İnsan varlığını algılayan sensör

chake · 2013-07-08T11:02:55.0000000+03:00

Merhabalar. Anahtar görevi görmesi için bir sensör kullanmak istiyorum; ilk önce aklıma hareket sensörleri geldi fakat örneğin hareket sensörü ile odaya girdiğim zaman ışığın yanmasını sağlarsam odada kaldığım sürece hareket halinde olmam gerekecek. Sensörler konusunda neredeyse hiç bilgili değilim, soracağım soru tam cahil sorusu gibi gelebilir; baştan affınıza sığınıyorum. Termal sensör diye bir şey var mıdır? Örneğin sensörün görüş açısı içerisinde bulunan cisimlerin sıcaklığının belli bir düzeyin üzerinde olması halinde anahtarı açıp kapatabilecek bir devre mümkün müdür? Şimdiden teşekkür ederim

wert95

Binbaşı

1565 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

chake C kullanıcısına yanıt

aeronics

Binbaşı

1994 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Liu Kang

Binbaşı

1726 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

wert95

Binbaşı

1565 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Guest-CFF28C7FD

Binbaşı

1007 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

.i.

Yarbay

4314 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LOCOO

Binbaşı

1269 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Merhabalar, sorunuzu daha önce yazdığım bir makale ile cevaplamaya çalışayım,

"İnfrared Hareket ve Varlık Sensörlerinin Çalışma Prensibi"

Mutlak sıfırdan (-273.15 °C) yüksek sıcaklıktaki herhangi bir cisim elektromanyetik ışınımı yayar. İnsan vücudundan yayılan ısı da kızılötesi alana girer. Kızılötesi algılayıcılar insan vücudu gibi infrared olarak ışınlanan ısıyı algılar. Bu infrared ısı yayılımı, piro dedektörlü sensörler gibi otomatik cihazlar için uzaktan tetik olarak çok uygundur.

Çevredeki ısı radyasyonu bir segment mercekle gruplanır ve piro detektöre yönlendirilir. Bizlerin sensörlerde gördüğümüz bu mercek aslen Fresnel lenstir. Fresnel lens yoğun bir mercek (lens) tipidir. İlk olarak Fransız fizikçi Augustin-Jean Fresnel tarafından deniz fenerleri için geliştirilmiştir. Tasarım olarak geleneksel tasarıma sahip bir merceğin malzeme kütlesi ve hacim olarak gereksiniminden daha azı ile daha geniş açıklığa ve daha kısa odak uzunluğuna sahiptir. Bir Fresnel lens düz bir levha formunda olduğu bazı durumlarda eşdeğeri geleneksel lenslerden daha ince yapılabilir. Bu özellik infrared hareket ve varlık sensörlerinde kullanımını Sağlar. Bir ışık kaynağından ışığı daha eğik yakalayabilmesi nedeniyle deniz feneri ışığının uzak mesafelerden görünür olmasını sağlar. Mercek zıt yapıda kullanıldığında ise infrared sensörlerin ihtiyacı olan çok uzak ve farklı noktalardaki infrared ışınımın tek odak üzerinde yani piro-dedektör üzerinde odaklanarak elektro-optik yapıda dijital olarak işlenebilmesini sağlar.

Bir kişinin hareketinin infrared dedektör tarafından kaydedilen kızılötesi radyasyon dalgalanmasına neden olması için algılama bölgesi segment lenslerle ayrı alanlara bölünmelidir. Piro-Dedektörün önüne yerleştirilen mercek tarafından üretilen münferit anahtarlama bölgeleri, ısı yayıcı bir cisim önlerine geçtiğinde ısıya duyarlı elemanlarda sıcaklık değişiklikleri üretir. Lens düzenine bağlı olarak, sensör aktif ve pasif noktalar aracılığı ile çevresini belirli bir menzile kadar gözlemler. Arka plandan daha yüksek veya düşük bir yüzey sıcaklığına sahip olan bir nesne (araba) veya canlı varsa, sensör sıcak-soğuk-sıcak dizisini tanımlar. Sensör elemanlarındaki bu sıcaklık değişimleri, bir röleyi anahtarlayan bir elektronik devre ile büyütülür ve kullanılır. Daha yalın ifadeyle algılama alanında bir ısı kaynağı hareket ederse ve bu ısı kaynağı Fresnel lens sayesinde üretilen anahtarlama noktaları arasında hareket ederse ısı radyasyonu değişir ve piro-sensör bir voltaj değişimi yansıtır. Bu voltaj, sensörün elektroniği ve yazılımı tarafından değerlendirilir. Böylece infrared hareket dedektörleri ve/veya varlık sensörleri belirlenen algılama bölgesi içindeki yürüme hareketlerini tespit eder.

