El término ' Detectores de movimiento ' puede utilizarse para referirse a cualquier tipo de sistema de detección utilizado para detectar movimiento; movimiento de cualquier objeto o movimiento de seres humanos. Sin embargo, se utiliza principalmente para detectar el movimiento de seres humanos o, en otras palabras, la presencia de un cuerpo en una zona determinada. 
Figura 1: Imagen representativa de un dispositivo electrónico, detector de movimiento.
Un detector de movimiento es un dispositivo electrónico que detecta movimiento físico en un área/ubicación determinada y transforma el movimiento en una señal eléctrica.
Las aplicaciones de detección de movimiento hacen esto:
• Generar algún estímulo y sentir su reflejo.
• Sentir algunas señales generadas por un objeto.
Todos los sensores de movimiento indican lo mismo; que alguna condición ha cambiado. Todos los sensores tienen algún estado "normal". Algunos sensores solo informan cuando se altera el estado "normal", otros también informan cuando la condición vuelve a "normal".
Los sensores de movimiento se utilizan comúnmente en sistemas de seguridad como activadores de luces automáticas o activadores de alarmas remotas y aplicaciones similares. Los sensores de movimiento funcionan según una amplia variedad de principios y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. El uso típico podría ser en las puertas o ventanas exteriores de un edificio para monitorear el área alrededor del edificio. Cuando detectan movimiento generan una señal eléctrica a partir de la cual se realizan algunas acciones. Algunos funcionan de la misma manera que un escáner de radar militar, mientras que otros funcionan basándose en vibraciones, radiación infrarroja e incluso sonido. Todos estos diferentes tipos de sensores de movimiento tienen diferentes fortalezas y debilidades, que es importante considerar al tomar la decisión de elegir un sensor de detección de movimiento de partículas.
TIPOS DE DETECCIÓN DE MOVIMIENTO
Los sensores de movimiento se emplean para detectar diferentes tipos de movimiento humano. Algunos están destinados a la detección de eventos locales, otros a la detección de áreas.
• Detección local
La detección local implica detectar un movimiento en lugares designados. Algunos de los sensores de movimiento comúnmente utilizados para este propósito son
o Haz de luz visible/infrarroja (LED/Láser)
o interruptor de contacto
o Sensores piezoeléctricos
o Sensores piezoresistivos, etc.
• Detección de área
La detección de área implica detectar un movimiento en un "campo de visión (FOV)" específico. Los sensores de movimiento comúnmente utilizados para dicha aplicación son
o Detector de movimiento infrarrojo activo/pasivo
o Sensor de detección de movimiento ultrasónico
o Sensor de detección de pasos
o Sensor Doppler de microondas
El video
Detección de movimiento local
SENSOR DE MOVIMIENTO LOCAL
• Detectores de movimiento basados en haz de luz visible/infrarroja (LED/Láser)
Este tipo de sensor de movimiento emplea el principio del haz de interrupción; en una fuente de luz transmite un haz de luz hacia un receptor distante creando una “cerca electrónica”. Una vez que un haz se rompe/interrumpe debido a algún objeto opaco, la salida del detector cambia y el circuito electrónico asociado toma las acciones apropiadas. La fuente de luz utilizada puede ser una fuente de luz visible o una fuente de luz infrarroja. 
Fig. 2: Un diagrama que demuestra el principio de los detectores de movimiento basados en haces de luz infrarroja.
• Detectores de movimiento basados en interruptores de contacto
Estos interruptores se pueden colocar debajo de la alfombra y pueden ser del tipo más simple. En el estado normal, el interruptor está abierto, pero cuando una persona pasa por encima del tapete, los interruptores se cierran. El estado del interruptor ayuda a detectar el movimiento.
• Detectores de movimiento basados en sensores piezoeléctricos/piezoresistivos
En lugar de interruptores de contacto, se pueden utilizar sensores piezoeléctricos/piezoresistivos. Los sensores piezoeléctricos utilizan efecto piezoeléctrico. Generan salida eléctrica al aplicar presión. Los sensores piezoresistivos cambian su resistencia con la aplicación de presión. El cambio de resistencia se mide para calcular la presión aplicada, es decir, el movimiento sobre el sensor.
Sensores de movimiento AR y PIR
DETECCIÓN DE MOVIMIENTO EN UN ÁREA
1. Detectores de movimiento infrarrojos activos/pasivos
El infrarrojo es la porción del espectro electromagnético que se encuentra entre las microondas y la luz visible. El infrarrojo tiene longitudes de onda más largas que la luz visible pero más cortas que las microondas. Los seres humanos, a una temperatura corporal normal, irradian con más fuerza en el infrarrojo, en una longitud de onda de aproximadamente 10 µm. Para detectar esta señal se requiere un transductor que convierta la señal infrarroja en una salida eléctrica.
Los detectores de movimiento por infrarrojos activos (IR) funcionan junto con una fuente de radiación. Son capaces de detectar interrupciones en la radiación que reciben, generalmente causadas por el calor corporal de un intruso. Por lo tanto, para detectar un intruso, éste debe atravesar el campo generado por la fuente de radiación. Sin embargo, no son muy comunes.
