La parte de detección frontal del sistema de alarma de intrusión consiste principalmente en varios tipos de detectores, entre los cuales el más importante es el detector de intrusión. Los detectores de intrusión consisten típicamente en sensores, procesadores de señal e interfaces de salida. Los detectores de intrusión incluyen principalmente sensores de movimiento infrarrojos activos, sensores de movimiento PIR, detectores de microondas, sensores de movimiento de microondas y PIR, detectores ultrasónicos, detectores de vibración, contactos de puertas, sensores de movimiento ultrasónicos y PIR, etc. El detector de intrusión más utilizado es el sensor de movimiento PIR.

1 Sobre el Infrarrojo

Cada vez que las personas mencionan la palabra «infrarrojo», tal vez una aplicación relacionada con el infrarrojo que viene a la mente para muchas personas es el control remoto infrarrojo para televisores domésticos. Sí, eso es muy correcto. El control remoto tiene un componente emisor de luz infrarroja, mientras que el TV controlado tiene un dispositivo receptor de luz infrarroja. Cuando presionamos un botón en el control remoto, el circuito electrónico en el control remoto emitirá el código correspondiente del botón a través del tubo de emisión infrarrojo en la parte superior del control remoto. Cuando los componentes de detección infrarroja en la TV controlada reciben estas señales de código óptico, las convierten en señales eléctricas y luego procesan y reconocen las señales a través de circuitos posteriores para realizar algunas operaciones. Estas acciones satisfacen nuestras necesidades, como el cambio de canal para programas de TV. Esta operación aparentemente simple en realidad implica dos conversiones de electricidad a luz y luz a electricidad. Los sensores de movimiento PIR son productos inventados usando esta característica.

2 Composición de los sensores de movimiento PIR

Los sensores de movimiento PIR consisten principalmente en sistemas ópticos, sensores infrarrojos piroeléctricos, amplificadores operativos, procesadores de señal, salidas de alarma y otros componentes. Su componente central es un sensor infrarrojo piroeléctrico, que puede detectar cambios en la radiación térmica dentro de un espacio de defensa tridimensional a través de la coordinación de sistemas ópticos.

3 Principio de funcionamiento de los sensores de movimiento PIR

El cuerpo humano tiene una temperatura corporal constante, generalmente alrededor de 37 grados, y la longitud de onda de la radiación infrarroja del cuerpo humano es de 3-50 micras. Entre ellos, 8-14 micras representa el 46%, con una longitud de onda máxima de 9,5 micras. Los sensores de movimiento PIR detectan y reciben principalmente radiación infrarroja desde el exterior. El sensor en sí no emite energía y solo es sensible a la banda infrarroja emitida por el cuerpo humano. El sensor de movimiento PIR recibe principalmente radiación infrarroja a una longitud de onda de 8～14 micras y realiza su trabajo. El infrarrojo emitido por el cuerpo humano se ve reforzado por un filtro Fresnel y luego se concentra en la fuente de detección infrarroja.

Las fuentes de detección infrarrojas generalmente usan componentes piroeléctricos. Cuando hay movimiento humano en el área de prevención, el infrarrojo emitido por el cuerpo humano se enfoca en el sensor infrarrojo piroeléctrico a través de una lente óptica. El sensor infrarrojo piroeléctrico detecta la señal infrarroja y emite una señal termoeléctrica, que es muy débil y se mezcla con muchas señales de interferencia. Para lograr esto, se debe diseñar un circuito especial de procesamiento de señales termoeléctricas para amplificar la señal termoeléctrica mientras se filtran las señales de desorden interferentes.

El sensor adopta un amplificador operacional, combinado con circuitos periféricos, integrado en un circuito de amplificación con función de filtro de paso de banda. Separa la señal termoeléctrica y la amplifica miles de veces. Y a través del diseño de optimización de parámetros, combinado con el circuito comparador, elimine aún más la interferencia causada por el flujo de aire caliente, y analice y juzgue la señal termoeléctrica separada después de la amplificación de dos etapas. Determine si se activa una alarma en función de los criterios de juicio preestablecidos. Si se detecta una alarma, emite una señal de alarma.

4 Tipos de sistemas ópticos de sensor de movimiento PIR

El sistema óptico del sensor de movimiento PIR incluye tres tipos: Lente Fresnel, reflector parabólico y película de oclusión.

La lente Fresnel tiene dos funciones: La primera función es el enfoque, que refracta (refleja) la señal infrarroja liberada térmicamente en el PIR. La segunda función es dividir el área de alerta en varias áreas brillantes y oscuras. Una lente Fresnel es una lente convexa que proyecta la imagen infrarroja de un objeto sobre la superficie de un elemento piroeléctrico.

El sistema óptico compuesto por reflectores parabólicos tiene las ventajas de una baja absorción de energía térmica, baja pérdida de dispersión, alta eficiencia y alta precisión de imagen, haciéndolo adecuado para su uso en detectores infrarrojos de larga distancia y gran escala.

