Elektroniczne techniczne środki ochrony

Elektroniczne techniczne środki

ochrony

1. podział elektronicznych technicznych

środków ochrony,

2. elementy elektronicznych technicznych

środków ochrony,

3. możliwości i zastosowanie

elektronicznych technicznych środków
ochrony

Organizacja ochrony

elektronicznej

• Ochrona punktowa polega na użyciu czujek

elektronicznych tylko w miejscach bardziej

zagrożonych. Jest ona dość zawodna i

stosowana w ograniczonym stopniu

• Ochrona obwodowa po obrysie obiektu ma

kilka odmian Może wykrywać przestępcę już

w momencie zbliżania się lub w trakcie

wyważania drzwi, okna czy wybijania szyby

Poruszanie się osób wewnątrz obrysu

objętego ochroną obwodową nie powoduje

włączania alarmu.

Ochrona obwodowa między ogrodzeniem a wnętrzem
domu jest rozwiązaniem bardzo skutecznym. Stawia
ona jednak szereg szczególnych wymagań
dotyczących ogrodzenia, bramy, furtki i roślinności w
ogrodzie.
Udawanie obecności według zadanego programu

system taki najlepiej zainstalować w trakcie budowy
domu, gdy układana jest instalacja elektryczna Później
wystarczy dołączyć sterownik włączający i wyłączający
światło, radio itp. Mieszkanie obserwowane z zewnątrz
będzie sprawiało wrażenie zamieszkałego

KLASY SYSTEMÓW I

URZADZEŃ ALARMOWYCH

Klasa systemu

alarmowego

Klasa urządzenia

alarmowego

SA1

SA2

SA3

SA4

A – popularna

B – standardowa

C – profesjonalna

S – specjalna

Czujki stosowane w systemach

sygnalizacji włamania można podzielić w

zależności od przyjętego kryterium na

wiele grup i kategorii.

Grupę o największym znaczeniu tworzą

"wewnętrzne detektory ruchu".

Czujki tej grupy przeznaczone do

zamkniętych pomieszczeń generują
sygnał alarmu pod wpływem
określonych parametrów fizycznych.
Ze względu na rodzaj zjawiska
fizycznego rozróżniamy 3 typy czujek
ruchu:

– pasywne czujki podczerwieni,
– czujki ultradźwiękowe,
– czujki mikrofalowe.

Ponadto stosuje się:
•

czujniki magnetyczne (kontaktrony),

•

czujniki stłuczeniowe szkła

•

czujniki wibracyjne

Czujka pasywna nie emituje energii ale wykrywa

zmiany promieniowania podczerwonego ze źródeł
znajdujących się w jej polu widzenia.

Każde ciało w temperaturze wyższej od zera

bezwzględnego emituje promieniowanie termiczne.
Istnieje zależność (prawo Wiena) między temperaturą
ciała a długością fali emitowanego promieniowania:

i=2899/T, gdzie:

i - długość fali [mikrometr],

T - temperatura bezwzględna [K].

W temperaturach niższych od 500 stopu Celsjusza

emitowane jest promieniowanie podczerwone

niewidzialne dla oka, w wyższych -widzialne.

Ciało ludzkie emituje promieniowanie
podczerwone o długości fali ok. 10
mikrometrów. Ponieważ moc
promieniowania emitowanego przez
człowieka jest niewielka na tle
otoczenia i trudno byłoby wykryć
zmianę poziomu promieniowania w
całej przestrzeni objętej zasięgiem
czujki, stosuje się złożone układy
optyczne do odpowiedniego
uformowania pola widzenia czujki.

Może być ono uformowane w kilkadziesiąt
wiązek w kilku płaszczyznach za pomocą
soczewek Fresnela lub w postaci kurtyn, za
pomocą optyki zwierciadlanej.
Każdorazowo, gdy człowiek wchodzi lub
wychodzi z wiązki (kurtyny) pola widzenia, czujka
rejestruje zmianę. Gwałtowna zmiana
temperatury może spowodować wyzwolenie
fałszywego alarmu. Powolne, stopniowe zmiany
temperatury nie spowodują reakcji czujki.

