a. Cách nhận biết sự ựột nhập và cảnh báo
Khi gia ựình, cơ quan hay xắ nghiệp bị ựột nhập, tại ựó sẽ có các dấu hiệu sau:
- Có sự chuyển ựộng.
- Hệ thống cửa bị cạy, kắnh vỡ. - Có tiếng ựộng.
- Hệ thống ựiện, ựường dây ựiện thoại bị cắt. Ầ
để phát hiện sự xâm nhập ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên ựể lắp ựặt các hệ thống cảm biến cảnh báo và báo ựộng, kịp thời ngăn chặn nhằm giảm thiểu hậu quả ựáng tiếc.
b. Các loại cảm biến phát hiện ựột nhập
* Cảm biến phát hiện kắnh vỡ: Loại cảm biến này thường ựược thiết kế dưới dạng các module không dây hoặc có dây. đặc ựiểm của loại cảm biến này là phân biệt rất nhạy giữa tiếng ồn bình thường và tiếng kắnh vỡ, ựồ gỗ vỡ, các tiếng ựộng gãy vỡ khác. Tùy vào ựặc ựiểm từng loại mà các cảm biến kắnh vỡ có bán kắnh phát hiện khác nhau.
Hình 2.34. Cảm biến kắnh vỡ
Ưu ựiểm của loại cảm biến này là ựộ chắnh xác và ựộ nhạy cao nhưng hạn chế là chỉ giải quyết ựược một phần là báo ựộng kắnh vỡ, nên ựể mang lại hiệu quả cao thì cần kết hợp với các cảm biến khác. Giá thành sản phẩm cao, là hàng nhập khẩu nên không có linh kiện rời. Do ựó, phương án dùng cảm biến này ựể phát hiện xâm nhập khó khả thi.
Hình 2.35. Camera hồng ngoại
* Cảm biến hồng ngoại phát hiện chuyển ựộng:
được sử dụng ựể gắn ở những vị trắ trên cao, cảm ứng toàn bộ chuyển ựộng trong phòng, cao cấp hơn có thể nhận dạng ựược tiếng bước chân hoặc chó, mèo di chuyển. Cảm biến hồng ngoại dịch chuyển sẽ phát hiện ựược những chuyển ựộng tại vị trắ lắp ựặt và phát tắn hiệu báo ựộng với trung tâm. Ngoài ra, cảm biến hồng ngoại này còn ựược sử dụng với mục ựắch thiết lập như có người bước vào phòng sẽ kắch hoạt hệ thống ựèn tự ựộng sáng.
Trong các phương án ựó thì phương án dùng cảm biến hồng ngoại dịch chuyển là khả thi nhất và hiệu quả tương ựối chắnh xác, tắn hiệu xử lý dễ dàng, giá thành sản phẩm rẻ, nên trong ựề tài này em quyết ựịnh dùng cảm biến hồng ngoại cho hệ thống cảnh báo trộm.
c. Cảm biến hồng ngoại phát hiện chuyển ựộng
c.1. Sơ lược về hồng ngoại
Bức xạ hồng ngoại là bức xạ không thể nhìn thấy ựược bằng mắt thường, nhưng có thể phát hiện ựược có bước sóng trong khoảng từ 0.86ộm ựến 0.98ộm. Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. Bức xạ hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng ựâm xuyên kém. Sóng hồng ngoại có những ựặc tắnh quan trọng giống như ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kắnh, tiêu cự. .). Ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng thường khác nhau rất rõ qua sự xuyên suốt qua vật chất. đối tượng sinh ra nhiệt có thể sinh ra bức xạ hồng ngoại, các ựối tượng như cơ thể người và ựộng vật cũng phát ra bức xạ hồng ngoại và nó bức xạ mạnh nhất với bước sóng 9.4ộm.
c.2. Giới thiệu cảm biến hồng ngoại PIR325 * Cấu tạo
Hình 2.38. Kắ hiệu chân và các kắch thước của PIR325
PIR325 là loại cảm biến hồng ngoại ựược làm bằng một loại vật liệu tinh thể, loại vật liệu này khi ựược tiếp xúc với nhiệt ở dạng bức xạ hồng ngoại thì trên bề mặt nó sẽ xuất hiện một ựiện tắch. Khi số lượng bức xạ hồng ngoại chiếu vào bề mặt tinh thể thay ựổi, số lượng ựiện tắch cũng thay ựổi và sự thay ựổi ựó ựược cảm nhận rất chắnh xác bởi một linh kiện FET tắch hợp trong con cảm biến PIR325. Các yếu tố trong cảm biến rất nhạy cảm với bức xạ hồng ngoại trên một phạm vi rộng, do ựó một bộ phận lọc ựã ựược thêm vào ựể hạn chế bức xạ trong khoảng từ 8 ựến 14ộm, phạm vi này rất nhạy cảm với bức xạ cơ thể con người. * Cách kết nối
Hình 2.39 mô tả cách ựấu nối thông dụng, chân 2 của FET ựược kết nối với Mass thông qua một ựiện trở kéo xuống, giá trị ựiện trở này khoảng 100K và tắn hiệu ựầu ra ựược cho qua bộ khuếch ựại giai ựoạn 2 thông qua một Amplifer nhằm biến ựổi dòng ựiện. Bộ khuếch ựại này thường ựược hạn chế băng thông tới 10Hz ựể loại bỏ nhiễu tấn số cao và sau ựó tắn hiệu này sẽ ựược cho qua một bộ so sánh ựáp ứng cả hai quá trình âm và dương của tắn hiệu ựầu ra. Nguồn ựiện cấp cho chân 1 của FET cũng ựược lọc về ựến 3 - 15V.
