AKTYWNE BARIERY POCZERWIENI

  |   Artykuły SSWiN   |   No comment

Aktywna bariera podczerwieni (ang.: Photo-Electric Beams) należy do czujek ochrony zewnętrznej, obwodowej, choć czasem stosuje się je również wewnątrz pomieszczeń. Wykrycie intruza opiera się na zasadzie zjawiska tłumienia energii ukierunkowanej wiązki promieniowania elektromagnetycznego z zakresu częstotliwości promieniowania optycznego bliskiej podczerwieni 750 ÷ 2 500 nm. Każdy typ barier pracuje na swojej długości fali – oznacza to jednak, że kilka barier jednakowego typu, produkowanych przez tego samego producenta, pracuje na identycznej częstotliwości, co może, w pewnych warunkach, powodować ich wzajemne zakłócanie się. Spotyka się bariery, w których można ustawić jedną z czterech wstępnie ustawionych długości fali, co eliminuje w pewnym zakresie ten problem.

Bariera podczerwieni zbudowana jest z nadajnika i odbiornika, przy czym są to zwykle dwa oddzielne urządzenia: nadajnik i umieszczony naprzeciw niego odbiornik. Pojawienie się jakiejkolwiek nieprzezroczystej przeszkody między nimi powoduje przerwanie toru optycznego (w paśmie IR), co jest kryterium alarmu. Najczęściej stosuje się kilka torów PIR ułożonych w jednej, zazwyczaj pionowej płaszczyźnie w odległości 20 ÷ 35 cm (a nawet 50 cm) od siebie. Powstaje kurtyna podczerwieni, dzięki czemu zamiast pojedynczej linii jest chroniona cała powierzchnia. Określenie „aktywna” jest, oczywiście, związane z istnieniem nadajnika promieniowania IR (dla odróżnienia od czujek pasywnych podczerwieni – PIR).

Rozchodzenie się promieniowania IR emitowanego przez diody LED (a takie jest źródło montowane w nadajniku bariery) pozwala tylko na osiągnięcie, ze skuteczną dla fotodiody mocą, tylko niewielkich odległości, rzędu 1 ÷ 1,2 metra. Wynika to głównie z faktu, że natężenie promieniowania LED jest niewielkie i również niewielka jest powierzchnia światłoczuła fotodiody. Najprostszą metodą zwiększenia mocy promieniowania, a więc i jego zasięgu, jest zastosowanie skupiającego układu optycznego, który kieruje większość promieniowania na powierzchnię fotodiody. Tor podczerwieni wyposażony w stosowną optykę osiąga do 50 m zasięgu. Powyżej tej wartości pojawia się problem z ogniskowaniem wiązki, a zarazem kłopotliwe staje się zestrojenie toru (współosiowość nadajnika i odbiornika). Dlatego bariery przeznaczone do pracy na dużych odległościach muszą być wyposażone w układy optyczne z zastosowaniem zwierciadeł sferycznych bądź parabolicznych.

Ze względu na konstrukcję, bariery podczerwieni można podzielić na pracujące ciągłym strumieniem promieniowania i impulsowe. Te drugie mają korzystniejszą charakterystykę pracy, gdyż osiągają znacznie większą moc w chwili emisji. Jednocześnie mają większą skuteczność ochronną (trudniej symulować nadajnik impulsowy). Spowodowało to, że praktycznie wyparły z rynku te pierwsze.

Aktywne bariery IR można sklasyfikować głównie pod względem liczby wiązek występujących w jednym torze. Najczęściej spotykamy tory 1 lub 2 wiązkowe, ale występują również tory 4 wiązkowe. Emisja wiązki promieniowania podczerwonego ma charakter impulsowy. Zwykle przerwa między impulsami promieniowania wynosi 50 ÷ 500 ms. Zmiana czasu przerwy umożliwia regulację selektywności reakcji toru na różne zakłócenia (np.: szybko biegnący człowiek powoduje przerwę 50 ms, zeskakujący z muru kot – 150 ms, a wolno idący człowiek – około 350 ms). Ustawiając wartość czasu przerwy uzyskuje się reakcję jedynie na pewne, wybrane zjawiska.