Pasywne czujki podczerwieni

wyst

puj

tak

e pod nazw

PIR (Passive

nfra Red)

lub

PID (Passive Infrared

Detektor).

Sercem pasywnej czujki

podczerwieni jest czujnik

piroelektryczny. Czujnik taki zawiera

standardowo dwa a czasem cztery

elementy światłoczułe, wykonane z

kryształu wykazującego efekt

piroelektryczny (wytwarzanie

ładunków elektrycznych pod

wpływem ogrzewania lub

ochładzania kryształu; po ustaleniu

się temperatury ładunki znikają).

Czujnik piroelektryczny

reaguje tylko na zmiany

temperatury, więc jego

charakterystyka spektralna

jest praktycznie niezależna od

długości fali w zakresie od

nadfioletu do dalekiej

podczerwieni.

Dla ograniczenia fałszywych

alarmów odcina się

niepotrzebne promieniowanie

widzialne za pomocą

specjalnych filtrów optycznych.

Efektowi piroelektrycznemu

zawsze towarzyszy efekt

piezoelektryczny, więc czujniki

PIR są wrażliwe również na

wstrząsy i wibracje.

Maksimum czułości czujka

osiąga dla ruchu

prostopadłego do jej osi

optycznych, czyli w poprzek

"wiązek" pola widzenia.

Przy przekraczaniu takiej wiązki

sygnał elektryczny z elementu

detekcyjnego zmienia znak +/- .

Czułość PIR dla ruchu poosiowego

jest znikoma. Należy jednak

podkreślić, iż najnowsze soczewki

Fresnela stosowane w czujkach mają

już po kilkadziesiąt wiązek obserwacji,

dzięki czemu nawet poruszanie się

dokładnie w kierunku czujki musi

spowodować przecięcie kilku wiązek.

Ponieważ dla PIR nieprzezroczyste są
ściany, meble, zasłony, szkło - w
pomieszczeniach umeblowanych o
nieregularnych kształtach mogą się więc
tworzyć martwe strefy.

W takich przypadkach przydatne są czujki
PIR z innymi niż szerokokątne
soczewkami będą soczewki wymienne do
czujek istniejących w systemie.

Efekt klaustrofobiczny

Montaż czujki w pomieszczeniu o wymiarach
znacznie mniejszych od jej znamionowego
zasiągu powoduje wyraźne zaburzenia w jej
normalnym funkcjonowaniu, co może być
powodem powstawania fałszywych alarmów.
Reguł ą jest, by nie stosować czujek w
pomieszczeniu mniejszym niż 30 lub nawet
50% ich zasięgu.

Największą wykrywalność uzyskuje się
w odległości od czujki równej jej
zasięgowi pracy; poje widzenia ma tu
prawidłowe rozmiary i odpowiada w
przybliżeniu rozmiarom człowieka. W
bliskiej odległości od czujki pole
widzenia czujki jest bardzo małe. Czujka
wykryje człowieka, ale również wykryje
małe zwierzę lub promień słońca. W
pomieszczeniach, gdzie mogą
występować małe gryzonie, czujki należy
montować na wysokości powyżej 2m.

Prawidłowy dobór miejsca montażu czujki ograniczy

możliwość występowania fałszywych alarmów.

Należy przede wszystkim unikać miejsc, gdzie prace czujki

zakłócić mogą:

padające na czujkę bezpośrednie lub odbite
promieniowanie słoneczne.

wysokie bądź silne dźwięki,

duże zwierzęta,

kołyszące się żarówki,

zakłócenia radiowe,

pioruny,

wyładowania elektryczne,

szybkie bądź silne zmiany temperatury (piece,
klimatyzatory, ciągi wentylacyjne, otwarte okna itp.),

wibracje, zawieszenie czujki na niestabilnej ściance
działowej, łatwo przenoszącej wibracje.

W celu zapewnienia pewnej

i długotrwałej pracy czujek

należy unikać podczas

montażu miejsc

wystawionych na

bezpośrednie oddziaływanie

pary wodnej i par oleju.

