CZUJKI MIKROFALOWE

  |   Artykuły SSWiN   |   No comment

Czujki mikrofalowe (MW – microwave detectors) należą do grupy detektorów ruchu, w których do wykrywania poruszających się obiektów wykorzystano fale elektromagnetyczne (mikrofale), a sama detekcja polega na zastosowaniu efektu Dopplera – zjawiska obserwowanego dla fal, polegającego na powstawaniu różnicy częstotliwości, a tym samym i długości fali, wysyłanej przez źródło fali oraz zarejestrowanej przez obserwatora, który porusza się względem źródła fali. Efekt zachodzi również dla fali odbitej, o ile źródło fali odbitej przemieszcza się w stosunku do obserwatora.

W obudowie czujki mikrofalowej, obok siebie, umieszczony jest nadajnik i odbiornik. Nadajnik emituje fale o określonej częstotliwości, a odbiornik odbiera falę odbitą od ścian, podłogi, sufitu oraz od wyposażenia. Jeżeli w pomieszczeniu nie ma poruszającego się obiektu, częstotliwość fali odbitej jest identyczna, jak częstotliwość fali emitowanej przez nadajnik. Natomiast, gdy w pomieszczeniu znajdzie się poruszający się obiekt, nastąpi wcześniejsze odbicie części energii fali i, w efekcie zjawiska Dopplera, odbiornik zarejestruje wzrost częstotliwości fali dobitej. Zatem, na podstawie widma odebranej fali odbitej, czujki są w stanie wykryć ruch ciała materialnego w chronionej strefie.

Emitowane przez czujkę mikrofale są odbijane przez przedmioty otaczające i znajdujące się wewnątrz obszaru chronionego. Warto zauważyć, że przedmioty gładkie odbijają większość dostarczonej energii, natomiast przedmioty miękkie większość energii pochłaniają. Zatem ilość energii odbitej od przedmiotów nieruchomych zawsze będzie mniejsza od ilości energii wyemitowanej, ale częstotliwość fali odbitej, docierającej do czujki, będzie zgodna z częstotliwością fali wyemitowanej przez nadajnik czujki. Jeżeli jednak wystąpi ruch osoby lub przedmiotu, to – zgodnie z regułą Dopplera – nastąpi zmiana częstotliwości fali odbitej. Czujka, po odebraniu tej fali o zmienionej częstotliwości, zainicjuje alarm.

Dopplerowska czujka mikrofalowa, podobnie jak każdy inny objętościowy detektor ruchu, charakteryzuje się dolnym progiem wykrywania. Oznacza to, że istnieje minimalna wartość prędkości poruszania się intruza (zwykle kilka cm/s), poniżej której czujka nie jest w stanie jednoznacznie zinterpretować częstotliwości odebranej fali jako skutek ruchu. Jednakże prawdopodobieństwo takiego ominięcia czujki mikrofalowej jest naprawdę niewielkie i w praktyce można je zaniedbać.

W czujkach mikrofalowych ruchu wykorzystano efekt Dopplera do wykrywania poruszających się obiektów, podobnie jak w czujkach ultradźwiękowych. Mikrofale mają jednak znacznie większą częstotliwość niż ultradźwięki i rozchodzą się ze znacznie większą prędkością, ale charakteryzują się porównywalną długością fali. Zasadnicza zaleta mikrofal to ich oddziaływanie z powietrzem. Mikrofale przenikają próżnię i powietrze, przy czym przenikają tak, jakby powietrze nie istniało. Nie występuje efekt tłumienia fal w atmosferze. Dzięki temu detektory MW mogą nadzorować największy obszar spośród innych objętościowych detektorów ruchu: czujki szerokokątne mają zasięg do 30 m, a kurtynowe – nawet do 80 m. W razie potrzeby można znacznie poszerzyć obszar chroniony przez zastosowanie kilku czujek, a w dużych pomieszczeniach można zainstalować czujkę na suficie, co podwaja obszar chroniony w stosunku do obszaru obejmowanego przez czujkę mocowaną na ścianie. Pamiętać jednak należy, że czułość detektorów mikrofalowych jest największa dla ruchu poosiowego, co zostało wyjaśnione przy omawianiu detektorów ultradźwiękowych.

W technologii produkcji przyjęto 5 częstotliwości roboczych dla mikrofalowych detektorów ruchu – najniższa wynosi 915 MHz, a najwyższa 22 125 MHz. W zależności od częstotliwości pracy detektory mają różne charakterystyki. Większość z nich pracuje na częstotliwości 10 525 MHz (l=2,8 cm). Maksymalną moc emitowaną przez czujki mikrofalowe ogranicza się do poziomu między 1 mW, a 10 mW. Detektory pracujące na częstotliwościach 915 MHz i 2 450 MHz są bardziej skuteczne w ochronie pomieszczeń przedzielonych cienkimi ściankami działowymi, ze względu na większą zdolność przenikania (mniejsza częstotliwość – to większa długość fal).

