват. Поради това те работят значително по-прецизно, по-вярно регистрират наличието на движещ се човек или автомобил в зоната на покритие. Ефективно се елиминира вероятността осветлението да се задейства при преминаване на дребни животни, от движещи се клони и т.н. Първоначално използвани за вътрешно приложение, този вид сензори претърпяха силно развитие и са се утвърдили като отлична алтернатива за „интелигентно“ управление на външното осветление.

Като пример за високочестотен сензор от най-висок клас за външно осветление може да бъде посочен моделът iHF 3D. На него в списанието е заделено подробна статия, затова само ще споменем, че става дума за сензор с изявена „интелигентност“, за високочестотен сензор с пространствено управление на чувствителността и диапазона на обхват. Обхватът на сензора може да бъде настройван поотделно по три оси за прецизно очертаване на зоната, която контролира. За целта той има три приемни антени, насочени по всяка от тези оси. Сензорът има обсег на действие 160° в диапазона от 0,5 m до 8 m. Вероятността да пропусне проникване на човек в наблюдаваната от него зона, независимо от посоката на движение, е практически равна на нула. Безпогрешно разпознава големината на движещото се тяло и не реагира на дребни животни.

Ултразвукови сензори за присъствие

Този вид сензори (US) са една от последните новости в развитието на сензорната техника. В САЩ те са възприети като стандарт. Като международна компания с продажби в целия свят, STEINEL има голяма заслуга за тяхното усъвършенстване и широко разпространение. Тези сензори излъчват ултразвукови вълни с висока честота (40 kHz), които заобикалят преградите и изпълват целия обем на помещението. Вълните не преминават през тънки преградни стени или други прегради. Така сензорът изгражда пълна, създадена от отразения звук, картина на помещението и безпогрешно улавя и най-малките промени, породени от наличие на движещо се тяло. Както и при високочестотните сензори наличието на движещ се обект причинява промяна на честотата и дължината на отразените вълни, което води до появата на познатия от физиката доплеров ефект. Тези сензори са изключително чувствителни, реагират и на най-малкото движение, поради което са отлично решение за поставяне в помещения със седящи на работното си място хора.

Благодарение на начина си на действие, ултразвуковият сензор реагира на движение, включително и когато няма пряка видимост между него и човека. Тези сензори са перфектно решение за управляване на осветлението в просторни офис помещения, разделени с леки преградни стени, в конферентни и учебни зали, складови помещения и др. Освен сензори, които работят единствено на този принцип, като модела US 360, например, STEINEL предлага и модели, които съчетават ултразвуковата с инфрачервената технология – DualTech. Иначе казано, те съчетават в един прибор най-доброто от двата вида.

Ултразвуковите сензори са приложими само за помещения във вътрешността на сградата. Понеже в списанието досега не сме представяли този вид сензори, тук ще им заделим по-обстойно внимание.

Control Pro US 360

Сензорът има обхват от 360° и може да контролира площ с големина до 36 m². Както вече стана дума, излъчваните от него ултразвукови вълни изцяло изпълват обема на помещението до най-отдалечените и визуално недостъпни за сензора ъгли и места. При наличие на прегради те не проникват през тях, а ги заобикалят, когато има пролука. Сензорът има много висока чувствителност и разпознава безпогрешно присъствието на седящи хора вследствие на извършвани от тях и най-малки движения. Разпознава също така движението на прозрачни и други обекти, които трудно се идентифицират с други методи. Чувствителността му не се влияе от температурата, обсегът му на действие може да се настройва по електронен път.

Сензорът е предназначен за монтиране на тавана, като оптималната височина е 2,5– 3,5 m. Благодарение на такъв сензор осветлението в големи помещения, като офиси, конферентни и учебни зали, складови помещения, може да се управлява оптимално, така че да бъде максимално икономично и същевременно да осигурява необходимата осветеност в зоните с хора. Подобно на останалите сензори, при този също продължителността на работа на осветлението след неговото включване може да се регулира в границите от 10 s до 15 min, а прагът на функционалното му активиране според нивото на общата естествена осветеност – от 10 lx до 1000 lx. В режим на „обучение“ US 360 автоматично запаметява нивото на осветеност в помещението. Управлението на осветителните тела се извършва чрез интерфейс COM 1. Сензорът може да бъде управляван и дистанционно.

Комбиниран ултразвуков/инфрачервен сензор Control Pro DualTech

Най-характерното за този прибор за присъствие е, че съчетава най-добрите качества на ултразвуковата и инфрачервената технология. В него са вградени и работят съвместно сензори от двата вида. Предназначен е за монтиране на тавана на помещенията при височина от 2,5 до 3,5 m. Има обхват 360° и може да контролира присъствие на площ до 28 m². Ултразвуковата технология му осигурява информация за наличие на движение и в най-отдалечените и недостъпни кътчета на помещението. Пиросензорът от своя страна предоставя допълнителна, прецизна информация за движение на хора, което допълнително повишава надеждността на прибора.

По-внимателен анализ на двете схеми, изобразяващи обхвата на действие на сензорите US 360 и DualTech, откроява различията между тях, съответно техните силни страни и предимства. За DualTech ще допълним само, че неговият ултразвуков сензор открива движение на разстояние до 10 m и човешко присъствие на разстояние до 6 m. Инфрачервеният пиросензор, от своя страна, регистрира присъствие на хора в поле с размери 3х3 m.

За управление на осветлението в дълги коридори, проходи и други подобни помещения STEINEL предлагат специализирано решение – сензорът Control Pro Dual US. Неговото „зрително“ поле е с формата на силно удължен правоъгълник с размери 3х20 m. Каквото и да било движение в тази зона, независимо от неговата посока, не остава незабелязано от сензора. Същевременно, движението на хора в граничещите с коридора помещения е напълно неуловимо за него.

Същото действие и приложение има и ултразвуковият сензор Control Pro Dual US с тази разлика, че обсегът му на действие е скъсен наполовина – 3х10 m.

Продуктите от серията STEINEL PROFESSIONAL се продават с 5 години гаранция, докато останалите имат с 3-годишна гаранция.

 

За допълнителна информация и покупки може да посетите електронния магазин на „Ташев-Галвинг” ООД .

 

Предлаганите към момента от „Ташев-Галвинг“ ултразвукови сензори на STEINEL може да видите тук.

Техническа и ценова информация за ултразвуковия сензор DualTech може да намерите тук.