Sensori ad infrarosso






Principio di funzionamento

Il componente elettronico utilizzato dai sensori ad infrarosso si chiama piroelettrico: "reagisce" alle repentine variazioni di temperatura o meglio, alla radiazione infrarossa emessa da un corpo.
Il corpo umano emette una frequenza compresa nella gamma 7000 - 14000 nanometri.
L'unico raggio infrarosso generato dal circuito è orientato verso una particolare lente di Fresnell che lo suddivide in un fascio, creando un'area di protezione sensibile alle variazioni termiche, raffigurabile come muri tridimensionali; il tentativo d'intrusione all'interno del lobo di copertura del sensore crea un improvviso aumento della temperatura, che genera una condizione un allarme.
La lente è disponibile in due versioni:
  1. Composta di materiale plastico
  2. Formata da una superficie trattata a specchio
La lente composta di materiale plastico è utilizzata in ambienti a medio/basso rischio d'intrusione.
La lente con superficie trattata a specchio crea un lobo di copertura estremamente preciso nella rilevazione, grazie alla accuratezza nella realizzazione delle sfaccettature e all'inclinazione dell'angolo.
La lente composta di materiale plastico crea un lobo di copertura conico, mentre quella a specchio, crea un'area di rilevazione raffigurabile come un muro (dai contorni perfettamente definiti).
I sensori ad infrarosso sono rilevatori che in una condizione di riposo forniscono un contatto normalmente chiuso

Limiti del rilevatore infrarosso

Il sensore ad infrarosso passivo rileva L'infrarosso è più sensibile durante l'attraversamento dei raggi, meno se ci si avvicina frontalmente al sensore. La rilevazione diminuisce o si neutralizza con:
  1. Vetro
  2. Luci fluorescenti
  3. Schiume
  4. Spray
  5. Lacche
  6. Fogli di carta opachi o trasparenti
  7. Legno

Caratteristiche comuni tra sensori infrarosso

Tipi di sensori

In commercio sono disponibili numerose versioni di sensori ad infrarosso che impiegano tale tecnologia di rilevazione per svolgere differenti funzioni. Vi sono infrarossi di tipo:
Limiti dei sensori ad infrarosso passivo

La circuiteria del sensore infrarosso, può causare interferenze di rilevazione durante il funzionamento, dovute alla corrente d'alimentazione e alla produzione di calore del circuito stesso. I rilevatori con il Pir (nome tecnico del generatore del raggio infrarosso) ben isolato e gli elementi disposti su un unico lato del circuito stampato, offrono maggiori prestazioni.
Il sensore, quando rileva una differenza termica, apre un contatto (relè d'allarme): la centrale d'allarme lo riconosce come un tentativo d'intrusione e genera l'allarme. Una barretta magnetica posta a lato del sensore, in corrispondenza del relè d’allarme, forza il contatto in modo normalmente chiuso; la forzatura del relè d'allarme non permette la comunicazione del tentativo d'intrusione verso la centrale d'allarme. Accertarsi che il sensore infrarosso abbia il relè d'allarme schermato contro i campi magnetici.
I tappeti generano elettrostaticità causando interferenze di ricezione, ovviabile con l'acquisto di un sensore con l'involucro composto di plastica liscia e lucida, immune all’elettrostaticità.
I rilevatori si puliscono con un panno asciutto, senza l'utilizzo di detergenti che formano pellicole e residui sulla lente di Fresnell diminuendo la sensibilità.
La portata di copertura è variabile da 8 a 30mt. in base alle caratteristiche del sensore e al tipo di lente montata.
In commercio vi sono rilevatori ad infrarosso da incasso, da incorporare accanto agli interruttori luce.

Rilevatore digitale ad Infrarosso

Gli infrarossi che includono nella circuiteria interna un microprocessore, si definiscono Digitali. Essi elaborano velocemente i segnali provenienti dal PIR attraverso il software che discrimina il tipo d'evento occorso, comparando i segnali rilevati con quelli a disposizione all'interno della "libreria" di cui è provvisto. Qualunque evento occorre all'interno dell'area di rilevazione del sensore è trasformata in un segnale che presenta una variazione di tensione, raffigurabile come un'onda. La libreria contiene le onde caratteristiche dei "disturbi" (falsi allarmi) e le mette a disposizione del microprocessore che istante per istante le compara con i segnali provenienti dal PIR. Ad esempio: l'ambiente in cui è presente il camino deve essere protetto da un sensore ad infrarosso passivo digitale in quanto il  camino, anche se spento, genera una fonte di calore variabile, cha ad impianto inserito è interpretata come un tentativo d'intrusione dai sensori infrarosso analogici.

Rilevatori ad infrarosso passivo da soffitto

Sono particolari rilevatori che s'installano sui soffitti o in ambienti che dispongono di controsoffittature con intercapedini. L'area di copertura è molto ampia, crea una protezione raffigurabile come un cono: maggiore è l'altezza d'installazione, più grande, sarà il diametro di copertura.

