Motion Sensor (โมชั่นเซ็นเซอร์ ) หรือ PIR (Passive infrared sensor) คืออะไร

หากท่านยังไม่เคยทราบเรื่องราวของมันในทุกแง่มุมมันอาจจะทำให้ท่านสับสนได้พอสมควรทั้งนี้เพราะ motion sensor แท้จริงแล้วมันควรใช้เรียกตัวตรวจจับแบบ microwave เพราะมันทำงานโดยการจับความเคลื่อนไหวที่เรียกว่า motion โดยตรง อย่างไรก็ดีเรามักจะพบว่าเกินกว่า 50% ของตัวตรวจจับที่เรียกว่าโมชั่นเซ็นเซอร์มักจะเป็นชนิด PIR (Passive infrared sensor) คือตัวตรวจจับคลื่นความร้อนอินฟราเรดเสียมากกว่า เหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะต้นทุนในการผลิต PIR จะถูกกว่า Microwave sensor และการที่จะนำ Microwave sensor มาใช้เพียงอย่างเดียวจะเกิด false alarm ง่ายมากจึงต้องใช้ PIR ร่วมด้วยเสมอจึงยิ่งทำให้ต้นทุนการผลิต Microwave sensor แพงมากขึ้นไปอีก

เฉพาะในเรื่องของตัวครวจจับแบบไมโครเวฟเองก็มีเรื่องต้องพิจารณาอยู่เช่นคลื่นความถี่ที่นำมาใช้กันก็บ่งบอกถึงคุณภาพเพราะไมโครเวฟที่ดีคลื่นความถี่จะสูงกว่าธรรมดา(ระดับGHZ ขึ้นไป) นอกจากนั้นคลื่นไมโครเวฟจะยังกระจายไปรอบทิศทางจึงต้องหาทางจำกัดให้คลื่นพุ่งตรงหปยังทิศที่ต้องการเท่านั้น นั่นหมายความว่าการติดตั้งตัวตรวจจับไมโครเวฟที่มีคลื่นความถี่เดียวกันในบริเวณใกล้กันจะเกิดความเสี่ยง false alarm สูงเพราะคลื่นยิงเข้าหากันเอง การติดตั้งตัวตรวจจับแบบไมโครเวฟมากกว่า 1ตัวขึ้นไปจึงต้องเลือกคลื่นความถี่ที่ไม่ซ้ำกันเลย

อย่างที่กล่าวไว้ในตอนแรกว่าตัวตรวจจับแบบไมโครเวฟจะนำมาใช้ตรงๆไม่ได้ต้องนำระบบตรวจจับแบบอินฟราเรดมาช่วย confirm ด้วยเสมอเราจึงได้ยินสินค้าที่ถูกเรียกว่าตัวตรวจจับแบบ dual tech ซึ่งหมายถึง dual technologies นั้นเอง ตัวตรวจจับชนิดนี้จะมีระบบ microwave และ passive infrared receiver (PIR) อยู่ในตัวเดียวกัน ในยุคแรกๆของการนำมาใช้มันได้รับการยอมรับว่ามีความแม่ยยำสูงกว่าตัวตรวจจับชนิดอินฟราเรดเพียงอย่างเดียว แต่เนื่องจากตัวตรวจจับแบบไมโครเวฟมีราคาค่อนข้างสูงจึงทำให้ตัวตรวจจับแบบอินฟราเรดเพียงอย่างเดียวยังคงได้รับความนิยมอยู่

ในปัจจุบันผู้ผลิตตัวตรวจจับอินฟราเรดได้คิดค้นเทคโนโลยีมากมายหลายอย่างเพื่อเสริมความสเถียรและปลอดภัยจาก false alarm มายิ่งขึ้นอย่างน้อยที่สุดเราจะพบว่าวงจรภายในได้พัฒนามาเป็นดิจิตอลกันเกือบหมดแล้วส่วนเทคนิคอื่นๆก็อยู่ที่แต่ละค่ายจะนำมาใส่เพิ่มเข้าไป ยิ่งในปัจจุบันตู้ควบคุมได้เพิ่มเทคนิคในการป้องกัน false alarm เสริมเข้าไปอีกด้วยยิ่งทำให้ตัวตรวจจับที่แสนธรรมดาแบบอินฟราเรดทำงานได้ดีมากขึ้นไปอีก สิ่งที่ตู้ควบคุมส่วนใหญ่มีให้คือเงื่อนไข double knock และหรือ confirm alarm นั่นเอง

