Überblick über den Bewegungssensor

Wie der Name schon sagt, können Bewegungssensoren die Bewegungen von Menschen oder Objekten erfassen. In den meisten Einsatzgebieten werden diese Sensoren verwendet, um menschliche Bewegungen innerhalb eines vorgegebenen „Sichtfelds“ zu erfassen.

 

Dieses elektronische Gerät, das in der Lage ist, wahrgenommene Bewegungen in elektrische Signale umzuwandeln, erfasst Bewegungen entweder durch die Aussendung eines Impulses und die Überwachung jedweder Veränderungen, wenn dieser zurückgeworfen wird, oder durch die Aufnahme von Signalen, die das sich bewegende Objekt selbst aussendet. Einige melden, wenn der „normale“ (d. h. unbewegte) Zustand sich auf Grund des Eindringens eines Menschen oder anderen Objekts verändert hat, andere melden auch, wenn der normale Zustand nach einem Eindringen wiederhergestellt wurde.

 

Sicherheitssysteme überall auf der Welt verlassen sich bei der Aktivierung von Alarmen und/oder dem Anschalten automatischer Beleuchtung auf Bewegungssensoren, und sie werden häufig an Orten mit relativ einfachem Zugang zu Gebäuden platziert, wie beispielsweise Fenstern oder Haupteingängen.

 

Die Technologie unterscheidet sich je nach Art des Bewegungssensors. Einige verwenden Infrarotstrahlung; andere nutzen Schallimpulse und funktionieren ähnlich wie Radar, während wieder andere auf Vibrationsschwankungen basieren.

 

Es gibt zwei große Kategorien von Bewegungssensoren, die beide eine ähnliche Palette verschiedener Technologien umfassen. Die lokale Abtastung konzentriert sich auf einen festgelegten Bereich und schafft durch Aussendung eines Strahls an einen Detektor eine Art „Elektrozaun“. Bewegt sich ein Mensch, Objekt oder Tier in diesen Strahl, wird er unterbrochen und der Zaun wird beschädigt. Die Ausgabe des Detektors ändert sich sofort und durchläuft elektrische Schaltkreise, um sichtbares oder Infrarotlicht und/oder einen Alarm zu aktivieren.

 

Die Bereichsabtastung verwendet ein „Sichtfeld“ und registriert jegliche Bewegung in diesem Bereich. Zu den Sensoren dieser Kategorie zählen die Videoüberwachung eines Bereichs, Mirkowellen-Doppler-Sensoren, Ultraschallbewegungsmelder, Schrittsensoren sowie Aktiv-Infrarot- (AIR) und Passiv-Infrarot-Bewegungssensoren (PIR). Von den beiden letztgenannten sind die PIR-Sensoren mit Abstand am weitesten verbreitet. Sie gelten als passiv, da sie, anders als die AIR-Sensoren, keine Strahlen aussenden und deren Unterbrechung erfassen, sondern einfach IR-Strahlen in Form von Körperwärme empfangen.

                                                                                                                                                            

Die vier wichtigsten von Bewegungssensoren verwendeten Technologien sind: PIR, welche keine eigene Energie aussendet, aktiver Ultraschall, der durch den Aufprall auf einem sich bewegenden Objekt verändert zurückgeworfene Ultraschallwellen misst, aktive Tomographie-Bewegungssensoren, die Unterbrechungen von Radiowellen in weitläufigen Gebieten messen und Bewegungen durch Festkörper wie Türen und Wände hindurch erfassen, und, schließlich aktive Mikrowellen, die ebenso wie die Ultraschall-Version die Veränderung von Mikrowellen, die von einem beweglichen Objekt oder einer Person reflektiert werden, messen.

 

Geschichte der Funktechnologie

 

Wissenschaftler und Ingenieure erforschten die Vorläufer des Radars (das erste System zur Erfassung entfernter Bewegungen) bereits im 19. Jahrhundert, der Zweite Weltkrieg trieb diese Entwicklungen aber wesentlich voran. Die Radartechnologie war in der Lage, sich nähernde Flugzeuge zu erfassen, üblicherweise bevor sie nahe genug waren, um das Feuer zu eröffnen, Bomben zu werfen oder Torpedos abzufeuern.

