Андрей Кашкаров - Справочное пособие по системам охраны с пироэлектрическими датчиками

• HF transceiver – профессиональная радиостанция (трансивер) ICOM IC-718 c передатчиком, действующим в рабочем диапазоном радиоволн 1,8—28 МГц и максимальной мощностью 100 Вт.

• HF/VHF/UHF all mode transceiver – профессиональная радиостанция (трансивер) Yaesu FT897 c передатчиком, действующим (в частности) в рабочем диапазоном радиоволн 36–54 МГц и максимальной мощностью 50 Вт.

• Портативное устройство подавления сотовой связи и Wi-Fi типа TG-2000-121A.

• Краска быстросохнущая (нитро) черного цвета (спрей-баллон).

• Лак быстросохнущий для деревянных покрытий (спрей-баллон).

• Тряпка хлопчатобумажная (х/б), пропускающая солнечные лучи.

• Устройство с концентрированным лучом инфракрасного спектра излучения (длина волны 632,8 нм) мощностью 2 Вт.

• Инфракрасная внешняя подсветка (ИК-подсветка, с питанием 12 V DC) для установки на передний бампер в автомобиль – для улучшения качества видеофиксации (записи дорожной ситуации по ходу движения) в темное время суток.

• Цифровой тестер для контроля состояния шлейфа «выхода» датчика охраны.

• Цифровая фотокамера со вспышкой «Olympus Е420».

2.2. Нормативная и справочная документация

2.2.1. ГОСТ 24444—87 Оборудование технологическое. Общие требования монтажной технологии.

2.2.2. ГОСТ 26433.1—89 Правила выполнения измерений. Элементы заводского исполнения.

2.3. Методы исследования

2.3.1. Органолептический-визуальный. Суть метода состоит в осмотре оборудования в целом и его составных частей при естественном и искусственном освещении, в том числе с разбором корпуса отдельного (локального) датчика движения для систем охраны.

2.3.2. Измерительный. Суть метода состоит в проведении необходимых экспериментов (воздействия на рабочую зону PIR сенсора различными приспособлениями и устройствами, указанными в п. 2.1), замеров в соответствии с правилами ГОСТ 26433.1—89 «Правила выполнения измерений. Элементы заводского исполнения».

А также краш-тест без всяких правил в экспериментальном порядке комплексного воздействия.

2.4. Объект исследования, описание

Датчик системы охраны (далее в тексте – выносной датчик) = «извещатель охранный» – это электронное устройство на основе PIR типа «Орлан», «Фотон» и аналогичный. Особенность датчика в том, что он рассчитан на подключение в систему охраны (является элементом шлейфа единой системы), обладает двумя контрольными функциями – чувствительностью к акустическому фону охраняемого помещения (см. отверстие для микрофона на корпусе датчика) и чувствительностью к изменению инфракрасного (теплового) фона в охраняемой зоне благодаря линзе Френеля. Питание датчика + 12 V DC ±20 %. Выходной сигнал передается к модулю системы охраны по проводам (двухпроводная линия).

В принципе охранные датчики движения имеют одинаковый принцип действия и различаются некоторыми дополнительными функциями, к примеру, световой и звуковой индикацией срабатывания (выработки сигнала «тревога») и регулировкой чувствительности.

На рис. 4.4 представлено устройство ИО315-1 «Орлан» (производитель-экспортер «Риэлта») для цифрового кодированного охранного комплекса типа «Сигнал-201» и аналогичных. Внешне он выглядит как коробочка с выпуклым матовым стеклом, обращенным к зоне охраны. «Матовое стекло» неоднородно, а разграничено на сектора с разным углом наклона и плотности относительно поверхности. Это линзы Френеля. Известный французский изобретатель Френель знаменит тем, что в начале ХХ в. предложил и воплотил в реальность проект оборудования маяков специальными выпуклыми стеклами неоднородного состава: стекла состояли из нескольких частей, наклоненных под разным углом относительно друг друга. Свет, пропущенный через такие линзы, проникает сквозь туман на много морских миль.

Важно понимать, что в зависимости от типа применяемой линзы можно получать территорию перекрытия (охраны) датчика вертикальную – типа «занавес», широкую по глубине, сфокусированную или размытую. Когда в зоне защиты появляется излучатель тепла – человек или животное – изменение теплового излучения в инфракрасном спектре улавливается PIR, сигнал преобразовывается в электрический ток, усиливается до необходимого уровня (электрический КПОП-уровень). Так в выносных и локальных датчиках охранных систем вырабатывается сигнал «тревога».