La película de oclusión no tiene el efecto de enfocar las imágenes en la fuente de radiación, y la distancia del efecto del área de visualización está muy cerca. Por lo general, se usa para formar la función de visualización hacia abajo de los sensores infrarrojos.

Los componentes piroeléctricos y el circuito preamplificador del sensor infrarrojo piroeléctrico están empaquetados dentro de una tapa metálica circular. La abertura cuadrada superior de la tapa de metal está incrustada con un filtro infrarrojo de silicio que es resistente a la luz blanca fría, y hay pasadores de metal en la parte inferior, que son pasadores de potencia, pasadores de tierra y pasadores de salida de señal termoeléctrica.

Los dispositivos piroeléctricos son los componentes centrales de los sensores piroeléctricos, que son componentes dinámicos de conversión de energía que convierten la radiación térmica en corriente. La propiedad característica eléctrica de un dispositivo piroeléctrico es un condensador plano con una película delgada de cristal termoeléctrico como el dieléctrico. A medida que cambia la temperatura, la carga de polarización espontánea en la superficie del cristal termoeléctrico tiene la propiedad de seguir el cambio de escala, es decir, la radiación térmica puede causar un cambio en la capacitancia del condensador, y esta característica se puede utilizar para detectar la radiación térmica cambiante. Los sensores infrarrojos piroeléctricos incluyen tres tipos: señal, dual y cuaternario. Actualmente, se utilizan principalmente sensores duales y cuaternarios.

5 Las características de los sensores de movimiento PIR

(1) Los sensores de movimiento PIR están destinados a detectar la radiación humana. Por lo tanto, los componentes piroeléctricos deben ser muy sensibles a la radiación infrarroja con una longitud de onda de aproximadamente 10 nm.

(2) Con el fin de ser sólo sensible a la radiación infrarroja humana, los filtros especiales de Fresnel generalmente se cubren en su superficie de radiación, que controla significativamente la interferencia ambiental.

(3) Sensor de movimiento PIR, cuyo sensor consta de dos elementos piroeléctricos conectados en serie o paralelos entre sí. Además, las dos direcciones de polarización producidas son exactamente opuestas, y la radiación de fondo ambiental tiene casi el mismo efecto en los dos componentes piroeléctricos, haciendo que produzcan un efecto piroeléctrico que se cancela entre sí, lo que no produce salida de señal del detector.

(4) Una vez que una persona invade el área de detección, la radiación infrarroja del cuerpo humano se enfoca parcialmente a través de un espejo y es recibida por un elemento piroeléctrico. Sin embargo, los dos elementos piroeléctricos reciben diferentes cantidades de calor, y el efecto piroeléctrico no se puede compensar. Después del procesamiento de la señal, se activa una alarma.

(5) De acuerdo con los diferentes requisitos de rendimiento, los filtros Fresnel tienen diferentes distancias focales (distancias de detección), lo que resulta en diferentes campos de visión de monitoreo. Cuantos más campos de visión, más intensivo es el monitoreo.

6 Ventajas y desventajas de los sensores de movimiento PIR

• Ventajas: No emite ningún tipo de radiación y es seguro y confiable. El consumo de energía del dispositivo es muy bajo. Buen ocultamiento. Precio bajo.
• Desventajas: Fácil de ser interferido por varias fuentes de calor y fuentes de luz solar. La penetración infrarroja pasiva es pobre, y la radiación infrarroja del cuerpo humano se bloquea fácilmente y no es recibida fácilmente por el sensor. Susceptible a la interferencia de la radiación de radiofrecuencia. Debido a las limitaciones de temperatura ambiental, cuando la temperatura ambiente está cerca de la temperatura del cuerpo humano, la detección y la sensibilidad disminuyen significativamente, a veces causando mal funcionamiento a corto plazo.

Se pueden tomar diferentes medidas para evitar falsas alarmas y alarmas perdidas en respuesta a las deficiencias de los sensores de movimiento PIR. Por un lado, es adoptar nuevas tecnologías para mejorar las capacidades antiinterferencias; por otro lado, se debe prestar atención a la instalación.

7 Clasificación de sensores de movimiento PIR

• Clasificado por método de cableado (método de transmisión de señal): cableado, inalámbrico
• Clasificado por método de instalación: montado en la pared, montado en el techo
• Clasificado por lugar de uso: interior, exterior
• Clasificado por tecnología de producto: sensor ordinario, sensor inteligente (con ajuste automático del número de pulso), sensor dual, sensor compuesto (infrarrojo + microondas)
• Clasificado por rango de detección: gran angular (espacial), tipo de cortina, tipo direccional

En el uso práctico, muchos fabricantes de alarmas antirrobo combinan varias tecnologías para mejorar la calidad de los detectores, como sensores de cortina montados en la pared de detección dual inteligentes, múltiples sensores infrarrojos de gran angular, etc.