Instalując bariery podczerwieni trzeba koniecznie uwzględnić specyfikę warunków ich pracy i sposób detekcji intruza, oraz spełnić następujące wymagania:
tor powinien znajdować się tam, gdzie istnieje duże prawdopodobieństwo pojawienia się intruza
wszelkie inne źródła promieniowania IR powinny być przesunięte o co najmniej 3° w stosunku do osi optycznej toru
tor nie powinien być ustawiony zbyt blisko ogrodzenia, aby nie było możliwe jego przeskoczenie
liście drzew mogą powodować fałszywe alarmy, dlatego tory powinny być usytuowane z dala od krzewów i drzew
zarówno nadajnik, jak i odbiornik bariery muszą być umocowane solidnie i stabilnie, gdyż przykładowo dla toru o długości 100 m, odchylenie się odbiornika lub nadajnika zaledwie o 1° kątowy jest jednoznaczne z możliwością nie wykrycia obiektu o wielkości 1,8 metra
tor nie powinien być instalowany w miejscach, w których mógłby być zachlapany wodą np. z kałuży
dla eliminacji fałszywych alarmów powodowanych przez małe zwierzęta wskazane jest, aby najniższa wiązka przebiegała na wysokości 0,7 ÷ 1,0 m. Pozwoliłoby to jednak na swobodne czołganie się człowieka – dlatego najniższa wiązka zwykle jest ustalana na wysokości 30 ÷ 50 cm od powierzchni gruntu. Uwzględnić trzeba tu pochylenia gruntu i wszelkie nierówności terenu (głównie doły, jary i zapadliny)
szyby i inne płaszczyzny mogą powodować odbijanie się części wiązek i zakłócać pracę układu. Podobny efekt może się pojawić, gdy w sąsiedztwie zainstalowane są inne tory IR
wszelkie ruchome obiekty są w stanie zakłócić pracę toru i musza być eliminowane
urządzenia nie powinny być instalowane w miejscach, w których mogą zostać przypadkowo uszkodzone
odległość między nadajnikiem a odbiornikiem powinna być zawsze mniejsza niż zasięg toru podany przez producenta
do podłączenia toru należy stosować przewody o odpowiednim przekroju i umieszczać je w rurkach chroniących przed uszkodzeniem, minimalna odległość od instalacji 230V to 30 cm
na zakończenie instalacji koniecznie trzeba przeprowadzić proces testowania działania toru.
Jeżeli w trakcie testowania działania toru, mimo wejścia w linię nadajnik – odbiornik, nie jest generowany sygnał alarmu, może być to spowodowane przez zjawisko odbicia wiązki podczerwieni np. od okien, murów, drzew. Należy pamiętać, że wiązka emitowanego promieniowania nie jest równoległa, zwykle promieniowanie jest odchylone od osi optycznej nawet o 3° kątowe. Odbiornik nie jest w stanie odróżnić wiązki bezpośrednio na niego padającej od wiązki odbitej – w obu przypadkach jest to promieniowanie o identycznej długości fali docierające ze stałą przerwą między impulsami. Obroną przed wiązką odbitą jest np. odsunięcie toru IR od ściany czy tafli szkła, albo obrócenie tak, aby wiązka i strefa detekcji nie obejmowały ściany czy okna. Czasem konieczne jest takie ustawienie odbiornika i nadajnika, aby intruz musiał jednocześnie przeciąć wiązkę bezpośrednią i wiązkę odbitą.

Brak generacji alarmu może być także spowodowane wzajemnym nakładaniem się torów. W przypadku instalowania kilku barier zdarza się, że niektóre odbiorniki wykrywają więcej niż jedną wiązkę promieniowania. Eliminacja tego problemu wymaga analizy usytuowania torów IR i zmiany lokalizacji barier. Można też zastosować urządzenia o różnej długości fali promieniowania.

Zewnętrzne źródła promieniowania (słońce, reflektory itp.) powodują, że odbiornik wykrywa promieniowanie IR, które zawiera w sobie również fale o częstotliwości równej tej, na którą został zaprojektowany. Rozwiązaniem jest taka lokalizacja odbiornika, gdzie prawdopodobieństwo pojawienia się zewnętrznego źródła promieniowania dąży do zera. Inną, dosyć skuteczną metodą, jest umieszczenie odbiornika nieco wyżej w stosunku do nadajnika, dzięki czemu odbiornik „patrzy” w dół i nie jest możliwe, aby dotarło do niego np. promieniowanie wschodzącego na linii horyzontu słońca.

Niezwykle ważna jest regulacja czasu przerwy między impulsami promieniowania, złej jego dobranie może powodować zarówno fałszywe alarmy, jak i brak alarmów. Zbyt długa przerwa powoduje, że szybko biegnący intruz może nie być wykryty przez odbiornik, jeżeli przetnie wiązkę akurat w chwili przerwy między impulsami. Z kolei zbyt krótka przerwa powoduje wykrywanie również przedmiotów niesionych przez wiatr. Do innych czynników generujących fałszywe alarmy należą zmiany otoczenia, przykładowo rozrastające się krzewy i drzewa, przejeżdżające czy parkujące samochody, rozbryzgiwane błoto, unoszone przez wiatr liście i śmiecie oraz biegające małe zwierzęta. Obroną jest stosowanie barier z wieloma wiązkami – już w przypadku barier z dwiema wiązkami tego typu zakłócenia nie powinny generować fałszywych alarmów. W sytuacji, gdy jednak pojawiają się fałszywe alarmy, środkiem zaradczym może być zwiększenie czasu przerwy między impulsami, zainstalowanie torów o większym zasięgu lub zwiększenie wysokości instalacji torów.

Osobnym problemem jest wpływ warunków atmosferycznych na pracę barier. Większość producentów deklaruje pełną niewrażliwość swoich wyrobów na zmieniające się warunki atmosferyczne. Jednak na obszarach, gdzie występują intensywne i częste, należy stosować tory o większym zasięgu. Dla uniknięcia szronienia i roszenia stosuje się wewnętrzne podgrzewacze. Dla uniknięcia fałszywych alarmów podczas opadów deszczu lub śniegu, można zwiększyć czas przerwy między impulsami. Największym problemem są jednak wyładowania atmosferyczne. Co prawda mówi się o odporności barier na napięcia indukowane od wyładowań, nawet do wartości 14kV, ale bezpośrednia styczność bariery z energią piorunu zawsze kończy się jej uszkodzeniem.

Należy zaznaczyć, że bariery nie cieszą się wielką estymą wśród instalatorów. Krąży o obiegowa opinia, że są to czujki uciążliwe w eksploatacji. Często nasuwa się jednak pytanie dotyczące jakości i rzetelności procesu projektowania systemu ochrony obwodowej, wnikliwości analizy potrzeb, zagrożeń, źródeł zakłóceń, zmienności warunków naturalnych i klimatycznych oraz, niestety, jakości wykonania instalacji.

Jeżeli nadal nie wiesz, czy i jak stosować aktywne bariery podczerwieni – skontaktuj się z naszymi konsultantami.

No Comments

Post A Comment