Detector de movimiento

Un detector de movimiento es un dispositivo eléctrico que utiliza un sensor para detectar movimientos cercanos ( detección de movimiento ). Este dispositivo suele integrarse como componente de un sistema que realiza automáticamente una tarea o alerta al usuario sobre el movimiento en un área. Constituyen un componente vital de sistemas de seguridad, control de iluminación automatizado , control del hogar, eficiencia energética y otros sistemas útiles. Puede lograrse mediante métodos mecánicos o electrónicos . ^{[ 1 ]} Cuando lo realizan organismos naturales, se denomina percepción de movimiento .

Descripción general

Un detector de movimiento electrónico activo contiene un sensor óptico, de microondas o acústico, además de un transmisor. En cambio, uno pasivo solo contiene un sensor y detecta únicamente la señal de objetos en movimiento mediante emisión o reflexión. Los cambios en el campo óptico, de microondas o acústico en las proximidades del dispositivo son interpretados por la electrónica basándose en diversas tecnologías. La mayoría de los detectores de movimiento de bajo coste pueden detectar movimiento a distancias de unos 4,6 metros (15 pies) . Los sistemas especializados son más caros, pero ofrecen mayor sensibilidad o un alcance mucho mayor. Los sistemas de detección de movimiento tomográficos pueden cubrir áreas mucho más extensas, ya que las ondas de radio que detectan tienen frecuencias que penetran la mayoría de las paredes y obstáculos, y se detectan en múltiples ubicaciones.

Los detectores de movimiento se utilizan ampliamente en aplicaciones comerciales. Una aplicación común es la activación de abridores automáticos de puertas en negocios y edificios públicos. Los sensores de movimiento también se utilizan con frecuencia en lugar de sensores de presencia para activar el alumbrado público o la iluminación interior en pasillos, como vestíbulos y escaleras. En estos sistemas de iluminación inteligente, se ahorra energía al encender las luces solo durante el tiempo programado, tras el cual se presume que los ocupantes han abandonado la zona. Los detectores de movimiento pueden formar parte de los sensores de una alarma antirrobo para detectar posibles intrusos. Dichos detectores también pueden activar cámaras de seguridad para grabar posibles intrusiones.

Los controladores de movimiento también se utilizan en consolas de videojuegos como mandos de juego . Una cámara permite utilizar los movimientos corporales visibles externamente para el control, como en los sistemas Wii y Kinect .

Tecnología de sensores

Un detector infrarrojo pasivo montado en una placa de circuito impreso (derecha), junto con un detector fotorresistivo para luz visible (izquierda). Este es el tipo más común en los dispositivos domésticos con detección de movimiento y está diseñado para encender una luz solo cuando se detecta movimiento y cuando el entorno está suficientemente oscuro.

El movimiento se puede detectar monitorizando los cambios en:

Luz infrarroja (sensores pasivos y activos)
Luz visible (sistemas de vídeo y cámaras)
Energía de radiofrecuencia (radar, ^{[ 2 ]} microondas y detección de movimiento tomográfica )
Sonido (micrófonos, otros sensores acústicos)
Energía cinética ( sensores triboeléctricos , sísmicos y de conmutación inercial)
Magnetismo (sensores magnéticos, magnetómetros )
Señales Wi-Fi ( detección Wi-Fi )

Existen varios tipos de detección de movimiento de uso generalizado:

Infrarrojo pasivo (PIR)

Los sensores infrarrojos pasivos (PIR) son sensibles a la temperatura de la piel de una persona mediante la radiación de cuerpo negro emitida en longitudes de onda del infrarrojo medio , en contraste con los objetos de fondo a temperatura ambiente. El sensor no emite energía, de ahí su nombre de infrarrojos pasivos . ^{[ 3 ]} Esto lo distingue, por ejemplo, del ojo eléctrico (que no suele considerarse un detector de movimiento ), en el que el paso de una persona o vehículo interrumpe un haz visible o infrarrojo. Estos dispositivos pueden detectar objetos, personas o animales captando su radiación infrarroja. ^{[ 4 ]}

Mecánico

Las formas más básicas de detección de movimiento mecánico utilizan un interruptor o disparador. Por ejemplo, las teclas de una máquina de escribir emplean un método mecánico de detección de movimiento, donde cada tecla actúa como un interruptor que se activa o desactiva, y cada letra que aparece es el resultado del movimiento de la tecla.

Microonda

Estos dispositivos detectan el movimiento mediante el principio del radar Doppler y son similares a un radar de velocidad . Emiten una onda continua de radiación de microondas , y los cambios de fase en las microondas reflejadas debido al movimiento de un objeto hacia (o lejos de) el receptor dan como resultado una señal heterodina a una baja frecuencia de audio .

Ultrasónico

Un transductor ultrasónico emite una onda ultrasónica (sonido a una frecuencia superior a la que puede oír el oído humano) y recibe reflexiones de objetos cercanos. ^{[ 5 ]} Al igual que en el radar Doppler , la detección heterodina del campo recibido indica movimiento. El desplazamiento Doppler detectado también se produce a bajas frecuencias de audio (para velocidades de marcha) ya que la longitud de onda ultrasónica de alrededor de un centímetro es similar a las longitudes de onda utilizadas en los detectores de movimiento de microondas. Una posible desventaja de los sensores ultrasónicos es que el sensor puede ser sensible al movimiento en áreas donde no se desea cobertura, por ejemplo, debido a reflexiones de ondas sonoras en las esquinas. ^{[ 6 ]} Dicha cobertura extendida puede ser deseable para el control de la iluminación, donde el objetivo es la detección de cualquier ocupación en un área, pero para abrir una puerta automática, por ejemplo, un sensor selectivo al tráfico en el camino hacia la puerta es superior.

Detector de movimiento tomográfico

Estos sistemas detectan perturbaciones en las ondas de radio a medida que se transmiten de nodo a nodo en una red de malla. Tienen la capacidad de detectar en áreas extensas, ya que pueden atravesar paredes y otras obstrucciones. Los sistemas de detección de movimiento por tomografía de radiofrecuencia pueden utilizar hardware específico, otros dispositivos inalámbricos o una combinación de ambos. Otros dispositivos inalámbricos pueden funcionar como nodos en la red de malla tras una actualización de software. ^{[ 7 ]}

Software de cámara de vídeo

Con la proliferación de cámaras digitales de bajo costo capaces de grabar video, es posible utilizar la señal de salida de dichas cámaras para detectar movimiento en su campo de visión mediante software . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Esta solución resulta particularmente atractiva cuando se pretende grabar video activado por la detección de movimiento, ya que no se requiere hardware adicional aparte de la cámara y la computadora. Dado que el campo observado puede estar normalmente iluminado, esto puede considerarse otra tecnología pasiva . Sin embargo, también puede utilizarse junto con iluminación infrarroja cercana para detectar movimiento en la oscuridad , es decir, con iluminación a una longitud de onda indetectable para el ojo humano.

Se necesitan algoritmos más complejos para detectar el movimiento cuando la cámara se desplaza horizontalmente , o cuando se debe detectar el movimiento de un objeto específico en un campo que contiene otros movimientos irrelevantes; por ejemplo, un cuadro rodeado de visitantes en una galería de arte . Con una cámara panorámica, se utilizan modelos basados en el flujo óptico para distinguir entre el movimiento aparente del fondo causado por el movimiento de la cámara y el de objetos que se mueven de forma independiente. ^{[ 10 ]}

Detector de gestos

Los fotodetectores y los elementos de iluminación infrarroja pueden ayudar a las pantallas digitales a detectar movimientos y gestos de las manos con la ayuda de algoritmos de aprendizaje automático. ^{[ 11 ]}

Detectores de movimiento de doble tecnología

Muchos detectores de movimiento modernos utilizan combinaciones de diferentes tecnologías. Si bien combinar varias tecnologías de detección en un solo detector puede ayudar a reducir las falsas alarmas, lo hace a costa de una menor probabilidad de detección y una mayor vulnerabilidad. Por ejemplo, muchos sensores de doble tecnología combinan un sensor PIR y un sensor de microondas en una sola unidad. Para que se detecte movimiento, ambos sensores deben activarse simultáneamente. Esto reduce la probabilidad de una falsa alarma, ya que los cambios de calor y luz pueden activar el PIR (infrarrojo pasivo) pero no el microondas, o las ramas de los árboles en movimiento pueden activar el microondas pero no el PIR. Sin embargo, si un intruso logra engañar al PIR o al microondas, el sensor no lo detectará.

Con frecuencia, la tecnología PIR se combina con otro modelo para maximizar la precisión y reducir el consumo de energía. El PIR consume menos energía que la detección por microondas emisivas, por lo que muchos sensores están calibrados para que, al activarse el sensor PIR, se active también un sensor de microondas. Si este último detecta a un intruso, se activa la alarma.

