I Sensori di Rilevamento di un Impianto Antintrusione, rappresentano elementi di primaria importanza di una Centrale di Allarme. Facendo un paragone con il corpo umano, svolgono lo stesso ruolo di quegli organi tramite il quale, il cervello umano acquisisce dati dall’esterno, in modo da elaborarli, ed infine risponde ad essi in base al tipo di informazione acquisita.  Ma visto che la Centrale di Allarme deve effettuare un operazione di “controllo”, i suoi  ”sensi” devono essenzialmente acquisire informazioni di movimento e/o di spostamento di oggetti e/o persone nell’intorno del sensore stesso.

Nel caso di Sensori Volumetrici (PIR, a Microonda, a Doppia Tecnologia) l’informazione è ottenuta sfruttano principi legati alle onde elettromagnetiche, ed in particolare a quelli legate alle Microonde e/o agli Infrarossi. Anche altri sensori  sfruttano tali principi (Barriere a microonde), mentre altri fanno riferimento ad onde di vibrazione che si propagano in un materiale sotto controllo.

Analizzeremo qui i principi legati alle Microonde.

Una Microonda è un radiazione elettromagnetica (natura ondulatoria e corpuscolare) la cui forma d’onda dipende dal dispositivo che l’ha emessa. In genere, considerando lo spettro delle radiazioni, vengono definite “microonde” radiazioni che presentano una lunghezza d’onda  che va da 1mm a 10cm (ossia quelle che hanno frequenze compresa tra 3GHz a 300GHz). Di seguito viene mostrata un onda elettromagnetica (TEM).

Qui si  mostra la definizione della lunghezza d’onda dell’onda, e si mostra la relazione che lega tale grandezza alla frequenza dell’onda e alla velocità della luce. In particolare, l’onda presenta una velocità di propagazione (nel vuoto) che è pari a c ( velocità della luce).

Vediamo come tali radiazioni vengono utilizzate nei sensori volumetrici.

In genere  tale radiazione viene emessa da un generatore ad alta frequenza posto sulla scheda elettronica. Un esempio è l’utilizzo del  Diodo Gunn come emettitore (e che può essere usato anche come ricevitore) . Il Diodo Gunn è composto da un semiconduttore (Arseniuro di Gallio) a due terminali, drogato  con materiale di tipo N (impurità che presentano un maggior numero di elettroni di conduzione). Esso presenta due zone drogate in modo pesante (N+)  vicino ai terminali, mentre in modo debole nel centro. Per tutta una serie proprietà legate alla meccanica quantistica,  applicando una tensione continua, si genera una radiazione a microonde. Tali radiazioni si distribuiscono nelle vicinanze del sensore.

Per quanto riguarda le tecniche di rilevazione, esse possono essere diverse.

La tecnica tradizionale cerca di saturare l’ambiente sotto controllo impiegando una certa quantità di energia e mantenendo quindi una situazione di equilibrio nell’ambiente. Tale “riempimento” si verifica in fase di accensione del sensore. Nel momento in cui  si registra una variazione di questo stato di equilibrio di energia (movimento all’interno dell’area), il circuito cerca di ripristinare questo stato di quiete immettendo maggior energia, richiedendo un maggior consumo. In questo caso viene rilevata l’intrusione.

Un’altra tecnica è quella che sfrutta l’effetto Doppler.  In questo caso si ha un trasmettitore ed un ricevitore a bordo del sensore.

Il principio base è il seguente.

Il sensore emette la radiazione. La radiazione raggiunge un oggetto. L’oggetto riflette  parte del segnale. Se l’oggetto è fermo, il segnale di ritorno verso il sensore, presenta la stessa frequenza. Ma se l’oggetto si muove lungo la congiungente tra sensore e l’oggetto, cosa accade?.  Effetto doppler.

Ossia, poiché le radiazioni  viaggiano alla velocità della luce nel vuoto, entra in gioco la teoria relativistica, e si considerano le trasformazioni di Lorentz per descrivere tale fenomeno. Ossia si considera il fatto che l’oggetto è in movimento, e che la nuova sorgente di radiazioni (radiazioni riflesse prodotte “dall’oggetto” che è in movimento) invia verso il sensore una radiazione che presenta delle caratteristiche leggermente diverse… la frequenza è “leggermente” cambiata rispetto a quella emessa dal sensore!! In particolare, se l’intruso (“l’oggetto”) si muove verso il sensore , la frequenza della radiazione che ritorna è  più alta, mentre se l’intruso si allontana, è più bassa.

Questa tecnica permette anche di discriminare alcuni falsi allarmi: nel caso di applicazioni all’esterno, permette di distinguere situazioni dovuti ad oscillazioni di  rami e foglie di un albero, da una vera intrusione.

Uno degli aspetti da considerare durante la scelta e l’installazione di un volumetrico e che riguardano l’aspetto delle microonde è la frequenza. Questo perché le microonde hanno la capacità di attraversare muri, porte, … . Ma questo dipende dalla frequenza che a sua volta dipende dalla lunghezza d’0nda dell’onda.  Più uso frequenze più alte,  più la lunghezza d’onda diminuisce, e più la microonda perde questa capacità. Questo è un bene se dobbiamo controllare una stanza e non ciò che è esterno ad essa. E’ vero anche che sensori a doppia tecnologia sfruttano la combinazione  degli infrarossi e della microonda. Ma nel caso della possibilità di metterli in OR (ossia ho un allarme se almeno una delle due tecnologie va in allarme) è bene sempre considerare tale aspetto.

Ci sono poi le Barriere a microonde. Ma di questo parleremo più avanti