모션 센서와 존재감지 센서

모션 센서와 존재감지 센서

움직이는 물체를 디텍팅하는 센서중 모션 센서와 존재감지 센서가 있습니다.

스마트 홈을 운영하시는 분들 대부분은 두 센서가 동일하다고 생각합니다.

동일한 기능을 수행하며,모양도 동일하므로 두 센서를 통칭해서 모션 센서라고 여깁니다.

아마존 같은 쇼핑몰에도 두 센서 모두 동일한 장치 제품으로 분류됩니다.

그러나, 두 종류의 센서가 각각 다른 방식으로 개발되고 있으며,기술이 발전함에 따라 두 센서는 서로 극명한 차이를 보입니다.

따라서, 두 센서의 차이를 이해하는 것이 중요합니다.

<모션 센서와 존재 감지 센서들>

모션 및 존재 감지 센서는 분명한 차이가 있으며 두 센서는 상황과 공간에 따라 적합하게 적용해야 합니다.

두 센서의 주요한 차이점은 모션 센싱 능력과 감도, 해상력,센싱 범위에 있습니다.

모션 센서

모션 센서는 선택한 감지 각도 영역(90 ~1 20도 )에서 움직임을 감지하고 이에 따라 반응합니다.

모션 센서는 감지 영역이 좁고,센서가 민감하지 않기 때문에 일반적으로 사람의 이동 같은 큰 동작을 감지하는데 적합하게 설계되었습니다. 

스마트홈에선 일반적인 상황에서 가장 많이 사용하며 현관,복도,외부 같은곳 즉,사람이 이동하는 공간에 가장 적합합니다.

모션 센서는 감도가 민감하지 못하고,센싱 범위가 좁기 때문에 가격이 저렴합니다.

모션 센서의 감도가 낮다고 하는 것에 대해 스마트 홈 유저들은 의아하게 생각할수 있습니다.

Z-Wave 컨트롤러에서 센서의 민감도를 조절 할수 있는데 왜 감도가 낮다고 하는지 이해가 되시지 않을겁니다.

일반적인 모션 센서로는 최대 민감도로 셋팅하더라도 사람의 미세한 움직임은 감지를 못합니다.

저렴한 비용으로 센서를 만들어야 하기에 어느 정도의 성능만 만족하게 만들어졌습니다.

숨을 쉴때 사람의 미세한 움직임,손가락 움직임 같은 동작은 감지조차 되지 않고 살짝 손을 움직이는 정도라도 아예 감지를 못하는 정도이며,몸을 살짝만 움직이는 정도에도 감지를 놓치거나 감지가 되지 않는 경우가 많습니다.

그래서,화장실 같은 경우 조명 자동화에 모션 센서를 적용하면 100% 확률로 실패를 합니다.

샤워같은 동작이 끊임없이 이어지는 경우엔 상관없지만,변기에 앉아서 볼일을 보는 경우엔 힘만 쓰지 동작은 거의 일어나지 않기에 조명이 꺼지기 일수 입니다.

이런 경우엔 극도로 높은 해상력의 정밀도, 미세함 움직임조차 놓치지 않는 민감도,넓은 센싱 범위를 가진 센서가 필요하다는 결론입니다.

자! 이제 존재감지 센서에 대한 내용입니다.

존재 감지 센서

존재 감지 센서는 극도로 높은 해상도의 정밀도 기반의 센서 기술을 사용하여 미세한 움직임에도 반응합니다. 

예를 들어 사무실이나 교실과 같이 오랜 시간 동안 큰 움직임이 없이 사람이 앉아 있는 공간에 조명 자동화를 한다면 하면...

재실여부에 의한 조명 자동화는 구현이 어렵습니다.

소수의 인원이라면 상관없겠지만,불특정 다수가 점유하는 공간이라면 현실적으로 불가능 합니다.

모션 센서는 민감도와 센싱 각도 범위가 좁기 때문에 다수의 모션 센서를 공간 곳곳에 설치해야 하는 복잡함이 있습니다.

마이크로 웨이브 센서를 생각하시는 분도 계시겠지만,벽을 통과해서도 감지 되기에 공간내에서 사용하기에 적합치 않습니다.

