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Sie erkennen Menschen, Tiere und Objekte in einem bestimmten Bereich. Sie werden in vielen Bereichen des Lebens eingesetzt. In Kombination mit anderen Sensoren und Geräten wie Kameras und Alarmanlagen ermöglichen sie den Aufbau eines umfassenden Sicherheits- oder Hausautomatisierungssystems.
Bewegungsmelder - was ist das?
Bewegungssensoren stammen aus der industriellen Automation. Dort sind sie in den meisten Varianten zu finden. Bewegungsmelder rüsten Fertigungsanlagen und Fabriken nach, wo sie zur Bedienung von Maschinen und zur Erhöhung der allgemeinen Arbeitssicherheit eingesetzt werden. Im medizinischen Bereich werden Sensoren eingesetzt, um Patientenbewegungen zu verfolgen, Stürze zu erkennen oder das Aktivitätsniveau des Patienten zu erfassen. Bewegungssensoren werden bei Routinetätigkeiten wie dem Ein- und Ausschalten von Lichtern eingesetzt, aber auch in komplexen Geräten, die für Verkehr, Industrie und Unterhaltung zuständig sind.
Wie funktioniert der Bewegungsmelder
Der Aufbau des Bewegungssensors hängt im Detail von der Art des Sensors ab, aber in den meisten Fällen lassen sich bestimmte Elemente unterscheiden.
- Das Element, das für die Erkennung von Bewegungen verantwortlich ist, also das Sensorelement. Dies ist das Herzstück eines jeden Sensors und kann aus Materialien wie Silizium oder Keramik bestehen.
- Eine Linse, die verwendet wird, um das Sichtfeld des Sensors auf das Sensorelement zu fokussieren. Die Form und das Design variieren je nach Anwendung des Sensors.
- Ein elektronischer Schaltkreis, der für die Verarbeitung von Signalen eines Sensorelements und die Auslösung einer entsprechenden Reaktion verantwortlich ist, wie z.B. das Einschalten eines Lichts oder das Aktivieren eines Alarms.
- Gehäuse zum Schutz der Komponenten.
Jeder Bewegungssensor erzeugt oder erkennt eine bestimmte Art von Welle. Dies kann eine elektromagnetische Welle oder eine Schallwelle sein. Feste Elemente in der Umgebung reflektieren diese Wellen oder, im Falle von Infrarotwellen (PIR), senden sie mit einer bestimmten Frequenz aus. Wenn ein sich bewegendes Objekt im Sichtfeld des Sensors auftaucht, ändert sich die Frequenz der Wellen, die den Sensor erreichen, was wiederum dazu führt, dass das System reagiert – zum Beispiel einen Alarm auslöst.
Arten von Bewegungssensoren
Jeder Bewegungssensor ist darauf ausgelegt, Veränderungen in der Umgebung zu erkennen. Die Veränderung soll eine bestimmte Reaktion des Systems auslösen, mit dem der Sensor verbunden ist. Je nach der im Sensor verwendeten Technologie wird diese Veränderung auf unterschiedliche Weise gemessen.
Passiv-Infrarot-Sensor
(PIR, engl. passive infrared). Passiv-Infrarot-Sensoren messen die Infrarotstrahlung, die von Objekten in ihrem Sichtfeld abgegeben wird. Das dünne pyroelektrische Material im Inneren des Geräts verändert durch die Absorption der IR-Strahlung seine Temperatur, was zur Erzeugung und Übertragung einer elektrischen Ladung führt. Diese Sensoren sind ideal für Einbruch- oder Brandmeldeanlagen. Der Alarm wird ausgelöst, wenn es zu einem Stromfluss kommt, der normalerweise – im Falle einer Einbruchmeldeanlage – durch das Auftauchen eines festen, wärmenden Lebewesens, wie z.B. eines Menschen, oder eines beliebigen Objekts, das Infrarotstrahlung aussendet, ausgelöst wird. Der Nachteil einer solchen Lösung ist, dass ein PIR-Sensor die Erkennung von… einer Katze, zum Beispiel, auffangen kann. Diese Sensoren sind jedoch billig, energieeffizient und langlebig. Bei der Wahl eines Infrarotsensors sollten Sie bedenken, dass er ein begrenztes Sichtfeld hat und dass dieses durch Objekte, atmosphärische Phänomene, Staub oder Rauch verdeckt werden kann. Aus diesem Grund ist es keine gute Idee, PIR-Sensoren in der Nähe von Gartenpflanzen oder in Gewerbehöfen zu installieren.
