Liiketunnistimet – löydä valmistajia ja toimittajia

Liiketunnistimet havaitsevat ihmisten, esineiden tai koneen osien liikkeet määritellyllä tunnistusalueella.

Niitä käytetään valaistuksen, ovien, hälytysjärjestelmien, koneiden toimintojen tai automatisoitujen prosessien ohjaamiseen tarpeen mukaan. Mittausperiaatteesta riippuen ne reagoivat lämpösäteilyyn, sähkömagneettisiin aaltoihin, ultraääniin, optisiin muutoksiin tai magneettisten tai mekaanisten komponenttien liikkeisiin.
Tyypillisiä sovellusalueita ovat rakennusautomaatio, turvateknologia, teollisuusautomaatio, kuljetintekniikka, robotiikka, ajoneuvotekniikka, koneet ja tuotantolaitokset.
Sopivan liiketunnistimen valinta riippuu tekijöistä, kuten liikkeen tyypistä, vaaditusta kantamasta, tunnistuskulmasta, ympäristöolosuhteista ja halutusta lähtösignaalista.
Seuraavassa esitetään yleiskatsaus liiketunnistimien tyypillisistä malleista, sovelluksista, eduista, rajoituksista ja tärkeistä valintaperusteista.

Liiketunnistimien tyypit

Passiiviset infrapunasensorit

Passiiviset infrapunasensorit, jotka tunnetaan yleisesti nimellä PIR-anturit, havaitsevat lämpösäteilyn muutokset valvontakentässään.
Kun henkilö tai lämmin esine liikkuu useiden tunnistusalueiden läpi, vastaanotettu infrapunasignaali muuttuu. Anturi tulkitsee tämän muutoksen liikkeeksi.
PIR-antureita käytetään usein valaistuksen ohjauksessa, hälytysjärjestelmissä ja rakennusautomaatiojärjestelmissä. Ne eivät vaadi aktiivista säteilylähdettä, ja niille on ominaista suhteellisen alhainen energiankulutus.
Niiden toimintaan voivat kuitenkin vaikuttaa pienet lämpötilaerot kohteen ja sen ympäristön välillä tai epäsuotuisat liikesuunnat.

Korkeataajuus- ja tutka-anturit

Korkeataajuusanturit lähettävät sähkömagneettisia aaltoja ja analysoivat niiden heijastumia.
Kun kohde liikkuu tunnistusalueella, heijastuneen signaalin taajuus tai vaihe muuttuu. Tämän avulla anturi pystyy havaitsemaan liikkeen.
Tutka-anturit pystyvät havaitsemaan hyvin pieniä liikkeitä ja voivat toimia myös ohuiden, ei-metallisten materiaalien läpi.
Ne soveltuvat rakennusautomaatioon, automaattioviin, teolliseen läsnäolon tunnistukseen ja mobiilisovelluksiin. Suuri herkkyys voi kuitenkin johtaa siihen, että tunnistetaan myös tarkoitetun alueen ulkopuolella tapahtuvia liikkeitä.

Ultraääniliiketunnistimet

Ultraäänianturit lähettävät ihmiskorvan kuulokynnyksen yläpuolella olevia ääniaaltoja ja analysoivat heijastuneita signaaleja.
Jos heijastusten kulkuajan tai taajuuden muuttuu, anturi havaitsee liikkeen.
Ultraäänianturit havaitsevat jopa pienet liikkeet ja sopivat tiloihin tai suljettuihin alueisiin, joissa optisten anturien tehokkuus on rajoitettua.
Ilmavirrat, suuret lämpötilaerot, ääntä vaimentavat materiaalit tai epäsuotuisat huoneen muodot voivat vaikuttaa tunnistukseen.

Optiset liiketunnistimet

Optiset liiketunnistimet käyttävät näkyvää tai infrapunavaloa liikkuvien kohteiden havaitsemiseen.
Rakenteesta riippuen ne toimivat valosauvojen, heijastavien anturien, kameroiden tai kuvankäsittelymenetelmien avulla.
Yksinkertaiset anturit havaitsevat, keskeytyykö valonsäde. Kehittyneemmät järjestelmät vertailevat kuvatietoja ja pystyvät määrittämään kohteen suunnan, nopeuden, koon tai muodon.
Optisia liiketunnistimia käytetään muun muassa kuljetinjärjestelmissä, kulunvalvontajärjestelmissä, liikenteen seurannassa ja laadunvalvonnassa.