Hình 2.39. Sơ ựồ xử lý tắn hiệu PIR325
Cảm biến PIR 325 có 2 phần tử cảm biến ựược ghép với nhau trong một hệ ựiện áp bù. Sự sắp xếp này nhằm mục ựắch hủy bỏ các tắn hiệu sinh ra bởi rung ựộng, thay ựổi nhiệt ựộ và ánh sáng. Mặt trước của bộ cảm biến sẽ nhận ựược tắn hiệu ựầu tiên và tiếp ựến là các bộ phận khác, thể hiện như trên hình 2.40.
Hình 2.40. Vùng nhạy cảm của cảm biến PIR25
Thấu kắnh Fresnel thực chất là một gương Plano Convex bị gập lại ngay trên chắnh bản thân nó, thể hiện rõ như trong hình 2.42 nhằm tạo thành một ống kắnh giữ lại ựặc trưng quang học của nó, nhưng kắch thước nhỏ hơn nhiều và ắt tổn thất trong quá trình hấp thụ.
Hình 2.42. Cấu tạo gương Fresnel
Ống kắnh Fresnel ựược chế tạo bằng vật liệu truyền hồng ngoại phạm vi từ 8 ựến 14ộm. đây là bước sóng nhạy cảm nhất với cơ thể con người. Nó ựược thiết kế sao cho các rãnh của nó phải ựối diện với các phần tử cảm biến hồng ngoại.
Thấu kắnh này có dạng hình tròn với ựường kắnh khoảng 1 inches, có một bắch hình vuông bao quanh với kắch thước là 1.5 inches, bắch hình vuông này ựược gắn liền với gương và tất cả ựược ựắnh trên một bệ thắch hợp.
Mục ựắch của thấu kắnh Fresnel là hội tụ bức xạ hồng ngoại dạng tia song song vào ựúng rãnh nhạy cảm của bề mặt cảm biến, nhằm tạo sự chắnh xác giúp cho bức xạ hồng ngoại không vị phân tán.
* Mạch khuếch ựại tắn hiệu
Vì PIR 325 rất nhạy cảm với bức xạ hồng ngoại sự thay ựổi rất là nhỏ nên tắn hiệu ra của PIR 325 cần ựược xử lý, lọc và khuếch ựại thật kỹ càng, sơ ựồ mạch có dạng như hình:
Hình 2.44. Sơ ựồ mạch khuếch ựại tắn hiệu.
Việc thi công mạch này theo datasheets có vẻ ựơn giản nhưng do thực hiện thi công mạch theo phương pháp thủ công nên việc xử lý nhiễu rất khó khăn mạch hoạt ựộng không ổn ựịnh. để ựảm bảo ựược hiệu quả cao người ta ựã sản xuất dưới dạng các Module tắch hợp, tắn hiệu ra ựã ựược qua bộ khuếch ựại và lọc kỹ càng nên ựảm bảo tắnh ổn ựịnh. Ở ựây, trong ựồ án này em dùng Module PIR HP208.
c.3. Giới thiệu Module PIR:
Hình 2.45. Module HP208
Module này ựã ựược tắch hợp cả hệ thống gương Fresnel có sẵn ựầu vào, ra. * Module này có 3 chân ra, trong ựó:
Chân 1 và chân 2 là hai chân nguồn, chân 1 nối với nguồn ựiện DC từ 3V ựến 24V; chân 2 nối mass.
Chân 3 là chân tắn hiệu ra. * Thông số kỹ thuật của Module
Kắch thước nhỏ, gọn 28x38mm.
điện áp hoạt ựộng: Nguồn DC từ 5V - 24V (có thể thiết kế 3V - 24V).
Dòng ựiện cực máng nhỏ hơn 50ộA.
điện áp ra: Tắn hiệu mức thấp/mức cao là 3.3V.
Thời gian trễ 5s - 18 phút.
Dải nhiệt ựộ hoạt ựộng: -15ỨC - 70ỨC. * Phạm vi hoạt ựộng của gương Fresnel
Hình 2.46. Phạm vi làm việc (góc quét) của module HP208
Khi không có người chuyển ựộng trong vùng quét của cảm biến thì ựiện áp chân Out là 0V, nếu có người chuyển ựộng trong vùng quét của cảm biến thì chân Out có ựiện áp là 3.3V. Dựa vào ựặc ựiểm này, ựể phát hiện có người xâm nhập trong vùng kiểm soát ta kết nối chân Out của cảm biến với chân ngắt ngoài của vi ựiều khiển, khi có người xâm nhập, vi ựiều khiển sẽ phát tắn hiệu báo ựộng.