İnfrared sensörler montajlarının yapıldığı ortamdaki sıcaklık değerlerine göre performans kaybı ve artırımı yaşayabilirler. Örneğin bir soğuk hava deposunda kullanılan infrared hareket veya varlık sensörü ortam halihazırda çok soğuk olduğu için teknik verilerinde belirtilenden daha uzak menzilde hareket yakalayacaktır. Bunun sebebi ortamdaki sıcaklık ile hareket eden insan veya motorlu taşıtın yaydığı sıcaklık farkının normale kıyasla daha fazla olmasıdır. Ancak tam tersi durumlarda, örneğin yaz aylarında çok sıcak olabilen bir iklimde bulunan yapıda montajlı infrared hareket ve/veya varlık sensörü algılama için denetlediği ortamın sıcaklığının neredeyse insan sıcaklığına yakın olduğu durumlarda iki yüzey arasındaki sıcaklık farkını uzak mesafeden ayırt edemeyeceği için hareket algılama performansında düşüş gözlenir. Bu durum elektro-optik mimarilerinin doğal bir sonucu olarak tüm infrared hareket-varlık sensörlerinde geçerlidir. Bununla beraber STEINEL hareket dedektörlerinde ortam sıcaklığını telafi etmek için (örn. Yaz aylarında) bir elektronik sıcaklık kompansatörü bulunur. Yazılım ile işlenen sonuçlar daha hassas olarak değerlendirilip bir nebze olsa da bu istenmeyen durumun performansa olumsuz etkileri indirgenmeye çalışılır.

Günümüzde aydınlatma kontrolü sektöründe sensör üreticilerinin ortak paydada buluşamadığı, belki de en çok öne çıkan konudur hareket ve varlık sensörleri arasındaki fark. Bu konuda neredeyse tüm üreticilerin kendilerine özgü bir pazarlama argümanı vardır ve görece olarak tüm bu argümanların doğruluğu kabul edilebilir çünkü her üretici aslında aynı yapıda çalışma mantığına sahip olan birbirine çok benzer ürünlere çeşitli tercüme yaklaşımları ile farklı bir ürün anlamı kazandırmaktadır. Ancak tüm bu argümanlar nihai olarak son kullanıcıya sunulduğunda özellikle varlık sensörleri konusunda çeşitli anlam karmaşaları ortaya çıkmaktadır.

Çoğu kullanıcı için varlık sensörü kavramı şunu ifade etmektedir; kullanıcı, aydınlatması ve diğer bağlı sistemleri varlık sensörü ile kontrol edilen bir hacime girdiğinde hiç hareket etmese dahi sensörün onu algılamasını beklemektedir. Ancak gerçekleşecek olan durum şudur; varlık sensörü ilk hareketle aydınlatma ve bağlı sistemleri tetikleyecek ve kendisinin bu devreleri açık tutması için ayarlanan süreyi sayımını başlatmasını sağlayacaktır. Örnek olarak 3 dakika olan bu süre zarfında sensör, algıladığı her harekette bu süreyi sıfırlayarak tekrar saymaya başlayacaktır. Ancak bu 3 dakika içerisinde şu örneğin yaşanması çok olasıdır; bilgisayarınızın ekranında bulunan uzun bir makaleyi çok dikkatlice odaklanarak, hareketsiz bir şekilde okuduğunuzu varsayalım ve çok ufak ta olsa hareket ettiğinizi ancak sensörün bu hareketinizi yakalayamadığınızı düşünün. Teknik olarak beklentimiz ne olurdu? Biz o odada bulunduğumuz için varlık sensörünün aydınlatmaları açık tutması olurdu değil mi? Ancak ne yazık ki yukarıdaki koşullar gerçekleşirse varlık sensörümüzün tam olarak isminden bekleneni yapmadığını bu 3 dakikalık süre içerisinde aydınlatmanızı kapatmasından anlayacaksınızdır.