Induktiiviset ja magneettiset liiketunnistimet

Induktiiviset liiketunnistimet havaitsevat liikkuvat metalliesineet sähkömagneettisen kentän muutosten avulla.
Magneettiset anturit reagoivat magneetin tai magneettisen komponentin liikkeeseen.
Näitä antureita käytetään usein mäntien, akselien, hammaspyörien, läppien, ovien ja muiden koneen osien valvontaan.
Ne tarjoavat luotettavan, kosketuksettoman tunnistuksen, mutta edellyttävät metallisia tai magneettisesti havaittavia kohteita.

Kiihtyvyys- ja tärinäanturit

Kiihtyvyysanturit havaitsevat komponentin liikkeen muutokset yhdessä tai useammassa avaruussuunnassa.
Ne voivat havaita käynnistymisen, jarrutuksen, kallistumisen, iskut ja värähtelyt.
Tärinäantureita käytetään erityisesti moottoreiden, laakereiden, pumppujen ja muiden pyörivien koneiden kunnonvalvontaan.
Ne pystyvät tunnistamaan epätavallisia liikkumismalleja ja antavat viitteitä kulumisesta, epätasapainosta tai mekaanisista vaurioista.

Yhdistetyt liikeanturit

Yhdistetyt anturit hyödyntävät useita mittausperiaatteita, kuten passiivista infrapuna- ja korkeataajuustekniikkaa.
Rakenteesta riippuen liike ilmoitetaan vasta, kun molemmat mittausperiaatteet tuottavat yhtenevät tulokset.
Tämä voi vähentää vääriä hälytyksiä tai parantaa erilaisten liikkeiden luotettavaa tunnistusta.
Tällaisia järjestelmiä käytetään usein turvateknologiassa, rakennusautomaatiossa ja vaativissa valvontasovelluksissa.

Liiketunnistimien sovellukset

Kiinteistöautomaatio

Rakennuksissa liiketunnistimet ohjaavat valaistusta, ilmanvaihtoa, lämmitystä ja muita teknisiä laitteistoja todellisen käytön mukaan.
Valaistus voidaan kytkeä päälle automaattisesti, kun henkilö saapuu huoneeseen, ja sammuttaa uudelleen, kun liikkumista ei ole havaittu määritetyn ajan kuluessa.
Tämä parantaa sekä käyttömukavuutta että energiatehokkuutta.

Turva- ja valvontatekniikka

Hälytysjärjestelmissä liiketunnistimet havaitsevat suojatuilla alueilla olevat henkilöt tai ajoneuvot.
Ne voivat laukaista ääni- tai valohälytyksiä, lähettää signaaleja valvontakeskukseen tai aktivoida kameroita.
Ulkokäytössä anturien on kyettävä erottamaan merkitykselliset liikkeet muista vaikutuksista, kuten eläimistä, kasveista, sateesta tai lämpötilan vaihteluista.

Kone- ja laitostekniikka

Koneissa liiketunnistimet valvovat liukukappaleita, akseleita, läppiä, työkaluja ja muita liikkuvia komponentteja.
Niiden avulla voidaan määrittää, onko liike alkanut, päättynyt vai suoritettu oikein.
Havaittuja signaaleja käytetään liikesarjojen ohjaukseen, sijainnin tunnistamiseen, vianmääritykseen tai turvallisuuden valvontaan.

Automaatio- ja kokoonpanotekniikka

Automatisoiduissa tuotantojärjestelmissä liiketunnistimet tunnistavat työkappaleita, kuljetusastioita, tarttujia ja käsittelylaitteita.
Ne tukevat yksittäisten prosessivaiheiden synkronointia ja ilmoittavat puuttuvista, jumittuneista tai virheellisesti liikkuvista komponenteista.
Lyhyet vasteajat ja luotettavat kytkentäsignaalit ovat erityisen tärkeitä koneiden korkeilla syklitaajuuksilla.

Kuljetin- ja logistiikkatekniikka

Liiketunnistimet valvovat kuljetettavia tavaroita kuljetushihnoilla, rullakuljettimilla ja lajittelujärjestelmissä.
Ne havaitsevat tuotteiden liikkeen, ruuhkat, pysähtymiset tai sallittujen etäisyyksien ylitykset yksittäisten esineiden välillä.
Varastojärjestelmissä ne voivat tunnistaa myös ajoneuvot, nostolaitteet ja liikkuvat kuormayksiköt.

