Jste zde

Kontrola místnosti / prostoru GSM PIR čidlem

Antonín Vojáček, 29. Červen 2009 - 23:27

PIR čidla pro detekci osob v místnosti se využívají v zabezpečovací technice už dlouho. V tomto článku se však podíváme na jednoduché GSM PIR čidlo společnosti Flajzar, které zasílá informace ve formě SMS zprávy na mobil. V druhé polovině článku si pak připomeneme obecnou funkci PIR snímače, resp. pyroelektrického detektoru.

K ochraně určitých prostor, ať proti vloupání a odcizení věcí nebo pro kontrolu bezpečnosti samotných osob, se běžně využívají infračervená PIR čidla. Zatímco dříve byla připojena drátově k siréně nebo k nějaké řídící jednotce, která zajistila vykonání potřebných opatření, dnes obvykle dráty nahrazuje bezdrátová komunikace a zasílání informace. Její výhody jsou jasné. Velký dosah při nenáročné instalaci. Nikde není potřeba cokoliv sekat, natahovat a pokládat kabely. Prostě stačí na konkrétní místo (obvykle do stropu) přišroubovat nebo i jen nalepit bezdrátové PIR čidlo a přivést napájecí napětí z nějakého blízkého zdroje. Prostě dnes si stačí za několik tisíc pořídit PIR čidlo s GSM a pak je nějakou předplacenou SIM kartu a je to.

Takovým již hotovým zapouzdřeným PIR čidlem s GSM je i produkt s názvem GSMPIR3, který najdete v nabídce společnosti HW shopu za cenu 5 156 ,- Kč bez DPH.

Popis čidla

Jak je patrné z obrázků, je v klasickém pouzdru PIR čidla, jak je běžně známe, zabudovaný GSM modul, jehož přítomnost naznačuje vyčnívající anténka. Instalace je velmi jednoduchá. Vložíte SIM kartu, připojíte napájení (nabíječku) a jednoduchým způsobem (pomocí sms) nastavíte telefonní čísla. Pak již jen stačí umístit na požadované místo a je hotovo. Jak již bylo avizované výše, tak žádné tahání kabelů, žádná nutnost složité a drahé montáže. Vše může zvládnout i amatér doslova za pár desítek minut! Jde tedy o kompaktní zabezpečovací systém nejen pro vaši chatu, byt, dům nebo garáž, ale lze ho využít i ve firmách a libovolných objektech, kde chceme jednoduše kontrolovat přítomnost osob.

Čidlo GSMPIR3 se dodává ve dvou provedeních:

  • GSMPIR3A (volá a posílá sms na tři čísla po registraci pohybu v prostoru),
  • GSMPIR3B (jako první verze, navíc možnost připojení dalších 2 samostatných vstupů a výstupu).

Obě verze umožňují odposlech střeženého prostoru a dálkové ovládání z vašeho mobilu nebo pomocí skrytého spínače, popř. klávesnice, dálkového ovládání, RFID apod.

 

Technické údaje GSMPIR3:

  • úhel záběru 90°, dosah až 6 metrů
  • napájení / nabíjení: 6V (nabíječka součástí balení)
  • integrovaný Li-ion akumulátor s automatickým dobíjením a kontrolou úrovně dobití
  • pracovní teplota: -10°C až +50°C
  • rozměry: 94 x 65 x 55mm (bez antény)
  • GSM pásmo 850 / 900 / 1800 / 1900MHz
  • po registraci pohybu může volat a poslat sms až na tři telefonní čísla
  • verze GSM PIR3B:
    • konektor pro připojení dalších dvou nezávislých vstupů (dalších až 6 telefonních čísel a sms)
    • konektor kontaktu relé pro dálkové spínání spotřebiče (např. pro připojení externích relé pro spínání topení, čerpadla ...)
  • součástí balení je GSM anténa i napájecí adaptér

 

Příklady využití a možnosti zapojení GSM PIR čidla GSMPIR3

Příklad umístění pro hlídání jedné místnosti

Krátký obecný popis funkce PIR čidel

PIR (Passiv-Infrared) čidla , tedy tzv. pasivní pyroelektrické detektory, slouží již mnoho let pro detekci pohybu osob ve střeženém prostoru na principu absorpce infračerveného záření z povrchu objektu, tedy vyhodnocují změny teploty v daném prostoru.

