سنسورهای PIR برای تشخیص حرکت از یک مفهوم اختلاف بین حضور و عدم حضور استفاده میکنند که سبب میشود بین حضور یک انسان با امواج RFI و EMF منتشره از منابع دیگر تفکیک قائل شود. برای حصول به این نتیجه صفحه سفید رنگ مقابل سنسور دارای الگویی است که تحت زاویای خاصی امواج مادون قرمز از فرد مقابل دستگاه به سنسور نمیرسد اما تحت زوایای دیگر این نور مستقیماً به سنسور میرسد. مانند حالتیکه که یک ورقه کاغذ که در آن سوراخهایی با فواصل معینی تعبیه شده است مقابل چشم خود قرار داده و در این حالت اگر فردی از مقابل ورقه کاغذی عبور کند در بعضی از محلها یا زوایا دیده نمی شود اما در برخی دیگر از زوایا دیده می شود.زوایایی که در آنها فرد دیده نمی شود زون مرده و زوایای دیگر را زون یا محدوده آشکار سازی نامیده می شود (شکل ۲-۳).به عبارت دیگر وقتی فرد در یک زون مرده قرار میگیرد نور تابشی از بدن او به سنسور نمیرسد ولی وقتی در مقابل یک زون قرار میگیرد گرمای تابشی بدن او توسط لنز محسوس میباشد.
زونها دارای انواع گوناگونی از ساده تا پیچیده جهت کاربردهای با حساسیت بالا میباشند.
زون تک واحدی
زون دوقلو
زون دو لبه
زون چهار لبه
انواع یک و دو امروزه غیر متداول بوده و ممکن است در ارزانترین نوع سنسورها جهت مناطقی که از درجه امنیتی بسیار پایینی برخوردارند مناسب باشد زیرا برای ایجاد آلارم فرد میبایست حداقل از مقابل یک زون مرده و دو زون معمولی در زمان معینی عبور نماید. در زون نوع دو وجهی هر زون فعال به دو بخش به صورت عمودی تقسیم میشود. که یکی بخش یا لبه مثبت و دیگری بخش یا لبه منفی نامیده میشود. برای تحریک کافی است فرد در زمان معینی در یک زون از لبه مثبت به لبه منفی برود و یا بر عکس؛ این وضعیت منجر به بالا رفتن حساسیت سنسور میشود.
این سنسورها اگرچه دارای قابلیت های زیادی برای شناسایی ورود و خروج افراد به محیطهای مورد نظر را دارند ولی بیشتر برای سیستم های امنیتی و روشنایی مناسب میباشند. لازمه یک سیستم هوشمند تبرید دانستن دمای اشیا و محیط است که این سنسور این قابلیت را ندارد. مشکل دیگر این سنسور خطا در پیدا کردن زاویه فرد است. در واقع بدلیل تعداد کم زون های کاربردی آن فقط محدوده کمی از محیط تحت پوشش قرار گرفته و در صورت ثابت قرار گرفتن افراد در زون های مرده هیچ بازخوردی به سیستم تبرید نمی رسد.
۲-۲-۴ استفاده از سنسور دماسنج مادون قرمزIR (Infra Red)
سنسور دماسنج مادون قرمز دماسنجی است که دما را به وسیله پرتو های ساطع شده از جسم براساس اصولی مشابه با سنسور PIR اندازه گیری میکند. با توجه به کاربرد این دماسنج ها،گاهی به آن ها دماسنج لیزری و گاهی دماسنج غیر تماسی گفته می شود. این دماسنج برای اندازه گیری دما از فاصله دور مورد استفاده قرار میگیرد و بیشترین کاربردهای تجاری آن بصورت تفنگی و برای اندازه گیری دمای سطوح، کوره ها و … میباشد.
مزایای استفاده از این دماسنج ها به عنوان یک دماسنج غیر تماسی به شرح زیر میباشد:
عملکرد آن سریع است.
امکان اندازه گیری دمای اهداف متحرک وجود دارد. (مناسب برای هوشمند سازی سیستم های تبرید)
امکان اندازه گیری دمای مناطق خطرناک و دور از دسترس (مانند قطعات ولتاژ بالاا) وجود دارد.
امکان اندازه گیری دماهای بالا وجود دارد. (مانند دمای کوره ها)
هیچ اتلاف انرژی بواسطه اندازه گیری در قطعاتی که انرژی گرمایی کمی دارند اتفاق نمی افتد.
هیچ تماس مکانیکی با شی اندازه گیری شونده وجود ندارد.
علی رغم مزایای ذکر شده بالا موارد زیر را میتوان از محدودیت های این سنسور نام برد:
هدف از نظر اپتیکی می بایستی برای سنسور قابل وضوح باشد. گرد و غبار و دود دقت این سنسور را کاهش میدهد.
فقط دمای سطح اشیا قابل اندازه گیری است.
همانطور که قبلا گفته شد هر جسمی که دمایش بالای صفر مطلق باشد بر اساس دمایی که دارد از خود اشعه مادون قرمز ساطع می کند. علت این پدیده نیز حرکت مکانیکی مولکولهاست. شدت حرکت مولکولها بسته به دما و انرژی جسم دارد. از آنجا که حرکت مولکولی بیانگر جابجایی بارهاست؛ پرتو الکترومغناطیس (ذرات فوتون) ساطع می شود. این فوتون ها با سرعت نور حرکت کرده و جابجا میشوند و رفتار آنها از قواعد اپتیکی پیروی می کند. طیف این پرتوها از ۰٫۷ تا ۱۰۰۰ میکر.متر طول موج تغییر می کند و به همین دلیل به چشم دیده نمی شوند. این محدوده طول موج همان محدوده مادون قرمز در طیف نور که از ۰٫۷ تا ۱۴ میکرومتر برای اندازه گیری دمای بدن انسان مناسب است. شکل (۲-۵) طیف طول موج مورد اندازه گیری در سنسورهای دماسنج مادون قرمز را نشان میدهد.
شکل (۲-۵) طیف طول موج مورد اندازه گیری در سنسورهای دماسنج مادون قرمز |
شکل (۲-۶) میزان تشعشع یک جسم را در دماهای متفاوت نشان میدهد. همانطور که در شکل مشخص است اجسام در دماهای بالا به میزان کمی پرتوهای مریی ساطع می کنند که قابل رویت است. در این نمودار هرچه تفاوت میزان تشعشع به میزان اختلاف دما بیشتر باشد دماسنج مادون قرمز دقیق تر کار می کند.
شکل (۲-۶) میزان تشعشع یک جسم در دماهای متفاوت |
در دماهای پایین، یک دماسنج مادون قرمزی که در طول موج ۲ میکرومتر کار می کند در دماهای زیر ۶۰۰ درجه سانتیگراد متوقف می شود و چیزی تقریبا نمی بیند چرا که انرژی ساطع شده کمی به آن میرسد. نکته قابل توجه دیگری که درباره این سنسورها وجود دارد این است که مجموع پرتوهایی که از جسم هدف به سنسور میرسد مجموع پرتوهای بازتابیده شده، انتقالی و ساطع شده از خود جسم است. بنابراین این سنسور دماهای متفاوتی از بدن انسان در محیط های سرد و گرم نشان میدهد. شکل (۲-۷) پرتوهای رسیده به یک سنسور را نشان میدهد.