Raczej to rzadko spotykane zachowanie, by zagłębiać się szczegółowo w aspekty techniczne urządzeń, które użytkujemy. Zwykle skupiamy się na przeznaczeniu urządzenia, sposobie użytkowania i ewentualnie na kwestiach bezpieczeństwa. W przypadku smart akcesoriów czasami warto jednak zrozumieć, jak to technicznie właściwie działa. Pozwoli to na późniejsze prawidłowe jego wykorzystanie w naszym systemie.
Bez tej wiedzy czekać nas mogą niepowodzenia w zastosowaniu, niespodziewane zachowania i na końcu irytacja żony, że znowu coś nie działa. Tę tematykę opiszę na przykładzie popularnie stosowanego czujnika ruchu.
Zacznijmy od tego, że już sama nazwa wprowadza nas w błąd. Czujnik bowiem wcale nie reaguje na ruch, czyli np. zmianę położenia człowieka przed nim, tylko na różnicę temperatur tła przed nim. To kluczowa kwestia. Dlatego właściwsza jest nazwa PIR (ang. Passive Infra Red) - pasywny czujnik podczerwieni. I właśnie przez to pośrednio wykrywany jest ruch. Czujnik „widzi” promienie podczerwone, czyli wykrywa różnicę temperatur tła. Dlatego „widzi”, gdy człowiek wchodzi do pomieszczenia, gdyż jego temperatura jest inna niż otoczenia. Wchodząc zmieniamy tło widzialne dla sensora. Powszechnie wykorzystywane jest to rozwiązanie w systemach alarmowych, systemach automatycznego załączania oświetlenia i wentylacji.
Rozumiejąc powyższy mechanizm działania czujnika, unikniemy kilku pułapek, w które łatwo wpaść, montując go w niewłaściwym miejscu lub wykorzystując w niewiadomo dlaczego niedziałającej automatyzacji.
Przede wszystkim sensor może nie zadziałać w pomieszczeniu, w którym panuje temperatura zbliżona do temperatury naszego ciała. Wchodząc do takiego miejsca, czujnik nie odnotuje po prostu zmiany temperatury tła. Przykładem takiego pomieszczenia może być np. łazienka (bez okna), gdzie często temperatura jest wyższa niż w pozostałej części mieszkania. Mała dygresja, taki motyw „oszukania” czujnika poprzez dopasowanie temperatur często jest wykorzystywany w filmach. Na pewno pamiętacie scenę z „Predatora” (1987) w której major Alan „Dutch” Schaeffer (w tej roli Arnold Schwarzenegger) ucieka przed agresorem. Chcąc się ukryć przed termowizyjnym okiem drapieżcy z kosmosu, wysmarowuje swoje ciało błotem. Właśnie po to, by „zlać się” temperaturowo z otoczeniem. Trzeba przyznać, że było to bardzo smart.
Niepożądane zadziałanie sensora nastąpi także w naszym domowym zaciszu, np. gdy przez otwarte okno wpadnie zimny podmuch wiatru o temperaturze niższej niż wewnątrz pomieszczenia. Wniosek: w pobliżu otwieranych okien czy drzwi lepiej czujnika nie umieszczać.
Istotnym utrudniającym stosowanie aspektem jest fakt, iż czujniki tego typu nie „widzą” przez szyby. Czyli należy zapomnieć o oczekiwaniu reakcji czujnika na ruch za oknem czy też w kabinie prysznicowej. Właśnie z powodu tego ostatniego, moja żona miała do mnie pretensje, że w XXI wieku musi się kąpać po ciemku… Na szybko rozwiązałem to, wydłużając czas działania oświetlenia, ale o tym będzie dalej.
Prozaiczne automatyczne otwarcie zmywarki podczas suszenia i wydostanie się z niej pary również uruchomi czujnik. Wniosek: nie montować w pobliżu zmywarki.
Kolejne spostrzeżenie jest takie, że jeżeli jesteśmy do takiego czujnika tyłem (plecami) i coś wykonujemy przed sobą, a nie wykonamy większego ruchu – to także się wyłączy, gdyż odnotuje brak ruchu. Więc sugestia – montujmy go od strony „roboczej”, gdzie jest widoczny ruch.
Wykrywanie ruchu opiera się na bardzo precyzyjnym pomiarze temperatury. Każda zmiana temperatury na wyższą lub niższą jest traktowana jako alarm. Głównymi elementami czujnika PIR jest pyroelement (detektor podczerwieni) i soczewka Fresnela lub lustro.
W celu eliminacji tzw. fałszywych alarmów stosuje się bardzo skomplikowane algorytmy i montuje 2 lub 4 pyroelementy na bazie azotku galu (GaN) lub azotanu cezu (CsNO3). Chcąc więc uniknąć opisanych pułapek, powinno się zwrócić na to uwagę i zainwestować niestety w droższe rozwiązania. Te „tańsze” będą miały te przypadłości…
Mają także inną wadę. Chodzi mianowicie o parametr techniczny, o którym się mało wspomina, a który jest bardzo istotny w przypadku chęci wykorzystywania czujnika w automatyzacjach. Tym parametrem jest czas próbkowania, czyli co jaki czas czujnik dokonuje weryfikacji temperatury otoczenia. Inaczej nazywany on jest czasem trwania wyzwolenia czujnika. W tańszych rozwiązaniach (tych mi znanych) jest on ustawiony na sztywno i wynosi np. 1 lub 3 minuty. To oznacza, że np. załączone czujnikiem światło będzie się paliło minimum przez 1 lub 3 minuty. To często może być niepotrzebne. Nawet jeżeli uda Wam się wyłączyć automatyzacją te oświetlenie w czasie krótszym niż 1 lub 3 minuty (automatyzację mają opcję, gdzie można podać czas wyłączenia), to napotkacie kolejny problem, którego już nie obejdziecie. Otóż przez 1 lub 3 minuty czujnik jest wyłączony z użycia, czyli nie załączy w tym czasie oświetlenia, gdy ktoś wejdzie do pomieszczenia. Dlaczego? Bo jak napisałem na początku, czas próbkowania wynosi 1 lub 3 minuty…
Biorąc pod uwagę wszystkie te uciążliwości, spektrum stosowania czujników ruchu w domu mocno się ogranicza. I naprawdę trzeba się nagimnastykować, by je z sensem zastosować. A czasami jest to wręcz niemożliwe. Gdy wreszcie to zrozumiałem i zaakceptowałem, to w końcu żona była zadowolona, że może się wykąpać w cywilizowanych warunkach, tzn. z oświetleniem.
