Radaros infra

A Doppler-effektus vagy Doppler-hatás

Christian Andreas Doppler (1803- 1854) osztrák matematikus és fizikus nevéhez fűződik. Ő írta le először, 1842-ben a jelenséget. Lényege, hogy a hullám frekvenciájában (azaz ismétlődésének gyakoriságában) és ezzel együtt a hullámhosszban (azaz a hullám ismétlődésének távolságában) változást hoz létre a hullámforrás és a megfigyelő egymáshoz viszonyított elmozdulása. Mozgásérzékelők esetében ennek az a jelentősége, hogy a mozgásban lévő hullámforrást egy adott pontból figyelve, érzékelhető, hogy közeledik-e a személy (ha nő a frekvencia) vagy távolodik (ha csökken). Az érzékelőnek pedig csupán magát a frekvenciaváltozást kell figyelnie.

A duál technológiás érzékelők mikrohullámú szenzorának működése a Doppler-elven alapul. A mikrohullámú szenzor egy adóból, egy vevőből és egy antennából áll. A vevő az adó által kibocsátott és az adott környezetben lévő tárgyakról visszaverődő jeleket veszi, és hasonlítja össze az adófrekvenciával. Amennyiben eltérést tapasztal, például mozgás hatására megváltozik a frekvencia, az érzékelő riasztást generál.

A duál technológiás érzékelők esetében a PIR és a mikrohullámú érzékelők egy házba vannak építve, köztük általában „ÉS” kapcsolat áll fenn. A riasztás kiváltásához a PIR-nek és a radarnak egyszerre kell jeleznie, ezért a két érzékelő típus karakterisztikájának minél tökéletesebben fednie kell egymást.

A radaros érzékelők átláthatnak a falon, műanyagon, gipszkartonon, üvegen stb., így előfordulhat, hogy nem csak a védett térben érzékelik a mozgást, hanem egy utcán elhaladó ember, autó, széltől ingó fa is riasztási állapotot idézhet elő. A radar hatótávolsága és lefedési területe viszont korlátozható, ha a PIR érzékelővel „ÉS” kapcsolat áll fenn, mert csak akkor riaszt be a készülék, ha mindkét érzékelő által lefedett területen változás következik be. Beállításnál mindig a PIR érzékelőhöz, illetve a védett terület méreteihez igazítják a radaros érzékelők karakterisztikáját.

[info_box type=”note_box]Az elektromágneses hullámok létezését James Clerk Maxwell (1831-1879) skót fizikus jósolta meg 1864-ben, majd 1888-ban Heinrich Hertz (1857-1894) szemléltette is ezeket. A mikrohullámok az elektromágneses hullámoknak egy magasabb frekvenciatartományba eső részei. Hullámhosszuk megközelítőleg 30cm-től (1 GHz-es frekvencia) 1 mm-ig (300GHz-es frekvencia) terjedhet.
A mikrohullám tartományai:

ultra-magas frekvencia: ultra-high frequency (UHF) (0,3-3 GHz)
szuper-magas frekvencia: super high frequency (SHF) (3-30 GHz)
extrém-magas frekvencia: extremely high frequency (EHF) (30-300 GHz)
300 GHz felett a föld légköre szinte minden elektromágneses sugárzást elnyel, kivéve az infravörös sugárzást.

A mikrohullámú működési tartomány szempontjából többféle radar-infrát gyártanak. A radaros infrák esetében három sávot különböztetünk meg:

S sáv, 2,45 GHz-en működik
X sáv, 10,52 GHz-en működik
K sáv, 24,1 GHz-en működik

Az első generációs mikrohullámmal kombinált érzékelők az S sávot vették igénybe. Nagy problémája ennek a sávnak, hogy számos később megjelenő vezeték nélküli hálózat (Wi-Fi) is 2.4 GHz-en működik. Így előfordul, hogy zavarják a korábban letelepített és még ma is használatban lévő radaros infrák működését. Sajnos az S sávos érzékelők működését még a vízvezeték-hálózatban és a szennyvízhálózatban folyó víz is befolyásolja, és téves riasztásokat idézhet elő. A hátrányok ellenére néhány típus ma is forgalomban van.

Az S sávos és az egyszerű planár antennával ellátott X sávos radaros infrák egyes típusainál fordul elő leginkább a PIR és a mikrohullámú érzékelő lefedettségi alakzatának jelentős eltérése. A mellékelt ábra is egy ilyen érzékelő lefedési alakzatát mutatja. Jól látható, hogy egy átlagos 10-12 méter hatótávolságú (piros legyezővel jelzett) PIR szenzorral rendelkező mozgásérzékelőnél a radar hatótávolsága a 30 métert is meghaladhatja (kék terület). A zölddel jelzett terület lenne az optimális radaros karakterisztika.
Szintén az említett típusokra jellemző, hogy hajlamosak a radar szokásos hőlégballon formájú érzékelési karakterisztikájának jelentős torzítására, különösen a radar hatótávolságának állításakor.

A bal oldali képek hibás radar-infra karakterisztikákat illusztrálnak. Az első ábra olyan állapotot mutat, amikor a radar hatótávolságát jelentősen csökkentik, és a radar lefedési alakzata összeomlik. A második ábrán az infra és a radar karakterisztikája nem fedi egymást. A harmadik ábra mutatja az ideálisnak tekinthető karakterisztikát.

A K sávot igénybe vevő érzékelők alkalmazásakor a legkisebb a falakon vagy az üvegen való átlátás veszélye, mégis manapság a legelterjedtebb és legáltalánosabb az X sávos érzékelők alkalmazása. Mivel az X sávos érzékelők 100%-os teljesítményük mellett áthatolnak a falon és különösen az üvegen, ezért ezeknél az infráknál általában szükség van az érzékenység beszabályozására, azaz a védett tér méreteihez való igazításra.

A legtöbb gyártó szerint – a felhasználási körülmények és a szereléstechnikai előírások kellő figyelembe vétele esetén – nincs jelentős hátrányuk a 24 GHz-en működő érzékelőkkel szemben.

Az alábbi táblázat az X-sávos és a K-sávos infra jelveszteségét hasonlítja össze tömör fal és keretbe foglalt üveg esetén:

	Jelveszteség tömör falon keresztül	Jelveszteség keretbe foglalt üvegen keresztül
X-sáv	85 %	20 %
K-sáv	96 %	60 %

A duál technológiás mozgásérzékelő előnye, hogy már nemcsak az infravörös tartományban észlelhető változást figyeli, hanem minden mozgást detektál, amit a mikrohullámú sugárzás visszaver. Említettük, hogy a PIR érzékelők a merőleges irányú mozgásokra érzékenyek, a feléjük történő mozgásokra pedig kevésbé. A radar esetében ez az érzékenység épp fordítva van, ezért a kombinált infrák különböző technológiájú szenzorai jól kiegészítik egymást.

A kombinált érzékelők esetében nagyon alacsony a tévesztési arány, így hatásos védelmet nyújtanak nagyobb értékek védelmére. Hátrányuk viszont, hogy sokkal drágábbak, valamint nagyobb méretűek, mint a hagyományos infrák.