Anwesenheitserfassung am Arbeitsplatz mit Passiv-Infrarot (PIR) Sensoren

Abbildung 3.219: Der Erfassungsbereich eines Passiv-Infrarot-Sensors für die Anwesenheits- und Bewegungserfassung.

  • In einem weiten Erfassungsbereich können Bewegungen erfasst werden, wenn diese tangential (quer zur „Blickrichtung” des Sensors) in vergleichbarer Form zu einer Gehbewegung stattfinden.

  • In einem etwas engeren Erfassungsbereich werden auch radiale Bewegungen der Art einer Gehbewegung in Richtung zum Sensor hin erfasst.

  • Im Erfassungsbereich der Anwesenheit (Präsenz) werden auch kleine Bewegungen (z. B. Schreibtätigkeit) erfasst.

Für die Erkennung der Anwesenheit an Arbeitsplätzen in Innenräumen werden in der Regel PIR-Sensoren eingesetzt. Als passive Sensoren zeichnen sie sich insbesondere durch einen einfachen Aufbau, geringe Wartungsanfälligkeit, relativ kleine Abmessungen, günstiges Preis-Leistungsverhältnis und einen geringen Energiebedarf aus. Darüber hinaus können PIR-Sensoren mit sehr unterschiedlich ausgeprägten Erfassungsbereichen angeboten werden.

Die prinzipielle Funktionsweise dieses Sensortyps lässt sich wie folgt beschreiben:

  • Sie beruht auf der Erfassung der von Lebewesen als Infrarotstrahlung an die Umwelt abgegebenen Körperwärme.

  • Passiv ist er also insofern, als dass er selbst kein Signal aussenden muss, sondern lediglich Signale aus der Umwelt empfängt und auswertet.

  • Die Auswertung des Signals erfolgt mittels einer Segmentierung des Empfängers, wobei jedes Segment die eingehende IR-Strahlung eines Raumwinkelbereichs der Umgebung erfasst.

  • Bei Bewegung ändert sich also die IR-Einstrahlung in einem oder mehreren Segmenten, was vom Lichtmanagementsystem als Anwesenheit gedeutet wird.

  • Es muss „Sichtkontakt” zwischen dem Sensor und der sich bewegenden Person bestehen, damit die Bewegung erfasst werden kann.

  • Mit wachsender Entfernung vom Sensor ist eine größere Bewegung erforderlich, um erkannt zu werden. Deshalb wird häufig zwischen dem nahen Bereich der Anwesenheitserkennung (geringe Bewegungen reichen aus) und dem erweiterten Bereich der Bewegungserkennung (Fortbewegung) unterschieden (siehe Abbildung).

  • Die elektrische Versorgung des IR-Sensors erfolgt in der Regel durch das zugehörige Steuergerät über die Sensorleitung.

Infrarotstrahlung kann, ähnlich wie optische Strahlung, auf einfache Weise durch Linsen gebündelt oder gestreut und damit fokussiert oder aufgeweitet werden. Auf diese Weise ist es möglich, ganz unterschiedliche  Erfassungscharakteristika zu erzeugen, die entsprechend der Raumgeometrie der vorliegenden Anwendung eingesetzt werden. So gibt es eng erfassende Sensoren mit großer Reichweite für Flure, Sensoren für große Montagehöhen in Regallagern mit elliptischer Erfassungsfläche, breit erfassende Sensoren für Büros und Bildungsstätten sowie weitere Ausprägungen der Erfassung. In Einzelfällen sind Erfassungsparameter, wie z. B. Reichweite und Empfindlichkeit, am Sensor einstellbar.

Typische Anwendungen sind z. B.

  • Büros,

  • Bildungsstätten,

  • Sporthallen,

  • Räume des Gesundheitswesens,

  • Lagerbereiche,

  • Flure,

  • und weitere Bereiche in Innenräumen, in denen sichPersonen im Allgemeinen nicht in winterlicher Bekleidungfür den Aufenthalt im Freien bewegen (siehe unten, nächster Abschnitt).

Bei der Positionierung von IR-Anwesenheitssensoren ist darauf zu achten, dass eine ausreichende Erfassung der
Anwesenheit gewährleistet ist. Außerdem sollte ihre Funktion nicht durch Störquellen im Erfassungsbereich beeinträchtigt werden.

  • So können z. B. unbewegte Wärmequellen zum Einschalten der Beleuchtung führen, wenn diese sich schnell erhitzen oder abkühlen, sie also eine Änderung des vom Sensor empfangenen IR-Signals bewirken.

  • In benachbarten, aber unabhängig zu schaltenden Bereichen kann ggf. die IR-Strahlung des Indirektanteils der (Leuchtstofflampen-) Beleuchtung des Nachbarbereichs das automatische Einschalten auslösen.

Störungen dieser Art treten jedoch relativ selten auf und lassen sich in der Regel durch eine Abschattung der Störquelle oder eine Änderung der Sensorpositionierung beheben.