Filtro contro le luci fluorescenti (Antiaccecamento)

Un esempio di "accecamento" sono le luci fluorescenti o neon, indirizzate verso la lente di Fresnell, limitano o inibiscono la rilevazione del sensore infrarosso.
Per aumentare il grado di sicurezza esistono particolari filtri antiaccecamento per luci fluorescenti e per le armoniche prodotte in frequenza 50Hz. Nelle specifiche tecniche del radar sono riportati i propri limiti.

Antistrisciamento (look-down)

I sensori che prevedono l'antistrisciamento hanno una piccola lente posta nella parte inferiore del loro involucro. Questo consente di creare una protezione nell'area sottostante al sensore: l'intruso che cammina rasente al muro è rilevato.

Tecnologia RFI: interferenze ad alta frequenza

I ripetitori per telefoni cellulari generano delle Radio Frequenze (900 - 1800 MHz), onde ad alta frequenza, che disturba il funzionamento del sensore ad infrarosso creando falsi allarmi; anche i ripetitori televisivi posti nelle vicinanze del sensore causano falsi allarmi.
I segnali RFI presenti nell'ambiente da proteggere sono inviati al microprocessore che li analizza e modifica le soglie d'allarme, garantendo più stabilità contro disturbi radio.

Tecnologia ASIC: rilevatori intelligenti



Standard europeo EN - 50130 - 4

Per certificare lo standard europeo EN50130 – 4 si compiono delle prove di immunità alle radio frequenze. Il test europeo prevede l'aumento della frequenza in modo discontinuo, partendo da una bassa emissione di frequenze, fino a raggiungere il valore di 20.000MHz. Il test americano prevede l'aumento della frequenza in modo continuo, permettendo al sensore ad infrarosso di adattare la propria soglia d'allarme; in questo modo non si generano rumori e correnti parassite, presenti nella prova europea.

Tecnologia IFT

Gli elementi del circuito stampato nel sistema IFT, sono saldati su un'unica parte della basetta, mentre l'altra è schermata per garantire più stabilità contro i disturbi ambientali.
Il circuito del sensore infrarosso, può causare interferenze dovute alla produzione di calore e alla corrente di alimentazione che scorre nella circuiteria.

Funzione conta impulsi

Per evitare falsi allarmi, alcuni rivelatori offrono la possibilità di "conteggiare" il numero dei raggi che si devono attraversare prima di generare la segnalazione d'allarme. Il numero di attraversamenti s'imposta attraverso dei ponticelli o per mezzo di microswitch, solitamente per qualsiasi tipo sensore infrarosso sono sufficienti due impulsi.
Per consentire la rilevazione il Pir presente nel circuito emette due raggi uno di valenza positiva, l'altro negativa.
La lente di Fresnell provvede a dividere i raggi "primitivi" in un fascio di zone sensibili positive e negative alternate fra loro.
Il passaggio di una persona nel lobo di protezione modifica la temperatura presente su alcune zone del fascio attivando, ad esempio, prima il raggio positivo e successivamente quello negativo; questi due impulsi sono trasmessi al microprocessore che dopo averli analizzati fornisce l'eventuale segnalazione d'allarme.
Alcuni tipi d'infrarossi passivi digitali hanno la suddivisione dell'elemento piroelettrico quadrupla, o meglio in grado di generare quattro raggi primitivi, garantendo una rilevazione molto accurata e precisa; essi determinano se l'attivazione è avvenuta in modo orizzontale, verticale o diagonale: il lobo di protezione analizzato dal microprocessore può essere definito "tridimensionale".

Lente di Fresnell

La lente di Fresnell è sistemata sull'involucro del sensore davanti al pir; in funzione del tipo di lente utilizzata, si definiscono i contorni dell'area di protezione. La lente più utilizzata ha un angolo di apertura compreso tra i 90° e 110°, con portata di rilevazione di 10 metri e la suddivisione dell'infrarosso prodotto in 34 raggi disposti su tre livelli:

Se desiderate visualizzare i differenti tipi di lenti con le relative aree di copertura cliccate qui.

Infrarosso da utilizzare in ambienti domestici



Consigli per l'installazione


I rilevatori con microprocessore hanno un polo della morsettiera dedicato alla memoria di attivazione: ad impianto d'allarme inserito, l'intrusione rilevata dal sensore, è visualizzata attraverso un led che rimane acceso per informare dell'avvenuta attivazione. Per resettare la memoria d’allarme occorre fornire un positivo (12V) al relativo morsetto del sensore, premendo il tasto corrispondente in centrale o in tastiera.
Tutti i sensori hanno due poli per comunicare al sistema d'allarme il tentativo di manomissione (Tamper), un microswitch che cambia stato se si apre l'involucro del sensore comunicandolo all'impianto d'allarme (controllo sempre attivo).



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