Bunun temel sebebi aslında varlık sensörü olarak pazarlanan ve satılan ürünlerin tamamının teknik olarak hareket sensörü ile aynı elektro-optik mantıkta algılama yapmasıdır. Evet, çalışma ve işletme koşulları markadan markaya hatta aynı markanın ürünleri arasında bile değişiklik gösterebilir ancak varlık sensörü de hareket sensörü gibi işlevini sürdürebilmek için ayarlanan zaman aşımı süresi içerisinde hareket algılamak zorundadır. Kullanıcı ortamda var olsa dahi hiç hareket etmeden sabit bir şekilde durursa varlık sensörü onu algılayamaz. Bu konuda üretici tarafı kendini anlatmakta zorlayan, kullanıcı tarafından da durumun net şekilde anlaşılmasını zorlaştıran temel sebep aslında “varlık sensörü” kavramına yüklenen anlamdır. Varlık sensörü yurt dışında “presence sensor” ya da “presence dedector” olarak anılmakta ve bu ürünlerin kullanım yeri olarak yürüyüş gibi büyük hareketlerin olmadığı ancak klavye-fare kullanımı gibi küçük çaplı hareketlerin bulunduğu ofis-sınıf gibi yerler tercih edilmektedir. Bunun sebebi varlık sensörlerinin ortamda büyük hareketler olmasa da hareketin algılanma ihtiyacını karşılayan “bulunurluk sensörü” olarak kullanılmasıdır. İronik olan durum ise sensör üretici firmaların bile kimi zaman kendi ülkelerinde bu durumu anlatmakta aynen bizim yaşadığımız problemleri yaşıyor olmasıdır.

Hareket ve varlık sensörü üreten firmaların ürünlerini tanımlamalarında birkaç farklı yöntem göze çarpmaktadır. Örneğin sensörlü aydınlatmanın ve hareket sensörlerinin aydınlatmada kullanımının mucidi olan STEINEL firması ve diğer birkaç firma hareket ve varlık sensörlerini şöyle tanımlamaktadır. Hareket sensörü ortam aydınlatma seviyesi olarak ayarlandığı seviyenin altında bir aydınlık değeri ölçüyorsa ve algılama alanı dahilinde herhangi bir hareket algılarsa aydınlatmaları açacaktır. Ve beklendiği gibi algılama alanı dahilinde gerçekleşen her harekette çalışma süresini sıfırlayarak ortamın kullanım süresi boyunca aydınlık kalmasını sağlayacaktır. Ancak ortama doğal ışık ulaşabiliyorsa ve bu çalışma süresi içerisinde gelen doğal ışık sayesinde sensörün ayarlandığı ortam aydınlık seviyesinin üstünde bir aydınlığa ulaşılırsa genel beklenti olarak sensörün aydınlatmayı kapatmasını bekleriz. Fakat hareket sensörü sadece ilk tetikleme anında ortamında aydınlık kondisyonunu kontrol edip sonra bu kontrolü çalışma süresi bitene kadar inaktif olarak beklettiği için ortam istenilen seviyenin üzerinde aydınlansa da hareket devam ettiği sürece aydınlatmalar açık kalacaktır. Bu durum doğal aydınlığa sahip olmayan veya sahip olsa da kullanım anında çok fazla etkisi görünmeyen mekânlarda, örneğin wc hacimleri, kapalı otoparklar, koridorlar, asansör holleri, merdivenler gibi alanlarda olumsuz bir duruma sebep olmamaktadır, hareket devam ettiği sürece aydınlatmanın açık kalması bu gibi alanlarda kullanıma hitap eden bir uygulama olduğu için sorun yaşanmayacaktır.

Ancak ofis, sınıf, toplantı salonu, çok fazla doğal ışık alan koridor veya galeri holü gibi mekanlarda hareket olsa dahi asıl olarak istenilen sadece yetersiz aydınlatma koşullarında sensörün devreye girmesidir. Yani tam olarak bir önceki paragrafta bahsettiğimiz sebepten dolayı hareket sensörleri bu mekanlarda tasarruf yapmak yerine gereksiz enerji sarfiyatı yapabilmektedir. Bu tarz mekanların aydınlatma yönetimine göre oluşan ihtiyaç sonucu üretilen sensör tipi varlık sensörüdür. Varlık sensörleri de hareket sensörleri gibi belirli bir aydınlatma seviyesi eşiğine göre çalışacak şekilde ayarlanırlar. Bu çalışma kondisyonu için de yine hareket sensörlerinde olduğu gibi bir çalışma süresi ayarlanır ve varlık sensörü uygun koşullar altında algıladığı ilk hareketle bağlı olduğu yükleri devreye alır. İşte bu noktadan sonra varlık sensörünün farkı ortaya çıkacaktır. Varlık sensörü algı alanında bulunan her hareketle aydınlatmayı açık tuttuğu süreyi sıfırlamaktadır ancak hareket sensöründen farklı olarak aynı zamanda ayarlandığı ortam aydınlık seviyesini de sürekli olarak kontrol etmektedir. Ve algı alanında sürekli hareket algılasa dahi bulunduğu ortam daha önce ayarlanan ortam aydınlık eşiğini aştıysa bağlı olduğu yükleri kapatacaktır. Temel olarak pek çok üretici firmanın üretimi olan sensörlerindeki fark budur. Hareket sensörü ilk hareketle tetiklenir ve ayarlandığı süre içerisinde hareket devam ettiği sürece aydınlatmayı açık tutar. Varlık sensörü ise ilk hareket ile tetiklendikten sonra algılama alanı içerisinde hareket devam etse de öncelikli olarak aydınlatma kondisyonunun durumuna göre karar verip yeterli aydınlatma varsa bağlı olduğu aydınlatmayı kapatır.