การทำงานของเครื่องตรวจจับแบบพาสซีพอินฟราเรด

เนื่องจากเทคโนโลยีในระบบอิเล็คทรอนิคส์ได้ก้าวหน้ารวดเร็วมากการผลิตพาสซีพอินฟราเรดสามารถทำได้ด้วยเครื่องจักรอันทันสมัยผลิตได้รวดเร็วและประหยัดต้นทุนได้มาก พาสซีพอินฟราเรดส่วนใหญ่จึงหันมาใช้ระบบดิจิตอลเพราะสามารถใส่เงื่อนไขการทำงานได้มากกว่าและทำให้มีความแม่นยำในการตรวจจับสูงกว่าระบบอนาล็อก เครื่องตรวจจับแบบพาสซีพอินฟราเรดจะส่งลำแสงออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงผ่านเลนส์ที่ติดอยู่บนหน้าอุปกรณ์ทำให้แสงกระจายไปในทิศทางและตามรูปแบบที่ต้องการตามภาพ

จะเห็นได้ว่าพาสซีพอินฟราเรดส่วนใหญ่จะมีมุมกระจายแสง 90° จึงเหมาะกับการติดตั้งบนมุมห้องซึ่งทำให้การกระจายแสงในระยะ 10-15 เมตรจะสามารถครอบคลุมพื้นที่ได้หมดทั้งห้อง ในส่วนของตัวลำแสงเองจะถูกเลนส์แบ่งให้กระจายออกไปเป็นระดับตั้งแต่บนสุด กลาง และล่างตามที่เห็นในภาพจะเห็นว่ามวลรวมของห้องแทบจะถูกลำแสงกระจายไปทั้งหมดและนั่นทำให้การครอบคลุมด้วยลำแสงแบบนี้เรียกว่า volumetric อย่างไรก็ดีข้อลำแสงพาสซีพอินฟราเรดนี้จะไม่ทะลุผ่านผนังกำแพงและกระจกดังนั้นเมื่อมีการจิดตั้งท่านต้องตรวจสอบด้วยว่าภายในห้องมีอะไรบดบังลำแสงหรือไม่

นอกจากเลนส์ชนิดระจายลำแสงแล้วยังมีเลนส์แบบม่านลำแสงเพื่อเอาไว้ใช้ในบ้านหรืออาคารที่ต้องการป้องกันเฉพาะทางเข้าออกเท่านั้น การใช้เลนส์แบบนี้จะช่วยให้ผู้อยู่อาศัยสามารถเดินไปมาในพื้นที่ได้โดยไม่ถูกตรวจจับจากลำแสงพาสซีพอินหราเรด นอกจากนี้การใช้เลนส์ม่านลำแสงยังเหมาะกับช่องว่างที่เป็นทางผ่านเช่นห้องโถงเป็นต้น ข้อควรจำคือพาสซีพอินฟราเรดเป็นเครื่องตรวจจับสำหรับใช้ภายในอาคารหรือบ้านอยู่อาศัยเท่านั้นไม่เหมาะกับการนำมาใช้ภายนอกเพราะจะทำให้ประสิทธิภาพการตรวจจับลดไปเป็นอันมาก

ในเรื่องของการตรวจจับพาสซีพอินฟราเรดจะเริ่มต้นการทำงานในครั้งแรกด้วยการเก็บข้อมูลของอุณหภูมิภายในห้องก่อนและเมื่อห้องมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยอุปกรณ์ภายในจะวิเคราะห์ค่าตามพารามีเตอร์ที่ตั้งไว้เพื่อป้องกันการเกิด false alarm การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมินี้ยังมีเรื่องของคาบเวลามาเกี่ยวข้องด้วยเพราะในคาบเวลาหนึ่งเมื่อมีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิห้องแต่เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างช้าจนไม่สัมพันธ์กับคาบเวลาที่ได้ตั้งไว้ก็จะยังไม่สั่งให้เกิดสัญญาณเตือนภัย ต่อเมื่อมีผู้บุกรุกซึ่งเป็นบุคคลผ่านเข้ามาจนทำให้เห็นได้ชัดว่าอุณหภูมิของห้องเปลี่ยนไปอย่างฉับพลัน เช่นในสภาพปกติอุณหภูมิของห้องอยู่ที่ 30° เมื่อขโมยเข้ามาในห้องอุณหภูมิได้ขยับขึ้นเป็น 37° อย่างรวดเร็วเมื่อประมวลผลกับเงื่อนไขที่กำหนดไว้แล้วอยู่ในองค์ประกอบที่เชื่อได้ว่าเป็นการบุกรุกตัวอุปกรณ์พาสซีพอินฟราเรดก็จะสั่งให้ส่งสัญญาณเตือนภัยทันที

ในความเป็นจริงแล้วตัวตรวจจับแบบนี้ต้องเจอโจทย์ที่ยากกว่านี้อีกนานับประการเช่นเมื่ออุณหภูมิในห้องสูงขึ้นจนใกล้เคียงกับร่างกายคน หรือสูงกว่านั้น(เช่น 40°) และหรือมีแสงรบกวนจากภายนอก เมื่อมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวนเช่นฟ้าผ่าฟ้าร้อง หม้อแปลงระเบิดจะทำอย่างไรไม่ให้เกิด false alarm ทั้งหมดนี้จะต้องมีวงจรคอยกลั่นกรองและแก้ไขอยู่ครบถ้วน จึงไม่แปลกเลยที่เครื่องตรวจจับแบบพาสซีพอินฟราเรดที่มีคุณภาพไม่ดีจะเกิดปัญหาบ่อยในหน้าฝนเพราะมีฟ้าร้องและปัญหาจากหม้อแปลงมารบกวนอยู่บ่อยๆ นียังไม่รวมตอนสภาพอากาศร้อนกันแบบจัดๆแบบประเทศไทย ช่วงเวลากลางวันที่อุณภูมิในบ้านขึ้นสูงทะลุ 38° เครื่องตรวจจับแบบพาสซีพอินฟราเรดดูจะทำงานเฉื่อยชากันไปเกื่อบหมดเพราะอุณหภูมิมนุษย์กับอุณหภูมิข้องใกล้กันจนตัวตรวจจับแยกไม่ค่อยออกนั่นเอง ส่วนใหญ่แล้วสินค้ายี่ห้อที่มีมาตรฐานสูงๆจากยุโรปจะมีวงจรแก้ไขปัญหานี้ไว้แล้ว จะเห็นได้จากสินค้ายี่ห้อหนึ่งได้ระบุไว้ชัดเจนว่ารุ่นดังกล่าวจะขายสำหรับประเทศในแถบร้อนเท่านั้น และเนื่องจากสินค้ายี่ห้อนั้นๆได้จำห่ายไปยังหลายประเทศทั่วโลกจึงต้องมีการศึกษาและทดสอบกันเป็นเวลานานว่าสามารถใช้งานได้โดยไม่ก่อปัญหาให้กับผู้ใช้ในแต่ละประเทศนั้นๆ

ข้อคิดเห็นจากการใช้งานจริง

จากประสบการณ์ในการใช้งานจริงลูกค้าที่ติดตั้งแบบตัวตรวจจับแบบอินฟราเรดที่มีวงจรดิจิตอลเพียงอย่างเดียวและตั้งค่าตู้ควบคุมให้ทำงานแบบ double knock ไม่เคยมีปัญหาจาก false alarm เลยแม้แต่ครั้งเดียวหากจะมีปัญหาก็เกิดจากอินฟราเรดเสียแต่ไม่ใช่เพราะจับผิดพลาด แต่ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูงและต้องมีการตรวจจับที่รวดเร็วจะหันมาใช้ตัวตรวจจับชนิดดอนฟราเรดร่วมกับไมโครเวฟ (dual tech)ทั้งหมดส่วนใหญ่สถานที่ติดตั้งมักเป็นธนาคาร กระทรวง ร้านทอง และห้องการเงินเป็นต้น

ขอพูดในส่วนของข้อเสียของตัวตรวจจับแบบอินฟราเรดให้ท่านทราบในบางข้อนั่นคือเมื่อมันเริ่มเสื่อมสภาพอันเนื่องจากผ่านการใช้งานยาวนานอาการของมันค่อนข้างจะแสดงออกในลักษณะจับไวขึ้นเรื่อยๆ (ไม่ใช่จับช้าลงเรื่อยๆเหมื่อนที่บางท่านเข้าใจ) โดยเฉพาะในฤดูฝนที่มีความชื้นสูงและฝนฟ้าคะนองเกิดบ่อยๆตัวตรวจจับชนิดอินฟราเรดที่ใช้งานมานานอาจเตือนภัยผิดพลาดได้ง่าย การมีกระไฟกระชากในระบบเช่นหม้อแปลงของการไฟฟ้ามีปัญหาก็มักเป็นสาเหตุของ false alarm ได้เสมอ

ในหลายหมู่บ้านที่แถมระบบสัญญาณกันขโมยให้ลูกค้ามักติดตั้งแต่ระบบแม่เหล็กเพื่อป้องกันประตูหน้าต่างเพียงอย่างเดียว (ราคาของอินฟราเรดอาจเป็นปัจจัยด้วยเช่นกัน)หากพูดถึงการใช้งานจริงก็สามารถยอมรับได้ หากแต่การใช้ตัวตรจจับแบบอินฟราเรดมาช่วยเสริมหร้อมกับทำ confirm alarm จะยิ่งสมบูรณ์ที่สุดเพราะท่านจะได้ระบบที่มีความคุ้มครองถึงสองชั้นและพร้อมกันนั้นยังมีความแม่นยำจากการเช็คว่าแม่เหล็กตรวจจับต้องทำงานร่วมกับอินฟราเรดก่อนที่จะส่งสัญญาณเตือนภัย

อินฟราเรดไม่ใช่เรื่องน่าเป็นห่วงหากเราเข้าใจหลักการทำงานของมันและวิธีควบคุมไม่ให้มันก่อปัญหาจากการใช้งาน หากท่านมีข้อสงสัยหรือข้อเสนอแนะโปรดโพสคำถามของท่านลงในช่อง comment ด้านล่าง