Bariera podczerwieni to co najmniej 2 oddzielne

urządzenia:
1. nadajnik
2. odbiornik umieszczony naprzeciw

nadajnika

Pojawienie się jakiejkolwiek

nieprzeźroczystej przeszkody między

nimi wywołuje alarm.

Pochodnym typem aktywnej bariery

podczerwieni jest kurtyna podczerwieni.

Składa się ona z kilku torów PIR ułożonych

w jednej płaszczyźnie w odległości 30 do 50

cm od siebie.

Tor podczerwieni ma zasięg do 50 m. Po

wyżej 50 m występuje problem z

ogniskowaniem wiązki, kłopotliwe jest

również zestrojenie toru wiązki.

Ze względu na konstrukcje bariery

podczerwieni można podzielić na:

1. pracujące ciągłym strumieniem

promieniowania

2. impulsowe (korzystniejsze bo moc

chwilowa jest znacznie większa)

Ultradźwięki - to częstotliwości powyżej

granicy słyszalności dźwięku

(ponad 20

kHz).

Są dwa sposoby ich wykorzystywania:
1. detektor z falą stojącą

(który wyszedł już z użycia)

2. oraz radar dopplerowski.

Zjawisko Dopplera

W pomieszczeniu umieszczone są obok siebie
nadajnik i odbiornik ultradźwiękowy. Tworzą one
razem ultradźwiękowy detektor radarowy.

Nadajnik wysyła energię, która jest źródłem
zaburzenia rozchodzącego się w powietrzu jako
fala akustyczna o prędkości v=332m/s. Jest to fala
podłużna mająca postać cyklicznych maksimów i
minimów ciśnienia. Odbiornik odbiera energię o tej
samej częstotliwości, częściowo bezpośrednio z
nadajnika a częściowo odbitą od ścian
pomieszczenia.

Gdy w pomieszczeniu znajdzie się intruz,
który będzie się poruszać, część energii
odbijać się będzie teraz od niego. W
przypadku przybliżania się obiektu
częstotliwość odbieranego sygnału będzie
większa (fala krótsza), - oddalania się obiektu
częstotliwość będzie mniejsza (fala dłuższa).

Jest to zjawisko Dopplera, a różnica
częstotliwości - to częstotliwość
dopplerowska. Zmiana częstotliwości jest
tym, czym odróżnia się sygnał odbity od
poruszającego się intruza.

Częstotliwość fali odbitej jest elektronicznie
porównywalna ze stalą częstotliwości ą
nadajnika, a zarejestrowana różnica
częstotliwości jest wykorzystywana jako
kryterium alarmu.

Im wyższa częstotliwość - tym wyższe
tłumienie ośrodka. Przy odległościach, z
jakimi mamy do czynienia w technice
alarmowej, tłumienie fal
elektromagnetycznych w powietrzu jest
minimalne i może być zaniedbane.

Jeśli w pomieszczeniu, w którym zamontowano
czujkę ultradźwiękową pojawi się prąd powietrza,
fala w kierunku "z prądem" poruszać się będzie
szybciej, "pod prąd" - wolniej. Całkowity czas
wędrówki fali będzie taki, jak przy nieruchomym
powietrzu. Odbiornik nie wywoła więc fałszywego
alarmu spowodowanego ruchem powietrza.
Czułość czujki jest największa dla ruchu
poosiowego - a jeśli tak, to czujkę należy
umieścić w kierunku spodziewanego ruchu
intruza: naprzeciw drzwi lub okna i jak najbliżej
chronionego obiektu.

Właściwości ultradźwiękowych czujników

radarowych.

W detektorze radarowym gęstość energii
emitowanej przez nadajnik maleje odwrotnie
proporcjonalnie do kwadratu odległości.
Dokładnie taka sama zależność dotyczyć będzie
energii odbitej od poruszającej się osoby. Prawo
odwrotności kwadratu zadziała tu dwukrotnie:
najpierw w drodze do intruza, potem - do
odbiornika. Przy dwukrotnym zwiększeniu
odległości między nadajnikiem a odbiornikiem,
ilość energii docierającej do odbiornika wynosić
będzie 1/16 energii pierwotnej.