Z detailního pohledu pak pracující na principu pyroelektrického jevu, který generuje elektrický náboj závislý na tepelném toku procházejícím tělesem senzoru vycházejícího z detektovaného objektu (nežádoucí osoby). Strukturou je pyroelektrický senzor vlastně kondenzátor vytvořený nanesením kovových elektrod na obě strany tenké vrstvy pyroelektrického materiálu. Absorpce infračerveného záření pyroelektrickým materiálem má za následek změnu jeho teploty, která se projeví jako změna polarizace. Ta následně vyvolá změnu elektrického náboje v pyroelektrickém materiálu, což není nic jiného než elektrický proud Ip(t). Můžeme si to představit jako kondenzátor, tvořený pyroelektrickým materiálem, který je nabíjen ze zdroje proudu Ip(t), který je způsoben absorpcí tepelného toku senzorem. Zde je však nutné podotknout, že proud je velmi velmi malý (cca v řádu jednotek až desítek pA), a proto je nutné jej velmi citlivě snímat a převést na obvykle požadovaný napěťoví signál připojením na vstup velmi citlivého zesilovače s velkým vstupním odporem. Využívá se proto napěťových sledovačů s unipolárními tranzistory a úbytek napětí na odporu řádu 10 GOhmů!

Vraťme se však ke konkrétní konstrukci PIR čidel, kde jsou v praxi v jednom pouzdru detektoru přítomny dva identické sériově řazené snímací elementy vzájemně opačně polarizované, které jsou elektricky zapojené tak, že pracují jako diferenční senzor. Dopadne-li IR záření na některý ze snímacích elementů, je vygenerován elektrický náboj, který otevře FET tranzistor, na jehož hradlo je senzor připojen. Tímto tranzistorem pak prochází proud, který vytvoří úbytek napětí na zatěžovacím rezistoru připojeném mezi výstupní elektrodu PIR čidla a zem. Na tomto rezistoru se tedy objeví napěťový impuls, jehož velikost závisí na intenzitě dopadajícího IR záření. Pokud však dopadá záření na oba elementy současně, je náboj díky jejich opačným polaritám vyrovnán a tranzistor tedy zůstane uzavřený (elektrický proud neteče). Díky tomu je snímač necitlivý na změny teploty a přímé záření, které by jinak ovlivňovaly jeho funkci.

U detektorů s digitálním vyhodnocováním je výstupní signál z detekčního obvodu digitalizován a následuje číslicové zpracování v mikropočítači algoritmy optimalizovanými pro omezené množství paměti. Je-li mikroprocesorem vyhodnocena situace jako kladná detekce, objeví se tato informace na výstupu obvodu detektoru. 

Schéma typického jednoduchého pyroelektrického detektoru s jedním snímacím senzorem

Schéma uspořádání snímací části PIR čidla

Tímto řešením je teoreticky zcela vyloučena falešná detekce, volbou vhodného algoritmu detektor signalizuje pozitivní detekci pouze při pohybu osob a eliminuje např. pohyb drobných savců, např. myší či koček.

Velkou výhodou umístění pyroelektrických snímačů přímo na křemíkovou podložku je to, že na této keramické podložce mohou být vytvořeny obvody, které např. zesilují signál ze snímače a případně ho i vyhodnocují. Nanesením pyroelektrického snímače na čip tedy můžeme vytvořit inteligentní pyroelektrický senzor, který v sobe přímo obsahuje příslušnou logiku.

Snímací elementy jsou citlivé na záření v širokém rozsahu vlnové délky, proto je čidlo opatřeno IR filtrem, který je umístěn v okénku pouzdra. Filtr omezuje citlivost čidla na záření vlnové délky 5 až 14 µm, do kterého spadá i záření těla člověk (cca 9,4 mikrometrů). Díky tomu lze čidlo využít jako detektor pohybu osob. Více informací i PIR čidlech najdete v českém 12stránkvém pdf dokumentu "pyro.pdf" pánů Švédy a Krutáka z VUT Brno.

Funkce typického PIR čidla se dvěmi snímači detekující pohyb zleva doprava nebo zprava doleva (obrázek vlevo) a jeho obvyklé blokové schéma (vpravo)

Závěr

Asi před měsícem jste si mohli v článku "Jednoduchá hlídací kamera s PIR čidlem a GSM/GPRS komunikací"  přečíst o GSM PIR čidlu osazeného i kamerou. Zde bylo pak prezentováno jednodušší provedení bez kamery, což v mnoho případech bez problémů postačuje. GSMPIR3 je výrobkem společnosti Flajzar, a můžete si jej koupit jak na stránkách výrobce, tak i v našem obchodě HW shop.

Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: