Capteur de mouvement

 Présentation des capteurs de mouvement

Les capteurs de mouvement, comme leur nom l'indique, sont des composants capables de détecter le mouvement d'êtres humains ou d'objets. Dans la plupart des applications, ces capteurs sont principalement utilisés pour détecter des mouvements humains dans un champ de « vision » spécifique.

Il s'agit d'un appareil électronique capable de convertir les mouvements qu'il détecte en signaux électriques. Le mouvement est détecté en émettant un stimulus puis en détectant les variations du signal réfléchi, ou en recevant les signaux émis par l'objet en mouvement lui-même. Certains déclenchent l'alerte lorsque l'état « normal » (c'est-à-dire immobile) a changé en raison de l'intrusion d'une personne ou d'un objet, tandis que d'autres déclenchent aussi l'alerte lors du rétablissement de l'état normal suite à l'intrusion.

Les systèmes de sécurité dans le monde entier utilisent de manière universelle des capteurs de mouvement pour activer des alarmes et/ou un éclairage automatique, et sont souvent placés à des points d'accès facile au bâtiment tels que les fenêtres et les entrées principales.

La technologie varie d'un type de capteur de mouvement à un autre. Certains utilisent le rayonnement infrarouge, d'autres utilisent des impulsions sonores et fonctionnent de manière similaire au radar, tandis que d'autres sont basés sur des fluctuations dans les vibrations.

Il existe deux grandes catégories de capteurs de mouvement, chacune disposant d'une gamme similaire de technologies différentes. Les capteurs de mouvement local se concentrent sur une zone spécifique et créent une sorte de « barrière électrique » en envoyant un rayon sur un détecteur. Si une personne, un objet ou un animal passe dans ce rayon, ce dernier est bloqué et on considère que la barrière subit une intrusion. La sortie du détecteur change immédiatement et passe par des circuits électriques pour activer un éclairage visible ou infrarouge et/ou une alarme.

Les capteurs de mouvement à zone de détection utilisent un « champ de vision » (FOV) et détectent tous les mouvements qui se produisent dans cette zone. Cette catégorie de capteurs inclut les caméras vidéo de surveillance d'une zone, les capteurs Doppler micro-ondes, les capteurs de mouvement à ultrasons, les capteurs de pas et les capteurs de mouvement infrarouges actifs (AIR, Active Infra-Red) ou passifs (PIR, Passive Infra-Red). Entre ces deux derniers, les capteurs PIR sont de loin les plus courants et sont considérés comme passifs, car contrairement aux capteurs AIR, ils n'émettent pas un rayon dont les perturbations sont mesurées mais reçoivent simplement des rayons IR sous forme de chaleur corporelle.

Les quatre technologies primaires utilisées par les capteurs de mouvement sont : les capteurs PIR, qui n'émettent en eux-mêmes aucune énergie ; les capteurs actifs à ultrasons, qui mesurent l'altération de la réflexion d'impulsions d'ondes ultrasoniques rebondissant sur des objets en mouvement ; les capteurs de mouvement actifs tomographiques, qui mesurent les perturbations d'ondes radio sur de grandes zones et détectent le mouvement à travers des obstacles solides tels que des portes et des murs ; et enfin les capteurs actifs à micro-ondes qui, à l'instar de la version à ultrasons, mesurent des altérations dans des impulsions micro-ondes rétro-réfléchies par un objet ou une personne en mouvement.

 

Historique de la technologie sans fil

Les chercheurs et les ingénieurs exploraient des systèmes précurseurs au radar (le premier système de détection du mouvement à distance) dès le dix-neuvième siècle, mais les nécessités de l'industrie militaire pendant la deuxième guerre mondiale accélérèrent considérablement les développements. La technologie du radar était capable de détecter l'arrivée d'avions ennemis, généralement avant qu'ils ne soient suffisamment près pour tirer, larguer des bombes ou lancer des torpilles.

Toutefois, après la guerre, des applications non militaires du radar commencèrent à être explorées et le premier capteur non militaire au monde fit son apparition grâce à un ingénieur nommé Samuel Bagno, qui baptisa son appareil « alarme à ultrasons ». Cet appareil émettait des ondes ultrasonores dans une pièce et activait une alarme lorsque ces impulsions étaient renvoyées à la source par un objet étranger. L'appareil devint populaire et connut un grand succès commercial.

Dès les années 1970, les capteurs de mouvement utilisant la technologie ultrasonique de Bagno étaient couramment intégrés dans des systèmes d'alarme anti-intrusion et de sécurité ; toutefois, les systèmes de cette époque étaient particulièrement peu fiables et étaient souvent déclenchés par la sonnerie d'un téléphone ou d'une horloge.

Les capteurs soniques ont été en grande partie remplacés dans les années 1980 par une nouvelle génération de capteurs infrarouges. Ils sont désormais largement déployés dans de nombreuses applications au-delà des alarmes anti-intrusion, notamment dans l'éclairage de rue automatique, les portes automatiques, les projecteurs automatiques et même dans l'éclairage de toilettes publiques.

 

Aspects techniques

L’inconvénient majeur de l'utilisation d'une seule technologie dans les appareils de détection du mouvement est le danger des déclenchements intempestifs. Les capteurs de mouvement contemporains sont de plus en plus nombreux à combiner au moins deux technologies différentes, bien que cette solution ne soit pas exempte de désavantages. Par exemple, si les technologies des capteurs PIR et capteurs actifs à micro-ondes sont combinées dans un même appareil, des changements d'intensité dans la lumière ambiante peuvent déclencher de manière intempestive le capteur PIR mais pas le capteur actif à micro-ondes, tandis que le balancement d'une branche d'arbre pourrait déclencher le capteur micro-ondes sans influencer le capteur PIR. Les deux technologies doivent se déclencher simultanément pour qu'un véritable mouvement soit détecté. Cependant, de tels appareils sous-estiment parfois le génie humain : un cambrioleur pourrait « tromper » l'une ou l'autre de ces technologies et s'assurer ainsi que l'alarme ne se déclenche pas, bien qu'une intrusion réelle est en train de se produire.

Cependant, les capteurs PIR sont largement utilisés comme l'un des deux capteurs dans les appareils à double technologie. Pour économiser de l'énergie, les capteurs à micro-ondes peuvent être calibrés de manière à envoyer une impulsion d'ondes uniquement suite à une activation initiale par le capteur PIR. Si un mouvement est aussi détecté par le capteur micro-ondes, l'alarme est déclenchée, mais aucune activation de sécurité ne se produit si ce deuxième capteur ne parvient pas à confirmer le mouvement.

 

Différence entre le capteur de mouvement et les autres capteurs

Bien que des technologies différentes soient utilisées dans les capteurs de mouvement, leur propriété commune est la capacité à détecter un changement dans une zone donnée ou un champ de vision suite à l'intrusion d'un objet en mouvement. Le capteur peut ensuite être câblé électriquement pour activer une alarme, un éclairage ou l'arrêt d'une machine si une pièce mobile est susceptible d'entrer en collision avec un obstacle.