 

In der Nachkriegszeit der 1940er begann man jedoch, auch nicht-militärische Einsatzgebiete des Radars zu erforschen, und der erste nicht-militärische Sensor hatte seinen Auftritt, was dem Ingenieur Samuel Bagno zu verdanken war, der seine Entwicklung „Ultraschallalarm“ taufte. Das Gerät sendete Ultraschallwellen in einen Raum aus, und wurden die Wellen durch ein eindringendes Objekt zur Quelle zurückgeworfen, wurde ein Alarm aktiviert. Es erwies sich als recht beliebt und wurde zum kommerziellen Erfolg.

 

In den 1970ern wurden Bewegungssensoren, die Bagnos Ultraschalltechnologie nutzten, regelmäßig in Einbrecher- und Sicherheitsalarmsysteme eingebaut; die Systeme dieser Zeit waren jedoch ausgesprochen unzuverlässig und lösten als Reaktion auf Geräusche wie das Klingeln des Telefons oder das Schlagen einer Uhr oft fälschlich Alarm aus.

 

Schallsensoren wurden in den 1980ern durch eine neue Generation von Infrarotsensoren abgelöst. Ihre Einsatzgebiete reichen heute weit über Alarmanlagen hinaus und umfassen automatische Straßenbeleuchtung, Automatiktüren, automatische Flutlichtanlagen und sogar die Beleuchtung in öffentlichen Toiletten.

 

Technische Aspekte

 

Ein großer Nachteil der Nutzung einer einzigen Technologie in Bewegungssensorgeräten liegt in der Gefahr einer Fehlauslösung. Moderne Bewegungssensoren kombinieren immer häufiger mindestens zwei verschiedene Technologien, auch wenn dies nicht ohne Nachteile bleibt. Werden beispielsweise PIR- und Aktiv-Mikrowellen-Technologien in einem einzigen Gerät vereint, wird das fehlerhafte Auslösen für den Großteil der Zeit immens reduziert: Veränderungen in der Intensität des Umgebungslichts können das PIR vielleicht fälschlicherweise auslösen, haben aber keine Auswirkungen auf die Mikrowellen, während der schaukelnde Ast eines Baumes zwar die Mikrowellen aktivieren könnte, das PIR aber überhaupt nicht beeinflusst. Wird tatsächlich Bewegung wahrgenommen, müssen beide Technologien gleichzeitig auslösen. Der Nachteil ist jedoch, das solche Geräte möglicherweise den menschlichen Einfallsreichtum unterschätzen - ein Einbrecher „täuscht“ vielleicht eine der Technologien, um sicherzustellen, dass der Alarm nicht aktiviert wird, obwohl tatsächlich ein Einbruch stattfindet.

 

PIR ist jedoch als eine Komponente bei Geräten mit zwei Technologien weit verbreitet. Um Kosten einzusparen, können Mikrowellensensoren so kalibriert werden, dass sie nur Überwachungswellen aussenden, nachdem sie durch das PIR aktiviert wurden. Erfassen sie dann ebenfalls Bewegung, wird der Alarm ausgelöst, bestätigen die Mikrowellen aber die Bewegung nicht, wird kein Sicherheitssystem aktiviert.

 

Wie sich Bewegungssensoren von anderen Sensoren unterscheiden

 

In Bewegungssensoren werden zwar unterschiedliche Technologien verwendet, ihnen allen gemeinsam ist aber die Fähigkeit, in einem festgelegten Bereich oder Sichtfeld Veränderungen durch das Eindringen eines bewegten Objekts zu erfassen, und bei entsprechender Verkabelung einen Alarm auszulösen, Licht einzuschalten oder Maschinen zu daktivieren, wenn die Kollision eines beweglichen Teils mit einem Hindernis droht.