Dans les locaux publics ou sur le lieu de travail, il est fréquent que personne ne prenne la responsabilité d’éteindre la lumière une fois qu‘il fait assez jour. Les luminaires restent donc allumés inutilement. Ou les locaux sont éclairés en permanence bien que personne n‘y séjourne ni ne profite de l’éclairage. L’utilisation de détecteurs de mouvement ou de présence permet d’éviter de tels scénarios.
Les détecteurs de mouvement
commutent les luminaires et la plupart sont équipés d’un mesurage simple de la luminosité. Quand il détecte un mouvement, l’appareil mesure en même temps la luminosité. Si elle passe en-dessous d’un seuil donné, la lumière s‘allume.
Puis le luminaire reste allumé aussi longtemps que le détecteur de mouvement détecte du mouvement, même si la luminosité change. Un nouveau mesurage de la luminosité n’a lieu qu’une fois que la lampe aura été éteinte.
Les détecteurs de mouvement sont conçus pour détecter des mouvements dans l‘espace, tels que les effectuent les humains en train de marcher ou les objets et véhicules en mouvement.
Les détecteurs de présence
Ils ont par ailleurs la capacité d’automatiser d’autres fonctions, comme la commande de la ventilation, du chauffage ou des stores.
Les détecteurs de présence sont capables de détecter même des mouvements infimes, tels qu’on les effectue par exemple en étant assis au bureau. Les lentilles spéciales divisent le champ de vision du pyrodétecteur en un grand nombre de zones actives et passives avec plusieurs milliers de zones de commutation et en augmentent du coup la sensibilité.
Les détecteurs de présence conviennent à l’intégration dans des systèmes d’immotique.
Comment fonctionnent les détecteurs de mouvement et de présence ?
Les détecteurs de mouvement et de présence reconnaissent les ondes soit électromagnétiques soit sonores et sont différenciés par la plage de fréquence dans laquelle ils sont paramétrés.
Nous distinguons les types que voici :
- – Les détecteurs à capteur infrarouge passif (PIR)(longueur d’onde ≈ 9 µm)
- – Les détecteurs à capteur haute fréquence (HF) (longueur d’onde 6 à 10 cm)
- – Les détecteurs ultrason (longueur d’onde 0.3 à 17.5 mm)
Les ondes électromagnétiques n‘ont besoin d’aucun médium tandis que la propagation des ultrasons dépend du médium air. Les ultrasons sont environ un million de fois plus longs que les ondes électromagnétiques.
Une lentille spéciale additionnelle divise le champ de vision du détecteur PIR en surfaces actives et passives pour lui permettre de détecter le mouvement.
L’effet obtenu avec une lentille à segments est à peu près celui-ci : Le capteur est monté derrière une barrière de jardin dont les lattes seraient les surfaces passives et l’arrière-plan la surface active.
Détecteurs de proximité infrarouge (PIR)
Nous percevons les rayons infrarouges sous forme de chaleur. Ils n’ont besoin d’aucun médium pour se propager. Le rayonnement infrarouge émis par le soleil traverse le vide de l’univers puis il réchauffe notre planète. Des domaines d’utilisation technique de ces rayons dans les lampes infrarouges sont le bien-être et l’élevage de petits animaux.
Chaque objet dont la température est supérieure au zéro absolu de -273 °C émet du rayonnement thermique que les capteurs PIR perçoivent. Ils sont optimisés au moyen de filtres idoines pour la plage infrarouge partielle correspondant au rayonnement thermique des êtres vivants ou à une longueur d’onde de ≈ 9 µm.
La chaleur est détectée à l‘aide de cristaux pyroélectriques. Ces cristaux absorbent les ondes infrarouges auxquelles ils sont exposés et se réchauffent. Le changement de température modifie la polarisation électrique, ce qui génère des charges superficielles. Tout changement du rayonnement thermique modifie le potentiel électrique. La différence de potentiel qui en résulte devient alors détectable à l’aide d’électrodes sur les arêtes des cristaux.
