Co je to pyroelektrický jev

Optika

Úkolem optiky PIR detektorů je soustřeďovat infračervené záření vyzařujícího z povrchu objektů, které se nacházejí v detekčních zónách, do PIR elementu. Snímaný prostor je rozdělen na tzv. detekční zóny, jejichž počet je dán počtem segmentů zrcadla nebo čoček, popřípadě geometrií předsazené mřížky. V praxi se používají dva optické systémy - pomocí zrcadel nebo Fresnelovými čočkami.

PIR Element

Zpracování signálu

Při snímání střeženého prostoru dopadá na pyroelement infračervené záření, které má podobu spojitého signálu (analogového). Důležitou oblastí PIR detektoru je kvalita zpracování získaného analogového signálu. Existují dva druhy zpracování signálu:

• Analogové - zpracování signálu je vyhodnocení jeho prahové úrovně, při jejímž překročení dojde k vyhlášení poplachu. Tento způsob vyhodnocení bývá u většiny detektorů kombinován ještě s počítadlem pulsů. To podmiňuje překročení prahové úrovně několikrát v časově definovaném okně. Bohužel při využívání této funkce dochází k vyhlašování planých poplachů způsobených prudkými změnami teploty a jinými vnějšími vlivy.
• Digitální - analogový signál je navzorkován a následně je použito kvantování.  Digitální zpracování signálu se nazývá multikriteriální. Při něm se vyhodnocuje nejen velikost signálu a jeho strmost, ale i polarita, časování, povaha energie a kmitočtové spektrum společně se statistickými informacemi, které byly zjištěny průzkumem prostředí. Dále je použito mnoho filtrů, které nám přispějí k lepšímu rozeznání skutečného poplachu od falešného. 

Relé

Poslední součástí je spínač. Bývá to nejčastěji relé, ale existují i PIR detektory s výkonovými tranzistory

Testování

PIR detektory se testují podle normy ČSN CLC/TS 50 131-2-2. Zde je poměrně dobře popsána část, zabývající se odolnosti proti chybné funkci. 

• Odolnost proti proudění vzduchu - Z bodu vzdáleného 1 m od detektoru směřuje z teplovzdušného topidla přes čelo detektoru proud vzduchu. Teplota vzduchu u průzoru detektoru je zvyšována z okolní teploty (20 °C) během 4 min po 5 °C/min až do + 40 °C. Průzor detektoru nesmí přímo směřovat na topná tělesa. Detektor se ponechá přímo na teplotě +40 °C po dobu 4 min. Vypne se topení a teplota se nechá klesat po dobu 1 min do dosažení okolní teploty. Na této teplotě se detektor ponechá po dobu 2 min. Tento cyklus se opakuje 5krát. Čidlo nesmí sepnout.
• Odolnost proti viditelnému světlu a světlu blízkému infračervenému záření - jako zdroj světla k osvětlování detektoru se používá 12 V přední automobilový halogenový reflektor, nebo ekvivalentní bez čelního skla, který může generovat ze vzdálenosti 3 m osvětlení 2000 lux. Světlo ze zdroje musí na detektor dopadat přes dvě čisté 4 mm silné tabule skla, oddělené 10 mm vzduchovou mezerou a umístěné 0,5 m před čelem detektoru. Reflektorem se otáčí kolem vertikální osy tak, že světlo se pohybuje po detektoru rychlostí 0,5 m/s a osvětluje se vnější okraj krytu detektoru. Při zkoušce nesmí dojít k detekci pohybu.

Co mi v této normě chybí je předpis pro testování citlivosti detektoru. Výrobci PIR detektorů si tento test dělají pomocí figuríny, která simuluje lidské tělo. Tato figurína vyzařuje IR záření podobně jako lidské tělo - je vyhřívána rovnoměrně na teplotu lidského těla. Pomocí definovaných pohybů (amplituda a rychlost) se zjišťuje citlivost PIR detektoru a tím se získá mapa citlivosti. V normě jsou pouze popsány situace na hranici a uvnitř detekčního prostoru. 

• Detekční pokrytí na hranici detekčního prostoru - zkušební body se umístí ve 2 m intervalech po celé hranici detekčního pokrytí. Na každém zkušebním bodě je možné provést dva průchozí směry, které mají počátek ve vzdálenosti 1,5 m od zkušebního bodu a končí 1,5 m za tímto zkušebním bodem. Standardní detekční cíl se musí pohybovat buď pod úhlem + 45° nebo – 45° k radiální spojnici.
• Detekční pokrytí uvnitř detekčního prostoru - podobně jako u pokrytí na hranici detekčního prostoru, ale test se provádí uvnitř detekčního prostoru.
• Podstatné snížení daného rozsahu pokrytí - Ve vzdálenosti 55 % výrobcem deklarovaného dosahu se na ose detektoru zvolí zkušební bod. Na této ose ve vzdálenosti 45 % výrobcem deklarovaného dosahu se postaví zeď z kartónových krabic do výšky 3 m a šířky 2,5 m. Ve zkušebním bodě se provedou dvě zkoušky, které začínají ve vzdálenosti 1,5 m od zkušebního bodu a končí 1,5 m za ním s kolmým pohybem k ose.
• Pokrytí při velké rychlosti - Dvě průchozí zkoušky začínají mimo hranice detekčního prostoru z protější strany detektoru a protínají střed osy detektoru v polovině maximálního dosahu pod úhlem 45° k této ose. Třetí zkušební průchod se provádí kolmo k ose detektoru na obě strany ve vzdálenosti 1 m od čela detektoru.
• Pokrytí při přerušovaném pohybu - Zkoušky začínají mimo hranice detekčního prostoru z protější strany detektoru a protínají střed osy detektoru v polovině maximálního dosahu pod úhlem 45° k této ose.Standardní detekční cíl začíná přerušovaný pohyb tak, že stojí s chodidly u sebe, a dále provede dva kroky 0,5 m dlouhé rychlostí 0,2 - 0,1 m/s a zastaví se s chodily u sebe. Po 5 s se cykly opakují až do opuštění detekovaného prostoru.
• Pokrytí v těsné blízkosti detektoru -  Zkoušky  začínají mimo detekční hranici detekčního prostoru ve vzdálenosti 2 m ± 0,2 m nebo ve vzdálenosti 0,5 m ± 0,05 m od referenční čáry (montážní plochy) detektoru. Vzdálenost se volí podle stupně zabezpečení, do které spadá testovaný detektor.

Závěrem

Použití PIR detektoru v domácnosti či panelovém domě je velkým přínosem, nicméně toto čidlo musí být spolehlivé, jinak dovede z obyčejného pochodování po schodech udělat nepříjemnost. Dále je nutno říci, že sebedokonalejší PIR čidlo nemůže za svou instalovanou polohu. Pokud bude jeho detekční prostor nasměřován tam, kde nemá (proudící teplý vzduch - radiátor, otevřené okno apod.) nebo je instalován pod nevhodným úhlem (naměřován do zdi) nepomohou mu ani super filtry ani super optika. Vše záleží na vhodnosti instalačního místa a také na výběru čidla.

Pokud si nevíte rady s výběrem PIR detektoru, dovoluji si Vás pozvat na mezinárodní veletrh elektrotechniky, elektroniky, automatizace a komunikace Amper 2013 se bude konat v termínu od 19. do 22. března 2013 opět na VÝSTAVIŠTI BRNO. Vše podstatné k následujícímu, v pořadí již 21. ročníku sledujte na stránkách HW serveru nebo též na http://www.amper.cz/.