Czujki dualne to specjalna grupa czujek alarmowych, które najprościej mówiąc korzystają z dwóch technik detekcji ruchu. Czujki dualne najczęściej stosujemy w miejscach, gdzie istnieje obawa, że tradycyjna pasywna czujka podczerwieni PIR będzie narażona na gwałtowne zmiany temperatur (np. podczas pracy w pomieszczeniu z piecem lub klimatyzatorem). Zastosowanie dwóch rodzajów detekcji pozwala na zwiększenie skuteczności działania takiego czujnika. Ponadto, dwie metody detekcji pozwalają na znaczne ograniczenie tzw. fałszywych alarmów. Obecnie wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje czujek dualnych, a są to czujki łączące detekcję w podczerwieni z detekcją mikrofalową lub z detekcją ultradźwiękową.
Dualne czujki mikrofalowe
Czujki mikrofalowe (MW – ang. Microwave Detectors) to specjalna grupa czujników alarmowych, które oprócz detekcji w podczerwieni stosują detekcję mikrofalową. Detektory tego typu do wykrywania poruszających się obiektów wykorzystują zjawisko fale elektromagnetycznych (oprócz standardowego promieniowania podczerwonego), zaś sama detekcja opiera się na zjawisku Dopplera. Czujka mikrofalowa jest zbudowana z nadajnika i odbiornika. Oba te elementy umieszcza się w obudowie czujki. Znajdujący się w detektorze mikrofalowym nadajnik jest odpowiedzialny za emitowanie fal o ściśle określonej częstotliwości. Zadaniem odbiornika jest odbiór fal odbitych od różnych powierzchni, w tym przede wszystkim ścian, sufitu, podłogi oraz od wyposażenia. W sytuacji gdy w pomieszczeniu nie ma żadnego poruszającego się obiektu częstotliwość fal nadawanych z nadajnika i odbieranych przez odbiornik jest identyczna. W momencie pojawienia poruszającego się obiektu częstotliwość odbitej fali rośnie (efekt Dopplera), a co za tym idzie fala odebrana przez odbiornik ma wyższą częstotliwość od tej wyemitowanej przez nadajnik. W ten sposób czujka mikrofalowa wykrywa ruch obiektu w chronionej strefie i inicjuje alarm.
Czujki mikrofalowe korzystające z efektu Dopplera podobnie jak inne objętościowe detektory ruchu, charakteryzują się dolnym progiem wykrywania poruszających się obiektów. Oznacza to, że istnieje pewna prędkość poruszającego się obiektu, poniżej której detektor mikrofalowy nie jest w stanie prawidłowo określić częstotliwość odebranej fali, a co za tym idzie nie może jej zinterpretować jako ruch. W praktyce prawdopodobieństwo osiągnięcia przez intruza progowej prędkości detekcji, co pozwoli na ominięcie czujki jest bardzo małe i można je zlekceważyć.
Główną zaletą mikrofal jest ich oddziaływanie z powietrzem. Mikrofale przenikają zarówno próżnie i powietrze (tak jakby nie istniało), co w efekcie eliminuje zjawisko tłumienia fal w atmosferze. Dzięki tej właściwości czujki mikrofalowe pozwalają na nadzorowanie znacznie większego obszaru niż inne objętościowe detektory ruchu.
Obecnie czujki mikrofalowe produkuje się w pięciu różnych częstotliwościach pracy. Najniższa produkcyjna częstotliwość robocza dla mikrofalowych detektorów ruchu wynosi 915MHz, zaś najniższa 22 215MHz. Do ochrony pomieszczeń przedzielonych cienkimi ściankami działowymi stosuje się detektory mikrofalowe o niskiej częstotliwości pracy (np. 915MHz lub 2 450MHz), gdyż mała częstotliwość to większa długość fali, a co za tym idzie większa zdolność przenikania.
Detektory korzystające z techniki mikrofalowej posiadają kilka niezwykle ważnych cech, o których należy pamiętać przy projektowaniu systemy sygnalizacji włamania i napadu oraz podczas samego procesu instalacyjnego systemu:
- Mikrofale wnikają w ściany
- Mikrofale przenikają przez wiele materiałów (szkło, cienkie ściany działowe, drewno, plastik)
- Mikrofale odbijają się od przedmiotów metalowych
- Pasmo częstotliwości efektu Dopplera (odpowiada za wykrywanie poruszających się obiektów), często zawiera częstotliwość napięcia sieci energetycznej 50Hz.
Zasady instalacji czujek mikrofalowych (MW)
Ze względu na cechy charakterystyczne mikrofal opracowano kilka bardzo ważnych zasad, którymi należy się kierować podczas procesu instalacji detektorów mikrofalowych:
- Ze względu na przenikalność różnych materiałów (szyby, cienkie ściany, itp.) czujki mikrofalowe należy instalować jak najdalej od okien i drzwi, ponieważ mogą wykryć ruch na zewnątrz pomieszczenia.
- Nie należy instalować czujek MW w pomieszczeniach znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie z ulicą, ponieważ poruszające się pojazdy mogą zakłócać ich pracę.
- Nie należy instalować czujek mikrofalowych w bezpośrednim sąsiedztwie dużych przedmiotów o powierzchni metalowej.
- Czujki MW należy instalować z dala od urządzeń i linii energetycznej (możliwa instalacja w sytuacji gdy czujka jest wyposażona w filtr blokady dla sygnałów o częstotliwości sieci energetycznej 50Hz).