Véase también

Interruptor crepuscular : encender una lámpara cuando oscurece y apagarla cuando amanece.
Detector de calor , componente sensible al calor que responde a la energía térmica convectiva, por ejemplo, para la detección del calor de un incendio.
Captura de movimiento , seguimiento de movimientos y conversión a formato digital.
Controlador de movimiento para consolas de videojuegos
Pastilla (tecnología musical) , transductor que capta las vibraciones mecánicas producidas por los instrumentos musicales.
Sensor de proximidad , sensor que detecta la presencia de objetos cercanos sin contacto físico.
Cámara remota , cámara colocada en un área donde el fotógrafo no está presente.
Detector de humo , dispositivo que detecta humo, generalmente como indicador de incendio.

Referencias

↑ "detección de movimiento" . Consultado el 26 de enero de 2015 .
↑ Amin, Moeness (14 de septiembre de 2017). Radar para monitoreo en interiores: detección, clasificación y evaluación . CRC Press. ISBN 978-1-4987-8200-5.
↑ Integración de sensores ultrasónicos e infrarrojos pasivos para sensores de detección de usuario de doble tecnología
↑ "Por qué los detectores de movimiento reaccionan a los animales y cómo evitarlo | Blog de Ajax Systems" . Ajax Systems . Consultado el 3 de febrero de 2020 .
↑ "¿Qué es un detector de movimiento ultrasónico? (con imagen)" . Wisegeek.com. 19 de enero de 2016. Consultado el 27 de enero de 2016 .
↑ "Comparación tecnológica de sensores de movimiento" . ecosirius.com . Consultado el 19 de julio de 2014 .
↑ "XANDEM – Detección de personas con redes inalámbricas" . Consultado el 14 de diciembre de 2020 .
↑ Detección de movimiento de vídeo (VMD) Archivado el 23/10/2011 en Wayback Machine
↑ Mecanismos del movimiento visual
↑ Bewley, A., Guizilini, V., Ramos, F., & Upcroft, B. (2014). Segmentación multiinstancia autosupervisada en línea de objetos dinámicos . En Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización (pp. 1296–1303). Hong Kong, China: IEEE. doi : 10.1109/ICRA.2014.6907020
↑ Cho, Youngjun (2014). "Patente estadounidense: Dispositivo electrónico con función táctil de proximidad y método de control del mismo" .

Enlaces externos

Detección de movimiento relacional
www.cs.rochester.edu/~nelson/research
Algoritmos de detección de movimiento en el procesamiento de imágenes
Investigación sobre detección y reconocimiento de movimiento
Explicación de la detección de presencia y ausencia
Vídeo de ejemplo de implementación del algoritmo de detección de movimiento

[1] "detección de movimiento" . Consultado el 26 de enero de 2015 .

[2] Amin, Moeness (14 de septiembre de 2017). Radar para monitoreo en interiores: detección, clasificación y evaluación . CRC Press. ISBN 978-1-4987-8200-5.

[3] Integración de sensores ultrasónicos e infrarrojos pasivos para sensores de detección de usuario de doble tecnología

[4] "Por qué los detectores de movimiento reaccionan a los animales y cómo evitarlo | Blog de Ajax Systems" . Ajax Systems . Consultado el 3 de febrero de 2020 .

[5] "¿Qué es un detector de movimiento ultrasónico? (con imagen)" . Wisegeek.com. 19 de enero de 2016. Consultado el 27 de enero de 2016 .

[6] "Comparación tecnológica de sensores de movimiento" . ecosirius.com . Consultado el 19 de julio de 2014 .

[7] "XANDEM – Detección de personas con redes inalámbricas" . Consultado el 14 de diciembre de 2020 .

[8] Detección de movimiento de vídeo (VMD) Archivado el 23/10/2011 en Wayback Machine

[9] Mecanismos del movimiento visual

[10] Bewley, A., Guizilini, V., Ramos, F., & Upcroft, B. (2014). Segmentación multiinstancia autosupervisada en línea de objetos dinámicos . En Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización (pp. 1296–1303). Hong Kong, China: IEEE. doi : 10.1109/ICRA.2014.6907020

[11] Cho, Youngjun (2014). "Patente estadounidense: Dispositivo electrónico con función táctil de proximidad y método de control del mismo" .

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