Пассивные оптико-электронные извещатели

Пассивные оптико-электронные извещатели, известные также под на­званием пассивные инфракрасные (ПИК), являются наиболее популярным классом устройств обнаружения движения в контролируемой зоне. Это обу­словлено, с одной стороны, достаточно высокой эффективностью обнаруже­ния движения, а с другой - низкой стоимостью этих устройств. Эффектив­ность обнаружения вторжения в охраняемую зону определяется, прежде все­го, тем, что пассивные оптико-электронные извещатели позволяют контро­лировать весь объем помещения. Тем самым решается задача регистрации вторжения практически при любом пути проникновения: через окно, двери, путем пролома пола, потолка, стены. Очевидно, что это значительно эффективнее, чем блокировка только периметра помещения (окон, дверей и тому подобных конструктивных элементов объекта), хотя, конечно, не исключает такой блокировки, как первого рубежа охраны, позволяющего в ряде случаев получить сигнал тревоги, а следовательно и отреагировать, раньше. Контроль объема всего помещения не единственная задача, решаемая ПИК-извещателями. Используя сменные оптические системы, можно эффективно контролировать узкую полосу (например, коридор) или создать горизонталь­ную занавеску (например, для контроля помещений, в которых находятся со­баки). Также можно контролировать помещение на предмет возгорания.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема пассивного оптико-электронного извещателя

Все пассивные оптико-электронные извещатели состоят из оптической системы, пироприемника, схемы обработки сигнала, анализатора сигнала, схемы управления световой индикацией и выдачи сигнала тревоги.

Принцип их действия основан на регистрации инфракрасного (ИК) из-лучения от объектов, находящихся в охраняемой зоне. Инфракрасное излуче­ние с помощью оптической системы фокусируется на пироприемнике (датчи­ке), который преобразует это излучение в электрический сигнал. При появле­нии кого-либо в контролируемой зоне изменяется уровень и характер инфра­красного излучения. Эти изменения регистрируются датчиком, а схема обра­ботки и анализатор сигнала принимают решение о тревоге, включая свето­вую индикацию и коммутируя контактами тревожного реле сигнальную цепь.

Параметры оптико-электронных извещателей различных типов опре­деляются особенностями датчика, оптической системы и алгоритма обра­ботки сигнала. В современных ПИК-извещателях, используются двойные пи-родатчики, что позволяет значительно уменьшить влияние на извещатель из­менений теплового фона и тем самым снизить вероятность ложной тревоги. В качестве оптических систем используются линзы Френеля, зеркальные и комбинированные оптические системы. Оптическая система формирует диа­грамму направленности извещателя, которая определяет форму и размер контролируемой зоны. В фокусе оптической системы располагается прием­ный пироэлемент. При изменении уровня ИК сигнала на одной части пиро-элемента (см. рис. 2), а затем на другой формируются электрические импуль­сы, т.е. сигнал движущегося теплого тела. Этот импульс и приводит к сраба­тыванию извещателя.

Рис. 2. Пояснение к принципу действия

Каждый луч диаграммы направленности имеет положительный и от­рицательный элемент. Таким образом, когда объект движется сквозь зону

обнаружения, пересекая лучи обнаружения пироэлемента, извещатели фиксирует увеличение и уменьшение уровня энергии.

Основной составной частью пироприемника является сегнетодиэлек-трик, на котором под воздействием светового и инфракрасного излучения возникает электрический потенциал, используемый в качестве полезного сигнала.

Сегнетодиэлектрик помещен в корпус с фильтром, не пропускающим излучения видимого спектра, и подключен к полевому транзистору, разме-

щенному в том же корпусе.

Выбор сегнетодиэлектриков в качестве регистратора ИК-излучения объясняется меньшей инертностью и достаточно большой чувствительнос­тью по сравнению с термо- и фотоэлементами в инфракрасной области спек­тра.

Схема обработки сигнала решает задачу выделения полезного сигнала на фоне помех и шумов.

Анализатор сигнала сравнивает критерии полезного сигнала с установ­ленными порогами.

Извещатели имеют световой индикатор, который показывает его теку­щее состояние. У большинства извещателей присутствует датчик открывания лицевой крышки, а у некоторых и датчик, который реагирует на срывание извещателя с места установки.

Регулировка чувствительности может производиться путем переключе­ния перемычек на печатной плате или с помощью потенциометров, а даль­ности - с помощью перемещение пироприемника (платы (рис. 3.)) отно­сительно оптической системы.

Рис. 3. Плата пассивного оптико-электронного извещателя.

В пассивных оптико-электронных извещателях применяются оптичес­кие системы, формирующие четыре основные диаграммы направленности: «Штора», «Широкий угол», «Коридор», «Круговая».

Диаграмма «Штора» -создает сплошную завесу в вертикальной или го­ризонтальной плоскости в зависимости от расположения извещателя (рис. 4). Может использоваться для защиты пространства вдоль оконных, дверных проемов, потолков или подхода к группе охраняемых предметов при пере­сечении ее поперек.

Рис. 4. Диаграмма направленности типа «Штора»

Диаграмма «Широкий угол» предназначена для контроля объема по мещений. Это наиболее широко применяемая диаграмма (рис. 5.).

Рис. 5. Диаграмма направленности типа «Широкий угол»

Диаграмма «Коридор» - обеспечивает контроль длинной и узкой поло­сы, например, коридора (рис. 6.). Эффективна для обнаружения движения те­плого тела как вдоль, так и поперек нее.

Рис. 6. Диаграмма направленности типа «Коридор»

Диаграмма «Круговая» используется в извещателях, устанавливаемых на потолке (рис. 7.). Она состоит из ряда конусообразных групп лучей. Зна­чительным преимуществом такого вида извещателей является меньшее коли­чество и меньший размер «теневых», непросматриваемых зон, обусловлен­ных наличием мебели или других предметов. Извещатели с такими диаграм­мами целесообразно использовать в помещениях с перегородками, большим количеством мебели или на складах, где обстановка постоянно меняется.

Рис. 7. «Круговая» диаграмма направленности

Стандартные диаграммы направленности могут корректироваться пу­тем заклеивания отдельных сегментов зеркал или линз Френеля. При этом из диаграмм обнаружения исключаются отдельные лепестки.

Оптическая система является одним из важнейших элементов пассив­ного оптико-электронного извещателя, определяющим в значительной сте­пени его характеристики обнаружения. В настоящее время используются два основных типа оптических систем: зеркальные и линзы Френеля. Рассмотрим принципы их работы.