Aby więc dwukrotnie zwiększyć zasięg
typowego detektora radarowego, należy
16-krotnie zwiększyć moc nadajnika, co z
reguły nie jest możliwe. Jeżeli jednak
dwukrotnie zmniejszymy kąt widzenia
nadajnika i odbiornika, możemy
dwukrotnie zwiększyć efektywny zasięg
wykrywania bez zwiększania mocy
nadajnika lub czułości odbiornika.

Fale ultradźwiękowe dają się ogni -
skować. Za pomocą odpowiednich
przetworników wiązkę ultradźwięków
można dowolnie formować. Dzięki temu
energię ultradźwiękową można skie -
rować w kierunku największego zagro -
żenia. Efektywny zasięg detektora
zależy od minimalnej wielkości energii
odbitej. Energia ta zależeć będzie od
warunków propagacji fali w
pomieszczeniu.

Aby skutecznie zmniejszyć prawdopodobieństwo
wyzwolenia fałszywego alarmu przez dźwięki naturalne i ich
harmoniczne, częstotliwość pracy czujnika dopplerowskiego
winna być jak największa. Ze wzrostem częstotliwości
wzrasta tłumienie atmosfery. Zazwyczaj częstotliwość pracy
ustala się w przedziale 20...40kHz. Przy zabezpieczaniu
większych pomieszczeń nie należy polegać tylko na jednym
czujniku. Jeśli zastosujemy dwa detektory o tej samej
częstotliwości nominalnej, może się okazać, że na skutek
dryfu częstotliwości ich różnica jest równa częstotliwości
dopplerowskiej jednego z czujników - i nastąpi wyzwolenie
alarmu. Aby unikać wzajemnych interferencji pomiędzy
różnymi czujkami zainstalowanymi w tym samym pokoju,
powinny one pracować na ustalonych niezależnych
częstotliwościach harmonicznych. Odstępy powinny być
znacznie większe od maksymalnej dopuszczalnej
częstotliwości dopplerowskiej.

Czujki muszą mieć własny nadajnik energii
ultradźwiękowej. Każdy nadajnik musi być
wyposażony w przetwornik zamieniający energię
elektryczną na akustyczną (np. głośniki hi-fi). W
czujkach alarmowych praktycznie stosuje się jeden
rodzaj przetwornika. Ma on postać płaskiego krążka
o średnicy o k. 10 mm i wykonany jest z ceramiki
piezoelektrycznej. Przetworniki konstruuje się tak, by
pracowały na częstotliwości rezonansowej. Podnosi
to sprawność przetwarzania co oznacza, że do
wytworzenia fali ultradźwiękowej o określonym
natężeniu jest potrzebna mniejsza moc elektryczna.
Przetwornik odbiorczy musi mieć tę sam ą
charakterystykę, co nadawczy.

Fałszywe alarmy

Czujki ultradźwiękowe przeznaczone są
jedynie do zastosowań wewnątrz
chronionych obiektów. Idealne dla nich są
małe pomieszczenia. Dobrym
rozwiązaniem jest stosowanie ich do
wczesnego wykrywania.

Promieniowanie ultradźwiękowe nie
przenika przez szkło. Stąd też ruch za
oknem nie wywoła fałszywego alarmu.

Czujki ultradźwiękowe umieszcza się najczęściej

poziomo na ścianie, Zalecana wysokość montażu -
to 1.5-2m. Wybór miejsca jest najważniejszy dla
prawidłowej pracy czujki i dlatego należy pamiętać,
że duży wpływ na występowanie fałszywych
alarmów mają:

1. turbulencje zimnego i ciepłego powietrza,

przeciągi, wentylatory

2. bardzo wysokie dźwięki, upust paty, wibracje (np.

drganie szyb spowodowane ruchem pojazdów),

3. dzwonki elektryczne, również telefon z dzwonkiem,
4. ruchome przedmioty (np. falujące zasłony,

kołyszące się żarówki) i zwierzęta,

5. zakłócenia radiowe, pioruny, wyładowania

elektryczne.