Automaattiovet ja kulunvalvontajärjestelmät

Automaattiovissa liiketunnistimet havaitsevat sisäänkäyntiä lähestyvät henkilöt, ajoneuvot tai kuljetusvälineet.
Anturin signaali käynnistää oven avautumisen ja voi myös estää sen sulkeutumisen, kun joku on kulkemassa oviaukon läpi.
Tunnistusalue ja reagointiaika on mitoitettava siten, että kulku on luotettavaa ja turvallista.

Ajoneuvo- ja liikennetekniikka

Ajoneuvoissa ja liikennejärjestelmissä liiketunnistimet havaitsevat ajoneuvojen, ihmisten tai komponenttien liikkeitä.
Niitä käytetään muun muassa pysäköintiapuna, sisätilojen valvonnassa, ovien ohjauksessa, liikennevirran mittauksessa ja esteiden tunnistuksessa.
Liikkuvissa sovelluksissa niiden on usein kestettävä voimakkaita tärinöitä, lämpötilanvaihteluita ja vaihtelevia ympäristöolosuhteita.

Kunnonvalvonta

Kiihtyvyys- ja tärinäanturit valvovat koneita ja laitteistoja niiden käytön aikana.
Tärinän muutokset voivat viitata laakeriongelmiin, epätasapainoon, löystyneisiin komponentteihin tai muihin mekaanisiin vikoihin.
Jatkuva valvonta tukee kunnon mukaan tehtävää kunnossapitoa ja voi vähentää suunnittelemattomia seisokkeja.

Liikeanturien edut

• Ihmisten, esineiden ja koneen osien kosketukseton tunnistus
• Teknisten prosessien automaattinen ohjaus
• Manuaalisen toiminnan tarpeen väheneminen
• Tuki energiatehokkaalle rakennus- ja valaistuksen ohjaukselle
• Liikesarjojen ja koneiden tilan valvonta
• Nopea reagointi muutoksiin tunnistusalueella
• Integrointi ohjauslaitteisiin, hälytysjärjestelmiin ja viestintäjärjestelmiin
• Vikojen, seisokkien ja sallimattomien liikkeiden tunnistus
• Käyttö sisätiloissa, ulkotiloissa ja teollisuuslaitoksissa
• Sopeutuminen erilaisiin etäisyyksiin ja tunnistuskulmiin

Liiketunnistimien rajoitukset

• Passiiviset infrapunasensorit havaitsevat ensisijaisesti lämpösäteilyn muutoksia. Jos henkilö liikkuu suoraan kohti sensoria tai jos lämpötilaero ympäristöön nähden on hyvin pieni, havaitseminen voi olla rajoitettua.
• Korkeataajuiset anturit voivat havaita liikettä ohuiden seinien, ovien tai muiden ei-metallisten materiaalien läpi. Tämä voi aiheuttaa vääriä hälytyksiä tarkoitetun valvonta-alueen ulkopuolella.
• Ilmavirtaukset, avoimet ovet, ääntä vaimentavat pinnat tai epäsuotuisat heijastusolosuhteet voivat vaikuttaa ultraäänisensoreiden toimintaan.
• Optiset anturit vaativat esteettömän näkymän tunnistusalueelle. Pöly, lika, sumu, ympäristön valo tai piilossa olevat esineet voivat heikentää niiden suorituskykyä.
• Liikkuvat kasvit, eläimet, verhot, koneen osat tai lämmönlähteet voivat aiheuttaa tahattomia laukaisuja anturityypistä riippuen.
• Monet liiketunnistimet eivät tunnista täysin liikkumattomia ihmisiä tai esineitä. Sovellukset, joissa tarvitaan läsnäolon tunnistusta ilman selkeää liikettä, vaativat herkempiä läsnäolotunnistimia tai yhdistettyjä järjestelmiä.
• Liiketunnistin ei korvaa täydellistä turvajärjestelmää tilanteissa, joissa koneet tai liike aiheuttavat vaaran. Turvallisuuteen liittyvät sovellukset edellyttävät asianmukaisesti testattuja komponentteja.

Tärkeitä valintaperusteita liiketunnistimille

Tunnistettavan liikkeen tyyppi

Ensimmäinen vaihe on määritellä, onko tunnistettavana ihmisiä, ajoneuvoja, työkappaleita, koneen osia vai tärinää.
Myös liikkeen suunta, nopeus, kohteen koko ja lämpötilaero ympäristöön nähden vaikuttavat mittausperiaatteen valintaan.
Erittäin hitaat tai vähäiset liikkeet asettavat erilaisia vaatimuksia kuin nopeat kuljetus- tai koneen liikkeet.