- Ze względu na możliwość wzajemnego zakłócania, nie należy instalować dwóch czujek mikrofalowych w jednym pomieszczeniu.
- Detektory mikrofalowe należy instalować stabilnie (wibracje negatywnie wpływają na efektywność pracy czujki MW).
Ochrona przed fałszywymi alarmami
Detektory mikrofalowe podobnie jak i inne czujki alarmowe mogą generować fałszywe alarmy. W przypadku czujek MW w celu wyeliminowania fałszywych alarmów najczęściej stosuje się specjalne układy elektroniczne, które znacznie ograniczają ilość fałszywych alarmów, będących wynikiem zakłóceń np. pola elektromagnetycznego. Pamiętać jednak należy, że same układy elektroniczne nie są w stanie wyeliminować wszystkich fałszywych alarmów. W celu zapewnienia jak najmniejszej ilości fałszywych alarmów należy instalować czujki mikrofalowe z dala od ich najczęstszych przyczyn.
Duży wpływ na częstotliwość występowania fałszywych alarmów podczas pracy czujek MW mają:
Wentylatory Owady na powierzchni czujki Wibracje budowlane lub wibracje czujki (niestabilny montaż) Zakłócenia radiowe i wyładowania atmosferyczne Zwierzęta poruszające się w strefie dozorowej Obiekty kołyszące się w strefie dozorowej lub w jej najbliższym otoczeniu za drzwiami i oknami Woda spływająca w rurach wykonanych z plastyku Na koniec należy dodać, że czujniki korzystające z mikrofal nie mogą być samodzielnie stosowane w środowisku zewnętrzny.
Dualne czujki ultradźwiękowe W dualnych czujkach ultradźwiękowych (US – Ultrasonic Detectors) do wykrycia ruchu oprócz detekcji w podczerwieni korzysta się z fal ultradźwiękowych. Zasada działania tych czujek jest bardzo podobna do zasady działania dualnych detektorów mikrofalowych. Podobnie jak w czujkach mikrofalowych detekcja ruchu (oprócz detekcji w podczerwieni) opiera się na efekcie Dopplera, z tą różnicą, że wysyłane przez nie fale cechują się zdecydowanie niższą częstotliwością (w zakresie od 20 do 30kHz). Ze względu na tą właściwość czujki ultradźwiękowe doskonale nadają się do zastosowania w małych pomieszczeniach. Detektory ultradźwiękowe są bardzo czułe na ruch małych zwierząt a nawet owadów, co może prowadzić do wywoływania fałszywych alarmów (z tego powodu stały się mało popularne i zdecydowanie częściej stosuje się czujki MW).
Zgodnie z efektem Dopplera, w momencie pojawienia w dozorowanej strefie poruszającego się intruza, część energii emitowanej przez nadajnik czujki ultradźwiękowej będzie odbijać się od niego. W sytuacji gdy obiekt będzie zbliżał się do detektora ultradźwiękowego, częstotliwość odbieranego sygnału będzie rosnąć, a tym samym fala będzie coraz krótsza. Jeżeli ruch obiektu odbywa się w kierunku przeciwnym (od detektora) częstotliwość odbieranego sygnału maleje i fala staje się dłuższa. Częstotliwość fali docierającej do odbiornika jest porównywana ze stałą częstotliwością fali z nadajnika. Zarejestrowana różnica między falą nadaną i odebraną stanowi o kryterium alarmu. Czułość detektora ultradźwiękowego jest największa dla ruchu poosiowego (podobnie jak w czujkach MW). Ze względu na charakterystykę pracy czujki ultradźwiękowe stosuje się praktycznie tylko jako czujki dualne, które dodatkowo korzystają z detekcji w podczerwieni.
Ochrona przed fałszywymi alarmami W celu wyeliminowania fałszywych alarmów, będących wynikiem naturalnych dźwięków i harmonicznych, częstotliwość pracy detektora ultradźwiękowego powinna być jak największa. Należy jednak pamiętać, że wraz ze wzrostem częstotliwości rośnie tłumienie powietrza, dlatego częstotliwość pracy detektorów ultradźwiękowych najczęściej ustala się w przedziale od 20 do 40kHz. Nie zaleca się stosować dwóch czujek ultradźwiękowych w jednym pomieszczeniu, gdyż na skutek dryfu częstotliwości ich różnica może być równa częstotliwości dopplerowskiej jednego z czujników, co spowoduje wygenerowanie alarmu. Dwie czujki ultradźwiękowe mogą pracować w jednym pomieszczeniu, tylko w sytuacji gdy czujki pracują na ustalonych, niezależnych częstotliwościach harmonicznych. Czujki ultradźwiękowe przeznaczone są przede wszystkim do zastosowania w małych pomieszczeniach, gdyż w odróżnieniu od mikrofal, ultradźwięki nie przenikają przez szkło (ruch za oknem nie spowoduje fałszywego alarmu).
Niezwykle ważny jest odpowiedni wybór miejsca instalacji czujki korzystającej z detekcji ultradźwiękowej. Czujki US montuje się najczęściej na ścianie lub w rogu pomieszczenia na wysokości w zakresie od 1,5 do 2,4m. Detektory ultradźwiękowe nie powinny być instalowane w miejscach, gdzie występują następujące czynniki (przyczyny fałszywych alarmów):
Bardzo wysokie dźwięki, wibracje Wentylatory, turbulencje zimnego i ciepłego powietrza oraz przeciągi Dzwonki elektryczne Ruchome przedmioty Poruszające się zwierzęta (nawet te bardzo małe) Zakłócenia radiowe, wyładowania elektryczne