Датчик снабжен трехуровневым светодиодным индикатором срабатывания и регулировкой чувствительности зоны сканирования. Это позволяет визуально контролировать (издалека), сколько уровней чувствительности уже активно. К примеру, при появлении в зоне мониторинга мыши загорится только один индикатор, при появлении человека средней комплекции – все три. В какой момент будет выработан электрический сигнал «тревога» для охранной системы – зависит от установки чувствительности прибора. Она осуществляется с помощью тонкой монтажной отвертки (поворотом движка подстроечного резистора на печатной плате устройства – для этого корпус должен быть вскрыт). Были случаи, когда летом датчик работал отлично, зимой самопроизвольно давал сигнал «тревоги». Выяснили, что реагирует на теплый воздух, поднимающийся от батареи. Но ложные сигналы тревоги не суть эксперимента, мы рассматриваем возможности блокировать датчики на основе PIR, поэтому пойдем дальше.

Почти все современные датчики движения (присутствия) на сегодня – это датчики с круговыми или овальными диаграммами обнаружения. Поэтому охватить прямоугольное помещение датчиками с круговыми диаграммами можно только с перехлестом диаграмм. Вроде бы немецкая компания Theben AG (возможно, кто-то еще) делает датчики присутствия с квадратной зоной обнаружения, что значительно упрощает проектирование. В этом случае датчиков требуется меньше: четыре «квадратных» вместо семи с круговой диаграммой. В таком варианте углы помещения надежно перекрываются.

Как работает датчик движения? По своей физической природе видимый свет и ИК (инфракрасное) излучение одинаковы. ИК излучение можно сфокусировать линзой, как и обычный свет. При попадании ИК излучения на фотоэлемент особого состава, он меняет свои параметры. При комнатной температуре в видимом свете тела людей «не светятся», а в ИК диапазоне – просто «сияют». Все это хорошо иллюстрируют такие устройства, как тепловизоры. Яркость ИК излучения зависит от температуры тела; что горячее – светится ярче, что холоднее – светится слабее.

Контраст между ИК свечением человека и ИК свечением холодного окна – значительный. С другой стороны, ИК свет человека и ИК свет теплого пола (газовой или тепловой плиты, иных источников тепла) практически одинаковы, поэтому распознать человека на фоне теплого пола почти невозможно. И это обстоятельство в дальнейшем рассуждении и выводах данной экспертизы будет иметь ключевое значение. Рассматриваемые датчики реагируют на появление и исчезновение ИК света на специальном пироэлектрическом детекторе (элементе). Появление и исчезновение ИК света вызвано активной деятельностью человека, реже факторами, не связанными с человеком, к примеру, движением теплого воздуха от батареи.

Белое матовое стекло (см. рис. 4.4 и 4.5, фото слева – на самом деле пластик) – мультилинза Френеля – состоит из нескольких (чем больше – тем надежнее система охраны) маленьких линз, каждая из которых фокусирует проникающие ИК потоки на плоскость PIR сенсора, а одна из них – непосредственно на сам фотоэлемент (так сигнал регистрируется). Если объект движется, то через какое-то время фокус линзы уходит с фотоэлемента PIR и сигнал пропадает. Затем (спустя миллисекунду) уже другая линза фокусирует ИК поток человека на фотоэлемент – сигнал опять появляется. Такое появление-исчезновение-появление сигнала – признак присутствия человека. Каждая линза охватывает свой сегмент. Сигнал пропадает при выходе человека (руки человека) за границы этого сегмента. При перемещении внутри сегмента сигнал не меняется. Чем больше таких линз, тем более мелкие движения может улавливать датчик.

При удалении объекта от датчика размер сегмента увеличивается и с какого-то расстояния все мелкие движения, к примеру, движение рук, покачивания головы будут находиться в границах одного сегмента. После этого расстояния датчик присутствия может работать уже только как датчик движения (реагировать только на очень «широкие» движения объекта). А у бытовых датчиков движения сегменты более крупные по сравнению с датчиками присутствия, применяемых в охранных системах. Датчики движения «загрублены» и реагируют на более сильный ИК-поток по сравнению с датчиками присутствия.

При рассмотрении конкретного датчика замечу, что он также имеет функцию самоохраны – для этого предусмотрена кнопка SA2, контакты которой замкнуты при нормально закрытой крышке корпуса – для того, чтобы не было несанкционированного (не зафиксированного) вскрытия корпуса датчика системы охраны. Переключатель с обозначением SA1 отвечает за чувствительность датчика и комбинацию выходных сигналов при срабатывании шлейфа охраны. Подключение производится к клеммнику на плате датчика. Все эти особенности могут несколько отличаться, если применяется датчик другой модели. Однако тип и принцип действия одинаков для всех локальных выносных датчиков на основе PIR для охранных систем.