Tunnistusalue ja -etäisyys

Vaadittu kantama riippuu valvottavan alueen koosta.
Enimmäisetäisyyden lisäksi on otettava huomioon tunnistuskulma, tunnistusalueen muoto ja mahdolliset sokeat kulmat.
Anturi on sijoitettava siten, että merkitykselliset liikkeet havaitaan luotettavasti, mutta viereiset alueet suljetaan pois mahdollisimman pitkälle.

Herkkyys ja reagointikäyttäytyminen

Suuri herkkyys mahdollistaa pienten liikkeiden havaitsemisen, mutta voi myös lisätä väärien laukaisujen riskiä.
Reaktioajan on sovittava kyseiseen prosessiin. Automaattiovet ja nopeat koneiden liikesarjat vaativat lyhyempiä reaktioaikoja kuin yksinkertaiset valaistuksen ohjaukset.
Säädettävissä olevissa antureissa herkkyyttä, sammutusviivettä ja kytkentärajaa voidaan usein mukauttaa.

Asennuspaikka

Seinät, hyllyt, koneiden kotelot, lasilevyt ja muut esteet voivat vaikuttaa tunnistusalueeseen.
Asennuskorkeus ja suuntaus on sovitettava mittausperiaatteeseen ja tarkoitettuun liikkeeseen.
PIR-antureilla liike tunnistusalueiden poikki havaitaan yleensä luotettavammin kuin suora liike kohti anturia.

Ympäristöolosuhteet

Lämpötila, kosteus, pöly, sateet, auringonvalo, tärinä ja sähkömagneettiset häiriöt voivat vaikuttaa laitteen suorituskykyyn.
Ulkotiloissa ja teollisuusympäristöissä tarvitaan sopiva suojausluokka, kestävä kotelo ja riittävä lämmönkestävyys.
Hygieenisissä, syövyttävissä tai räjähdysvaarallisissa ympäristöissä saatetaan tarvita erityismateriaaleja ja hyväksyntöjä.

Lähtösignaali ja liitännät

Liiketunnistimet voivat tuottaa relekoskettimia, transistorilähtöjä, analogisia signaaleja tai digitaalisia tiedonsiirtotietoja.
Lähtösignaalin on oltava yhteensopiva ohjauslaitteen, kiinteistöautomaatiojärjestelmän, hälytysjärjestelmän tai arviointiyksikön kanssa.
Verkotetuissa sovelluksissa saatetaan tarvita kenttäväylä-, langattomia tai Ethernet-liitäntöjä.

Virtalähde ja energiankulutus

Virransyötön on oltava yhteensopiva olemassa olevan asennuksen kanssa.
Verkkovirralla toimivien anturien lisäksi on saatavilla paristokäyttöisiä ja vähän energiaa kuluttavia langattomia antureita.
Paristokäytössä on otettava huomioon kantama, lähetystaajuus, lämpötila ja haluttu käyttöikä.

Parametrisointi ja vianmääritys

Säätömahdollisuuksien ansiosta anturit on helppo sovittaa eri tiloihin, kohteisiin ja liikesarjoihin.
Anturista riippuen voidaan määrittää kantama, herkkyys, kytkentäviive, sammutusviive ja tunnistusalueet.
Diagnostiikkatoiminnot helpottavat käyttöönottoa ja voivat ilmoittaa likaantumisesta, tiedonsiirtovirheistä tai signaalihäiriöistä.

Yhteenveto

Liiketunnistimet havaitsevat ihmisten, esineiden tai koneen osien liikkeitä ja tuottavat signaaleja ohjausta, valvontaa ja automaatiota varten.
Käyttötarkoituksesta riippuen käytetään passiivisia infrapuna-, korkeataajuus-, ultraääni-, optisia, induktiivisia, magneettisia tai kiihtyvyyteen perustuvia mittausperiaatteita.
Tärkeimpiä valintaperusteita ovat liikkeen tyyppi, kantama, tunnistuskulma, herkkyys, vasteaika, ympäristöolosuhteet ja liitännät.
Kunkin mittausperiaatteen rajoitukset on otettava huomioon suunnittelun ja asennuksen yhteydessä, jotta vältetään virheelliset laukaisut ja tunnistamattomat kohteet.

Liiketunnistimia on saatavilla useilta valmistajilta ja toimittajilta. Kattavat tiedot liiketunnistimien valmistajista ja toimittajista ympäri maailmaa löytyvät Exportpages-sivustolta.