Ultraschall-Sensoren
Passive Ultraschallsensoren werden auf ein bestimmtes Geräusch kalibriert, z. B. auf das Geräusch von zerbrechendem Glas. Diese Sensoren sind sehr genau und empfindlich, was zu Fehlalarmen führen kann, wenn auch aus anderen Gründen als bei ihren Vorgängern. Aktive Ultraschallsensoren senden Hochfrequenzwellen aus, die von Objekten in ihrem Sichtfeld abprallen. Wenn sich eine Person oder ein Objekt in diesem Feld bewegt, führt dies zu einer Veränderung des Reflexionsmusters und damit zur Aktivierung des Sensors. Bei Ultraschallsensoren spielt das Sichtfeld keine so große Rolle, und ihr Einsatzbereich kann sogar den gesamten Raum abdecken, in dem sie sich befinden – daher das Argument, dass sie in Büros, Fluren, Treppenhäusern und dort, wo es Knicke gibt, besser funktionieren. Die hochfrequenten Töne, die der Sensor erzeugt, können für Haustiere unangenehm sein – daher sind sie nicht weit von einer anderen Geräteklasse entfernt, die nicht mit Sensoren verwechselt werden sollte, nämlich den Ultraschall-Repellents.
Mikrowellen-Sensoren
Das Funktionsprinzip von Mikrowellensensoren ähnelt dem von Ultraschallsensoren, nur dass der Sensor anstelle von Schallwellen Mikrowellen erzeugt. Wenn die Mikrowellen von einer sich bewegenden Person oder einem Objekt reflektiert werden, wird eine Änderung der Frequenz der zum Sensor zurückkehrenden Wellen aufgezeichnet. Mikrowellensensoren sind sehr empfindlich, verbrauchen aber im Betrieb eine große Menge an Energie. Außerdem durchdringen Mikrowellenfrequenzen keine Metallobjekte, so dass die Reichweite von Mikrowellensensoren durch metallische Hindernisse begrenzt ist.
Tomographische Sensoren
Tomografische Sensoren verwenden Funkwellen, um eine dreidimensionale Karte des überwachten Bereichs zu erstellen. Wenn sich eine Person oder ein Objekt innerhalb des von den tomografischen Sensoren überwachten Bereichs bewegt, löst dies Änderungen im Frequenzmuster der Wellen aus, was zur Auslösung eines Aktionsauslösers führt. Die Funkwellen sind in der Lage, Wände und andere feste Gegenstände zu durchdringen, so dass das Sichtfeld der tomografischen Sensoren in keiner Weise beeinträchtigt werden kann. Diese Sensoren sind wesentlich teurer und werden in großen Lagerhäusern, Logistikzentren und an allen Orten eingesetzt, die ein hohes Maß an Sicherheit erfordern.
Wo werden Bewegungsmelder eingesetzt?
Wir haben bereits über Alarmanlagen und Zugangskontrollsysteme gesprochen. Diese befinden sich “im Inneren” bestimmter Geräte, die wir alle kennen, oder sind in sie integriert – das sind alle Türen, Tore, Navigationssysteme und Sensoren, die an wichtigen Stellen angebracht sind. Beliebte Systeme für die Hausautomatisierung (Smart Home) und das Internet der Dinge (IoT) verwenden Bewegungssensoren zur Steuerung der Beleuchtung, was nicht nur eine Automatisierung, sondern auch Kosteneinsparungen ermöglicht. Auch bei Heimwerkerprojekten gibt es keinen Mangel an ihnen, wenn Sie ein Alarm-, automatisches Start-, Bewässerungs-, Überwachungs- oder Sicherheitssystem für Fahrräder und Fahrzeuge planen.