Or, pour que les cristaux pyroélectriques génèrent un signal, il faut une différence de température d’au moins 2 °C entre la température ambiante et l’objet détecté. La force du signal généré dans le cristal pyroélectrique augmente avec la différence de température.
Les jours d’été très chauds, quand la température ambiante égale quasi la température corporelle, les capteurs PIR deviennent incapables de détecter de manière fiable un être vivant.
Il se passe des phénomènes semblables en hiver. Si la différence de température entre l’humain et l’environnement est en théorie très grande, les vêtements isolants en empêchent la détection.
Aussi les poussières, les fumées et les vapeurs diminuent la sensibilité des détecteurs PIR, car le contact visuel nécessaire à leur fonctionnement fiable ne souffre aucune entrave.
Une lentille spéciale additionnelle divise le champ de vision du détecteur PIR en surfaces actives et passives pour lui permettre de détecter le mouvement.
L’effet obtenu avec une lentille à segments est à peu près celui-ci : Le capteur est monté derrière une barrière de jardin dont les lattes seraient les surfaces passives et l’arrière-plan la surface active.
L’effet obtenu avec une feuille de verre lenticulaire est à peu près celui-ci : Le capteur regarde à travers une tôle perforée, la tôle étant la surface passive et l’arrière-plan la surface active.
Le déplacement des surfaces actives est identifié comme mouvement par le détecteur. Plus les zones actives et passives sont nombreuses, plus le détecteur est sensible.
Les détecteurs PIR perçoivent parfaitement les mouvements perpendiculaires au détecteur, car ils activent des zones sans cesse différentes. Les mouvements dans l‘axe du détecteur, en revanche, ont des effets moindres sur les surfaces actives. Ils sont de ce fait perçus de façon fiable seulement à partir d’une proximité donnée.
Autant que possible, il faut positionner le détecteur PIR de telle façon que les personnes traversent sa trajectoire optique.
Pour éviter les déclenchements intempestifs, il faut placer les détecteurs PIR de telle façon que le rayonnement solaire direct et indirect ne puisse pas les influencer.
Détecteurs HF
Au contraire des détecteurs PIR qui enregistrent passivement le rayonnement thermique, les détecteurs HF émettent activement des ondes électromagnétiques de haute fréquence en évaluant les réflexions totales par les objets métalliques, ou les réflexions partielles par les objets contenant beaucoup d’eau, comme les êtres humains.
Si ces ondes aboutissent sur des objets immobiles, elles sont réfléchies sans modification. Si un objet se déplace en direction du détecteur, les ondes de l’écho sont comprimées et la fréquence change. C’est en détectant les changements de fréquence de l’écho que le détecteur conclut au mouvement.
Nous connaissons le phénomène de l’effet dit de Doppler dans la plage des ondes audibles : Une ambulance s’approche sirène hurlante. Le son est aigu tant que le véhicule est en approche et devient de plus en plus grave dès que le véhicule s’éloigne. L’objet en mouvement pousse devant lui les ondes sonores, raccourcissant la fréquence et nous faisant entendre un son plus aigu.
Les détecteurs HF sont extrêmement sensibles. Tellement qu’à l’extérieur ils détecteraient même une feuille en train de tomber et y réagiraient. C’est la raison pour laquelle les détecteurs HF ne s’utilisent qu’en intérieur. Les offreurs travaillent avec acharnement sur les solutions d’extérieur.
À la différence des ondes infrarouges, les ondes électromagnétiques sont capables de traverser au moins en partie les obstacles tels que le brouillard, les poussières ou encore le verre et les murs. Elles ne sont pas davantage influencées par la température ambiante.
Les détecteurs ultrasons
Les détecteurs ultrasons fonctionnent à l‘identique des détecteurs HF, à la différence près qu’ils émettent des ondes sonores inaudibles pour l’humain au lieu des ondes électromagnétiques. Pour se propager, les ondes sonores ont besoin du médium air. Le détecteur ultrason calcule la distance jusqu’aux objets d’après le temps que met le signal pour être capté sous forme d’écho. Si le temps de retour de deux signaux consécutifs est différent, le détecteur conclut au mouvement. Les détecteurs ultrason sont fréquemment utilisés pour surveiller des locaux.