존재 감지 센서는 실내에서의 존재 모니터링과 움직임 감지를 위한 포괄적인 기능을 제공합니다. 

천장에 설치하면 360°범위에서 미세한 움직임까지도 감지할 수 있습니다.

존재 감지 센서의 원리는 간단히 다음과 같습니다.

일반적으로 사용하는 PIR 모션 센서의 모션 감지 방법입니다.

세그먼트 렌즈 또는 프레즈넬 렌즈의 패턴을 통과한 사람이 발산하는 적외선을 PIR 센서가 감지합니다.

이때 감지 능력은 센서의 성능, 감도, 해상력, 렌즈의 패턴, 소프트웨어에 영향을 받습니다.

일반적으로 PIR 센서는 센서 방향과 직각을 이루는 방향에서의 모션에 대한 감지능력은 뛰어나지만,일치된 방향에서는 온도변화 감지가 여려워 감지능력이  떨어집니다.

PIR 센서는 어느 방향에서든 감지의 정확도를 높이기 위해 세그먼트 렌즈를 사용합니다.

PIR 센서 기술의 핵심은 렌즈입니다.

카메라도 렌즈에 따라 해상력,분해능력,선예도,색수차 방지,가장자리 해상력 등이 다르듯이 PIR 센서도 렌즈가 중요합니다.

센서의 "눈(렌즈)"으로 공간에서 이동중인 사물의 적외선을 감지합니다.

감지된 적외선 데이터는 센서 회로로 전달됩니다. 

정확한 신호는 포괄적이고 정밀도 높은 데이터 수집에 의존하기 때문에 렌즈의 품질과 디자인이 중요합니다.

위의 그림은 존재 감지 센서의 렌즈 패턴입니다.

110도의 감지 범위를 가지는 센서와 360도의 범위를 가지는 센서의 렌즈 패턴이 다릅니다.

실제품의 존재 감지 센서의  다양한 렌즈 패턴입니다.

일반 모션 센서가 120도의 감지 범위를 갖습니다.

존재 감지 센서는 종류에 따라 다르지만 최대 360도의 감지 범위를 갖습니다.

렌즈의 패턴에 의존해 360도 감지 범위를 커버하는 제품도 있지만 고사양의 제품은 3개의 PIR센서로 구성되어 있습니다.

1개의 PIR센서를 사용하면 120도의 범위를 갖습니다.

2개의 PIR 센서를 적용하여 240도 감지범위를 갖습니다.

3개의 PIR 센서를 적용해 360도 전방향의 감지 범위를 가집니다.

다수의 센서를 사용할때 각 센서의 감지 범위가 교차된 부분의 센싱 감도는 차이가 없게 렌즈 패턴을 설계합니다.

3개의 PIR 센서가 적용됨으로 존재 감지 센서는 모션 센서와는 비교할수 없는 특별한 기능을 가질수 있습니다.

- 센서 감도 개별 조절 가능 : 각 센서의 감도를 개별 제어가 가능하기에 장소와 상황에 따라 유연하게 설정할수 있습니다.

- 개별적으로 분석 할수 있는 센서 : 각 센서는 개별적으로 동작이 감지된 방향을 추적할수 있으며  그에 따라 조명이나 각종 요소를 제어할 수 있습니다. 예를 들어 사람이 걸어가는 방향의 복도 조명만 제어 할수 있습니다.

- 개별적 개체 분석 : 각 센서에 감지된 사람 카운터 

- 넓은 감지 범위 : 3미터 높이에 설치시 360도 범위 20m 까지 정확한 감지가 가능합니다.

- 감지의 정확성 : 2개 이상의 센서에 교차 감지가 되었을 때에만 감지 신호 전송. 빛이나 온풍 같은 열이 있는 요소에 의해 감지가 잘못될 수 있음을 방지.

스마트 홈에서 모션 센서와 존재 감지 센서를 상황에 맞게 구분해서 적용하면 최적의 효과를 볼 수 있습니다.

모션 센서는 현관,복도,계단 같은 곳 이동 동작이 많은 곳에 적용함이 알맞고, 존재 감지 센서는 화장실,각방,거실,주방에 적용함이 좋습니다.

특히 화장실에 적용하면 조명 자동화가 정말 쉽습니다.