Bununla beraber alternatif bir sistem benimsemiş üreticilerde de göz ardı edilmemesi gereken bir çalışma yapısı vardır. Bu üreticilerin ürünlerinin hepsi varlık sensörü mantığı ile çalışır. Yani hareket olsa da yeterli ışık varsa aydınlatmayı kapatır. Bu üreticilere göre hareket ve varlık sensörlerinin ayrımı ise hareketin algılanma hassasiyetine dayalıdır. Bu hassasiyet farkı infrared sensörlerin çalışma prensibinde bahsettiğimiz gibi anahtarlama noktaları sayesinde elde edilen çözünürlüğe dayalıdır. Bu çözünürlük Fresnel lensinin yapısı ve kalitesi, elektronik komponentlerin kalitesi ve bu iki yapıyı eşgüdümlü olarak süren yazılımın başarısı ile elde edilir. Bu yapıyı benimsemiş olan firmalar için varlık sensörü kavramı sensörler arasındaki algılama hassasiyetinin farkından ibarettir ve evet, diğer yapıdaki varlık ve hareket sensörleri gibi bu algoritmayla çalışan sensörler de aydınlatmayı açık tutabilmek için ufak ta olsa mutlaka harekete ihtiyaç duymaktadır. Bazı sensör üretici firmalarda ise hareket sensörleri pazarlama seçeneği olarak sadece hareket algılamaya yönelik üretilmiştir. Bu ürünlerin aynı zamanda ortam aydınlığını kontrol etme kapasiteleri yoktur. Bu yapıda üretim yapan firmalar bilinen hareket veya varlık sensörleri gibi çalışan, hem hareketi hem ortam aydınlığı kontrol eden cihazlarına ise multi-sensör vs. gibi açıklanması gereken yeni kavramlar üretir.
Ulaşabildiğimiz market verilerine göre 2016 yılı sonunu baz alırsak dünyanın en hassas infrared varlık sensörü Steinel firması tarafından üretilen IR QUATTRO HD adlı sensördür. Bu sensör 4800 anahtarlama noktasına sahiptir. Bu algılama hassasiyetine rağmen bu varlık sensörü de görevini devam ettirebilmek için ufak ta olsa hareket algılamaya ihtiyaç duyar. Yine aynı market verilerine göre varlık sensörlerinin genelinin sahip olduğu anahtarlama noktası sayısı ortalama 800-1200 arasında değişmektedir. Bir diğer detay olarak hareket sensörlerinin hassasiyetinden bahsedecek olursak yine Steinel üretimi olan ve 40 m çapında hareket algılama kapasitesine sahip olan IS 3360 ürünün de 1416 adet anahtarlama noktası bulunmaktadır. Anlam karmaşasına sebep olabilecek verilerden biri de budur aslında. Pek çok firmanın varlık sensörü olarak üretip yüksek hassasiyetli olarak pazara sunduğu infrared varlık sensörleri 800-1200 bandında anahtarlama noktasına sahipken STEINEL firmasının standart bir hareket sensörü 1416 adet anahtarlama noktası çözünürlüğüne sahiptir bu yüzden sadece sensör hassasiyeti de aslında tek başına varlık sensörü kavramını açıklamaya yeterli olamamaktadır.

Tüm bu veriler ışığında en yüksek hassasiyet beklentisi bulunan wc gibi hacimlerde son kullanıcı haklı olarak en başarılı sensörü kullanma beklentisi içerisine girmektedir. Bunun sebebi ne yazık ki ister varlık ister hareket sensörü olsun montajı yapıldığı alanda kontrol etmesi gereken algılama alanında hassas hareketleri algılayamamasıdır. Son kullanıcı yukarıda bahsettiğimiz bilgi kirliliğinden dolayı wc hacimlerinde varlık sensörü kullanıp üstelik hareket sensörüne kıyasla ciddi bir mali farka da katlanarak kullandığı üründen beklenen verimi alamayınca ne yazık ki tüm sensör altyapılarına önyargı ile yaklaşmaya başlamaktadır.

