Marcs Technik-Ecke

Funktionsweise und Unterschiede von Infrarot- [IR], Hochfrequenz- [HF] und Ultraschall-Sensoren [UM]

In der zweiten Ausgabe von Marcs Technik Ecke möchte ich Ihnen die Funktionsweise und Unterschiede von Infrarot, Hochfrequenz und Ultraschall Sensor vorstellen.

BASICS ZU BEWEGUNGSMELDERN

Ein Bewegungsmelder ist ein elektronischer Sensor, der Bewegungen in seiner näheren Umgebung erkennt und dadurch als elektrischer Schalter arbeiten kann. Hauptsächlich wird er zum Einschalten einer Beleuchtung oder zum Auslösen eines Alarms eingesetzt.

Ein Bewegungsmelder arbeitet entweder passiv über Infrarotstrahlung [IR] aus der Umgebung, aktiv über elektromagnetische Wellen [HF oder Doppler-Radar] oder mittels Ultraschall [Ultraschall-Bewegungsmelder].

Für die gängigen Anwendungsbereiche von DEKO-LIGHT Produkten werden hauptsächlich IR- und HF-Sensoren eingesetzt.

INFRAROT-SENSOR [IR]

Ein Infrarot-Sensor [auch Passiv-Infrarotsensor genannt] erkennt die abgegebene Wärme aus der Umgebung. Die Erfassung durch den Sensor erfolgt radial in Erfassungsbereichen im Winkel von max. 180°, die strahlenförmig vom Sensor weg verlaufen. Der Sensor meldet nur, wenn sich Veränderungen in den Erfassungsbereichen ergeben. So kann es z. B. auch sein, dass eine Person, die zielgenau auf den Sensor zugeht, nicht sofort erkannt wird, weil sich die Person stets im gleichen Erfassungsbereich befindet und der Sensor somit keine Veränderung registriert. Falls mehrere IR-Sensoren montiert werden, sollten diese daher immer versetzt angebracht werden.

Sensor empfängt im Erfassungsbereich

Sensor empfängt im Erfassungsbereich

Modulaufbau mit IR-Empfänger

Modulaufbau mit IR-Empfänger

HOCHFREQUENZ-SENSOR [HF]

Während IR auf eine passive Methode setzt, verfährt die HF-Methode nach dem Prinzip der Radarmessung [die meisten Autofahrer dürften diese Erkennungsmethode bereits in der Praxis erlebt haben]. Dabei werden Radarstrahlen von einem Melder abgegeben, von Objekten reflektiert und bei Veränderungen in der Entfernung gemeldet. Aus diesem Grund kann der oben geschilderte Effekt der Nichtmeldung durch einen IR-Sensor bei einem HF-Sensor nicht auftreten. Die Erkennung kann sowohl horizontal als auch vertikal sowie selbst durch eine dünne Schicht Glas erfolgen. Aufgrund der hohen Sensibilität eignen sich klassische HF-Sensoren nur für Innenbereiche.

Für den Einsatz in Außenbereiche bieten sich iHF-Sensoren [intelligente Hochfrequenz-Sensoren] an. Dank einer intelligenten Elektronik werden Bäume und Büsche, die sich im Wind wiegen sowie Katzen und andere Tiere, die nicht gemeldet werden sollen, mittels eines softwareseitigen Filters ausgenommen. Personen werden hingegen weiterhin erkannt und entsprechend detektiert. Aufgrund der zusätzlich nötigen Elektronik und Softwaresteuerung sind iHR-Sensoren deutlich teurer als herkömmliche HF-Sensoren.

Nachfolgend einige Beispiele für HF-Sensoren inklusive Verbauung, technischem Aufbau und Erfassungsbereich:

Sensoren senden und empfangen im Erfassungsbereich

Sensoren senden und empfangen im Erfassungsbereich

Modulaufbau
mit HF-Sender [unten] und Empfänger [oben]

ULTRASCHALL-BEWEGUNGSMELDER [UM]

Der Ultraschall-Bewegungsmelder besteht aus einem Ultraschall-Sender und einem Empfänger und reagiert auf eine Änderung [Soll-Ist-Vergleich], der vom Melder ausgesendeten und als Reflexion empfangenen Ultraschall-Wellen im Überwachungsbereich [sogenannter Doppler-Effekt].

Der zu überwachende Bereich hat eine eiförmige Form. Die Ultraschallwellen werden durch die Luft übertragen. Daher dürfen Ultraschall-Bewegungsmelder nicht hinter Vorhängen, über Heizkörpern, im Bereich von Lüftungsein- oder -austritten, in der Nähe von starken Schallquellen oder im Bereich von lose aufgehängten Gegenständen [z. B. Lampen] montiert werden.

Sensoren senden und empfangen im Erfassungsbereich

Sensoren senden und empfangen im Erfassungsbereich

Modulaufbau mit UM-Sender [links] und Empfänger [rechts

Modulaufbau
mit UM-Sender [links] und Empfänger [rechts

FAZIT

  1. HF Sensoren immer für den Innenbereich verwenden
  2. Bei IR-Sensoren kann es aufgrund der Detektionsart zu Verzögerungen bei der Auslösung kommen.
  3. Immer auf die angegebene Reichweite und den Abstrahlwinkel des Sensors achten
  4. Bei Einsatz von externen Meldern immer darauf achten, dass diese auch für die angeschlossene Last [Stichwort R-L-C Last] geeignet sind.

Viel Erfolg bei Ihrem nächsten Projekt.
Ihr Marc Dicker