Mikrofalowe detektory ruchu mają kilka cech charakterystycznych bardzo ważnych przy projektowaniu systemu i w procesie instalacji:
mikrofale wnikają w ściany

mikrofale przenikają przez plastik, drewno, szkło, cienkie ściany

mikrofale odbijają się od przedmiotów metalowych

pasmo częstotliwości efektu Dopplera, odpowiadające wykrywanemu zakresowi prędkości poruszających się obiektów, często zawiera częstotliwość napięcia sieci energetycznej 50 Hz

Z tych właściwości wynikają podstawowe zasady instalacji czujek mikrofalowych:
czujki należy instalować jak najdalej od okien i drzwi, ponieważ czujka może wychwytywać ruch poza chronionym pomieszczeniem

nie należy instalować czujek w pomieszczeniach, które są w bezpośrednim sąsiedztwie z ulicą, ponieważ przemieszczające się pojazdy mogą zakłócać pracę czujki (okna)

nie powinno się instalować detektorów mikrofalowych w bezpośrednim sąsiedztwie dużych przedmiotów oraz powierzchni metalowych, ponieważ pod wpływem odbicia fali od tych przedmiotów może nastąpić niekontrolowana zmiana zasięgu czujki w nieprzewidywalnym kierunku

czujki należy instalować z dala od urządzeń i linii energetycznej, chyba ze czujka posiada filtr blokady dla sygnałów o częstotliwości 50 Hz

w jednym pomieszczeniu nie wolno stosować dwóch czujek mikrofalowych ze względu na możliwość wzajemnego zakłócania, chyba że stosujemy czujki o różnych częstotliwościach pracy

każda czujka powinna być zainstalowana stabilnie, a podłoże powinno zapewniać minimalizację wibracji

Jak każda czujka, tak i detektor mikrofalowy może generować fałszywe alarmy. W celu ich wyeliminowania stosuje się specjalne układy elektroniczne, np. licznik ustawiony na określoną liczbę impulsów, który redukuje fałszywe alarmy powstające na skutek krótkotrwałych zaburzeń np. pola elektromagnetycznego. Również świetlówki i lampy wyładowcze mogą powodować fałszywe alarmy – należy wtedy zastosować czujki wyposażone w wąskopasmowy filtr blokujący na 100 MHz (częstotliwość jonizacji lamp wyładowczych). Celowe jest również zastosowanie czujek z filtrem blokującym sygnały o częstotliwości 50 Hz (sieć energetyczna). Detektory mikrofalowe nie mogą być skierowane bezpośrednio na ścianę zewnętrzną, ponieważ mikrofale przenikają przez ścianę, tworzywa sztuczne oraz szkło i czujka może wygenerować alarm na skutek wykrycia ruchu osób lub samochodów na zewnątrz obiektu chronionego.

Pamiętać trzeba, że idealnym lustrem dla mikrofal jest każdy metalowy przedmiot. Może on przypadkowo skierować mikrofale na okno, drzwi bądź ścianę zewnętrzną. Skutki tego to, oczywiście, fałszywe alarmy, dlatego czujki powinny być montowane wysoko i skierowane na podłogę, co zmniejsza prawdopodobieństwo odbicia mikrofal w nieprzewidywalnym kierunku. Duży wpływ na występowanie fałszywych alarmów mają:
wentylatory
wibracje budowlane lub wibracje czujki
obiekty kołyszące się w chronionym pomieszczeniu, za oknem lub za cienką ścianą
zwierzęta poruszające się w obszarze dozorowym
owady na powierzchni czujki
zakłócenia radiowe, pioruny, wyładowania elektryczne
woda spływająca w plastykowych rurach.

Jak z tego wynika czujki mikrofalowe nie mogą być samodzielnie stosowane na zewnątrz pomieszczeń.
Na koniec, dla porządku należy jeszcze wspomnieć o bardzo już rzadko spotykanych czujkach mikrofalowych wykonanych w tzw. technologii „pochłaniania”. Zasada działania tej czujki polega na analizie pochłaniania mikrofal w jej „polu widzenia”. Czujka nie analizuje sygnału odbitego. Charakteryzuje ją mniejszy poziom emisji mikrofal.

Jeżeli nie wiesz czy stosować w swoim systemie alarmowym czujki mikrofalowe – przeczytaj następne rozdziały bądź skontaktuj się z naszymi konsultantami.

No Comments

Post A Comment