Nowoczesne czujki ultradźwiękowe nie są
wrażliwe na przelatujące tuż przed nimi
owady. Dzieje się tak dlatego, że nadajnik i
odbiornik takiej czujki są przesunięte
względem siebie. Dzięki temu w pobliżu
czujki pole oświetlane przez nadajnik nic
pokrywa się z polem obserwacji
odbiornika i na przykład ćma nie wywoła
fałszywego alarmu.

Właściwości mikrofal

W czujkach mikrofalowych ruchu
wykorzystano (podobnie jak w czujkach
ultradźwiękowych) efekt Dopplera do
wykrywania poruszających się obiektów
ale dla fal elektromagnetycznych.
Mikrofale mają znacznie większą
częstotliwość niż ultradźwięki i rozchodzą
się ze znacznie większą prędkością ale
charakteryzują się porównywalną
długością fali.

Zasadnicza różnica między mikrofalami a
ultradźwiękami to oddziaływanie fal z
powietrzem. Mikrofale przenikają powietrze
i próżnię. Przenikają powietrze tak jakby nie
istniało. Nie ma więc tłumienia atmosfery.
Mikrofale jako fale przenikają w mniejszym
bądź większym stopniu każdy materiał,
ultradźwięki jako fale akustyczne są
zatrzymywane praktycznie przez każdą
przeszkodę, a przy wyższych
częstotliwościach widoczny jest efekt
tłumienia atmosfery.

Dopplerowska czajka mikrofalowa
podobnie jak każdy inny objętościowy
detektor ruchu, ma dolny próg wykrywania.
Oznacza to, że istnieje minimalna wartość
prędkości poruszania się intruza (zwykle
kilka cm/s), poniżej której czujka nie jest w
stanie wygenerować kryterium alarmu.
Prawdopodobieństwo takiego ominięcia
czujki mikrofalowej jest jednak niewielkie i
można je zaniedbać.

Czujki mikrofalowe mogą nadzorować
największy obszar spośród innych
objętościowych detektorów ruchu. Czujki
szerokokątne mają zasięg do 30m,
wąskokątne - nawet do 80m. Można znacznie
poszerzyć obszar przez zastosowanie kilku
czujek. W dużych pomieszczeniach można
instalować czujkę na suficie co podwaja
obszar chroniony w stosunku do obszaru
obejmowanego przez czujkę mocowaną na
ścianie. Czułość czujek jest największa dla
ruchu poosiowego.

Czujki winny być montowane wysoko i skierowane na
podłogę zmniejsza to prawdopodobieństwo odbicia w
dowolnym kierunku.

Duży wpływ na występowanie fałszywych alarmów
mają:
- wentylatory,
- wibracje budowlane, wibracje czujki,
- obiekty kołyszące się w chronionym pomieszczeniu,
lub za przepierzeniem,
- zwierzęta poruszające się w obszarze dozorowym,
- owady na powierzchni czujki,
- lampy fluoroscencyjne,
- zakłócenia radiowe, pioruny, wyładowania
elektryczne,
- woda spływająca w plastykowych rurach.

W zależności od częstotliwości pracy
detektory mają różne charakterystyki.
Większość z nich pracuje na częstotliwości
10525MHz (l=2,8cm). Maksymalną moc
emitowaną przez czujki mikrofalowe ogranicza
się do poziomu między 1 a 10 mW.

Detektory pracujące na częstotliwościach 915 i
2450MHz są bardziej skuteczne - ze względu na
większą zdolność przenikania (mniejsza
częstotliwość - to większa długość fal) - w
ochronie pomieszczeń przedzielonych cienkimi
ściankami działowymi.

Czujki mogą dawać fałszywe alarmy, jeśli
będą umieszczone obok świetlówek czy
innych lamp wyładowczych. Należy wtedy
zabezpieczyć procesor w wąskopasmowy
filtr blokujący na 100 MHz (częstotliwość
jonizacji lamp wyładowczych). Celowe jest
również zastosowanie filtrów blokady dla
sygnałów 50 Hz (sieć energetyczna),
ponieważ pasmo częstotliwości Dopplera
większości czujek mikrofalowych zawiera
częstotliwość 50 Hz.