Örneğin, standart bir wc kübiğinde kullanılabilecek sensör geniş bir algılama alanına ihtiyaç duymaz. Sadece algılaması gereken yer olan maksimum 3m² alanı hassas bir şekilde algılamasına imkan tanıyacak sayıda anahtarlama noktasına ve buna eşgüdümlü başarılı komponent-yazılım ikilisine sahip olması yeterli olacaktır. Günümüzde ne yazık ki yaşadığımız bilgi kirliliğinden dolayı performans ihtiyacından fazlasını sunan ürünlerin wc gibi hacimlerde kullanılması sonucu proje bazında maliyet/performans oranları olumsuz etkiler görmektedir.

Bunu teknik altyapı olarak belirli normlara dayandırmak gerekirse İnfrared hareket ve varlık sensörleri CE sertifikasyonu alabilmek için 2006/95/EC Düşük Voltaj Direktifi(DIN EN 60669-1,DIN en 60669-2-1), 2004/108/EC Elektromanyetik Uyumluluk Direktifi (DIN EN 60669-2-1), 2011/65/EC RoHS Direktifi, 2012/19/EC WEEE Direktifi, 1999/5/EC R&TTE Direktifi (ETSI EN 300 440-1; ETSI EN 300 440-2) gibi ortak direktiflere uyum ve onay sağlayacak şekilde aynı altyapı ile üretilirler. Yani teknik olarak birbirinden farklı olduğunu düşündüğümüz ürünler aslında aynı normlara uygun olarak üretilip aynı kategorilerde değerlendirilmektedir.

Daha geniş açıda bakıldığında infrared sensörler dışında bu yazıda teknolojilerine yer vermediğimiz yüksek frekans(radar), ultrasonik, çift teknolojili (multi,dual) algılama altyapılı varlık ve hareket sensörlerinde de yukarıda bahsettiğimiz algoritmalar geçerlidir. Sadece algılama teknolojisi değişiktir.
Talep edilen, hareket olmasa bile insan varlığını algılayacak varlık sensörü teknolojisi ise günümüzde ulaşılan noktada görüntü işleme teknolojisi ile sunulan sensörlerde bulunmaktadır. Ar&Ge ve prototip üretim aşamasını tamamlamış olan STEINEL HPD 2 İnsan Varlığı Dedektörü bu ihtiyaca cevap sunmayı hedefleyen bir üründür. 2017 yılının 4. Çeyreğinde satışa sunulması beklenen bu ürün kamera bazlı bir sensördür ve yüklü olan insan formu verileri ile anlık olarak izlediği görüntüyü “görüntü işleme algoritmalarını” kullanarak eşleştirmektedir ve teorik olarak mümkün görünen “hareket etmese de insan varlığının algılanması” sonucunu size sunmaktadır. Bu sistem bazı kamera üreticisi markalarda denenmiş ve hali hazırda kullanılsa da STEINEL’in amacı size sadece görüntü işlemedeki farklılıklardan ortaya çıkan yüzdelik verilere göre oluşan tetiklemeleri sunmak değil ortamda bulunan insan sayısını saymak, 5 ayrı bölgeye bölünebilen mekanda hangi bölgede kaç kişinin bulunduğunu bildirmek ve bunları yaparken evcil hayvan veya motorlu araç gibi diğer hareketli objelere tepki vermeden “hareket etmese bile sadece insan” algılama tepkisi vermektir. Evet, gelinen noktada talep edilen ihtiyacı karşılayan “gerçek varlık sensörü” STEINEL HPD 2 olabilir ancak bu teknolojinin her istenilen alanda fiyat/performans olarak kullanılabilmesi için ortak teknolojimizin bir süre daha evrimleşmesini bekleyeceğiz gibi görünüyor…
Genel değerlendirmede bu anlam karmaşası tüm sensör üreticilerinin bir araya gelerek yayınlayacağı bir deklarasyon ile ya da tüm üreticileri kapsayacak bir üretim normuna karar verilmesi ile sonlanacak şeklinde umut edilebilir.

Bu konu ile ilgili çözüm aşamasına ulaşılana dek biz üreticilere düşen görev ise son kullanıcının ihtiyacına yönelik en uygun ürün seçeneklerini bilgi kirliliğine mahal vermeden optimum fiyat/performans aralığında sunmak olacaktır. Unutulmamalıdır ki hareket ve varlık sensörlerinin kullanım hedefleri konfor ve otomasyona çözüm sunmak olsa da temel amaçları enerji tasarrufu sağlamaktır.

Yüce ÖZGÜN
STEINEL GmbH & SAOS Ltd.Şti.

tosuntosun

Binbaşı

1000 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

İnsan varlığını algılayan sensör

Benzer içerikler