Detektory nie mogą "patrzeć" na ścianę
zewnętrzną - promieniowanie
mikrofalowe przenika przez ścianę,
plastyk i szkło; może wystąpić kryterium
alarmu na skutek ruchu osób lub
samochodów na zewnątrz.

Idealnym lustrem dla mikrofal jest
metalowy przedmiot. Może on
przypadkowo skierować mikrofale na
okno, drzwi bądź ścianę zewnętrzną.

Czujki stłuczenia szkła są czujkami mikrofonowymi.
W wyniku zastosowania wielostopniowych
wzmacniaczy selektywnych oraz -coraz częściej -
obróbki mikroprocesorowej, czujki te są szczególnie
czułe na brzęk tłuczonego szkła, nie reagują
natomiast na inne hałasy zewnętrzne. Czujki te
reagują na sygnały o wysokich częstotliwościach
(pękanie szkła - częstotliwość powyżej 100 Hz) oraz
na sygnały w paśmie akustycznym (uderzenia
podczas tłuczenia -częstotliwość od 6 do 30kHz).
Czujki stłuczeniowe nie powinny reagować na
przykład na dźwięki związane z trzaskaniem
drzwiami, dzwonienie kluczy itp. Ponadto czujki te są
odporne na wstrząsy sejsmiczne.

Niektóre typy czujek oprócz kryterium stłuczenia
szkła uwzględniają jeszcze kryterium fali
uderzeniowej (małe częstotliwości).
Zastosowanie takiej technologii zapewnia dobrą
skuteczność i minimalizuje fałszywe alarmy w
przypadkach gdy w chronionych
pomieszczeniach mogą być przenoszone
dźwięki dzwonka, telefonu, ruchliwych ulic,
syren oraz muzyki.

Czujniki inercyjne mogą być mocowane do
dowolnego podłoża. Im większa jest gęstość tego
materiału, tym większa jest jego zdolność do
przenoszenia drgań wysokiej częstotliwości. Przy
zabezpieczaniu podłoża wykonanego z materiału o
małej gęstości należy pamiętać o rozmieszczaniu
czujników blisko siebie, bada zwiększyć ich czułość
zadziałania przez zastosowanie wspólnej obudowy
metalowej dla kilku czujników. Wszelkie drgania
pochodzące od naturalnych zjawisk (deszcz, wiatr,
przejeżdżający samochód, przelatujący samolot, czy
też sygnał dźwiękowy przejeżdżającej karetki) mają
częstotliwość zbyt niską lub zbyt wysoką - nie są
wykrywane przez czujnik inercyjny jako kryterium
alarmu.

Czujka dualna, to czujka wykorzystująca dwa różne
rodzaje detekcji. Podwójna technika detekcji to nie to
samo, co dwie różne czujki w jednej obudowie. Jeżeli
jeden detektor wykryje intruza, wówczas czujka
oczekuje przez pewien czas na potwierdzenie tego
faktu przez drugi detektor. Nie jest konieczne, aby
oba detektory zadziałały w tym samym czasie.
Wyjścia detektorów dołączone są z reguły do układu
logicznego "AND" (i). Układ AND wygeneruje sygnał
alarmu, gdy intruz zostanie wykryty przez obie
czujki. Należy jednak podkreślić, iż czasami
występują także czujki z układem logicznym typu
"OR" (lub). Alarm jest wyzwalany w przypadku
wygenerowania sygnału przez jedną z czujek.

Większą skuteczność i pewność zadziałania
czujek dualnych można wyjaśnić na
następującym przykładzie. Jak wiadomo
pasywna czujka podczerwieni ma największą
czułość w kierunku prostopadłym do osi wiązki.
Z kolei, czujka mikrofalowa jest najbardziej
czułą na ruch wzdłuż osi emitowanego
promieniowania. Skutkiem takiej kombinacji jest
zwiększenie czułości czujki.

W takim połączeniu prawdopodobieństwo
wygenerowania fałszywego alarmu zostaje
100-krotnie zredukowane.

Document Outline