Ya sea para detectar "alguien que se mueve en el patio delantero" o "alguien que se mueve a través de una puerta", el sensor de infrarrojos pasivo (PIR) suele ser el sensor elegido. Existe un dispositivo electrónico sencillo que es sensible al “calor”, o más bien a la luz infrarroja emitida por objetos cálidos o calientes (como los humanos). Los detectores de movimiento infrarrojos pasivos (PIR) también funcionan según el mismo principio general que los detectores de movimiento infrarrojos activos, pero no requieren una fuente de radiación. En cambio, son capaces de detectar cambios en la radiación infrarroja ambiental del área circundante. Los detectores PIR son el tipo de sensor de movimiento más utilizado.
Los sensores de infrarrojos pasivos (PIR) reaccionan a la energía térmica infrarroja emitida por las personas. Los sensores PIR son dispositivos pasivos porque sólo detectan radiación; no lo emiten. Están diseñados para ser máximamente sensibles a objetos que emiten energía térmica en una longitud de onda de aproximadamente 10 micrones (la longitud de onda máxima de la energía térmica emitida por los humanos). Los sensores PIR son dispositivos estrictamente de línea de visión. No pueden “ver” alrededor de las esquinas y no detectarán a una persona si hay una obstrucción, como un divisor, entre la persona y el detector.
La "lógica" del sensor PIR es que debe detectar "cambios significativos" en el nivel normal de calor dentro del "campo" de su visión. Los circuitos que lo controlan deben poder determinar qué es "normal" y luego cerrar un interruptor cuando el campo normal cambia, como cuando un humano camina frente a él. También debe poder “tolerar” cambios lentos dentro del campo y recordar esto como la nueva “normalidad”. Los cambios graduales, como la luz solar a lo largo del día, no deberían provocar una falsa alarma.
Los detectores PIR detectan cambios leves y repentinos de temperatura dentro del área de detección; por lo tanto, cuando un intruso cruza o ingresa a cualquier zona, el cambio resultante en la energía infrarroja se detecta para generar un informe de alarma. La mejor cobertura se obtiene si se selecciona el soporte de modo que la dirección probable del movimiento del intruso sea a través del patrón.
Los sensores PIR emplean un transductor piroeléctrico para detectar la radiación infrarroja. El dispositivo convierte la energía IR en una señal de voltaje. Un sensor piroeléctrico está hecho de material cerámico que genera una carga superficial cuando se expone a la radiación infrarroja. A medida que cambia la cantidad de radiación, la carga también cambia. El voltaje de salida es función de la cantidad de radiación infrarroja (IR) detectada en la entrada. Como el sensor es sensible a una amplia gama de radiación, generalmente se emplea una ventana de filtro para limitar la radiación entrante y optimizar la detección humana. Además, para evitar que el detector sea sensible a vibraciones, interferencias de radio, luz solar y otras señales de fondo, se utilizan dos elementos sensores en modo diferencial, anulando cualquier señal común a ambos elementos.
Una lente Fresnel multifacética rodea el transductor, comprimiendo la luz que lo atraviesa y enfocando la energía térmica en el detector. La lente de Fresnel proporciona un cono de visión. Este cono de visión tiene zonas “muertas” (áreas donde el detector no verá movimiento), pero están dispersas por todo el campo de visión. Por tanto, la lente ve el área con una multitud de haces o conos estrechos y discretos. Sin embargo, estas zonas muertas no crean problemas de detección. Sería muy difícil que un intruso se moviera dentro del campo de visión del detector y no entrara en contacto con las regiones activas.
Fig. 3: Un diagrama que muestra la detección de movimiento en detectores de movimiento por infrarrojos activos
Estas lentes pueden ser sensibles en dirección horizontal o vertical; la mayoría de ellos son sensibles horizontalmente. Esto implica que la lente será más sensible al movimiento de un cuerpo horizontalmente a través del campo de visión. Es menos probable que la mayoría de los PIR detecten un cuerpo que se mueve HACIA el sensor; por lo tanto, los sensores PIR deben colocarse de manera que el movimiento más probable en su campo de visión sea horizontal a la posición "normal" de la unidad del sensor. Esto debe tenerse en cuenta al instalar estos sensores.
Fig. 4: Un diagrama que ilustra el posicionamiento preciso del PIR
Además, se debe tener cuidado de que los sensores PIR no apunten a superficies que se "calientan" periódicamente.
Sensores de detección de movimiento ultrasónicos
2. Sensores ultrasónicos de detección de movimiento
Estos sensores utilizan dos principios diferentes:
a) tiempo de vuelo
Este tipo de detector de movimiento utiliza un transductor electrostático que actúa como altavoz y micrófono. El transductor transmite una ráfaga de pulsos ultrasónicos. Los pulsos ultrasónicos rebotan en un objeto y regresan al sensor. El sensor mide el tiempo entre el flanco ascendente del disparo y el flanco ascendente del eco. Utiliza este tiempo y la velocidad del sonido para calcular la distancia al objeto.
b) basado en Doppler
En su forma más simple, la teoría Doppler establece que a medida que un objeto en movimiento refleja el sonido, la luz o incluso las ondas de radio, la frecuencia de estas ondas será diferente de la frecuencia cuando el objeto está estacionario. A medida que el objeto se aleja, la frecuencia disminuirá y si el objeto se acerca a usted, la frecuencia aumentará. Este cambio de frecuencia se debe a que las ondas se estiran o comprimen cuando abandonan el objeto en movimiento. Comprimir las ondas más cerca tendrá el efecto de aumentar la frecuencia percibida, mientras que estirar las ondas hará que la frecuencia parezca más baja.
El principio de funcionamiento básico de estos sensores se muestra en la fig. 
Figura 5: Una figura que muestra el principio de funcionamiento básico de los sensores basados en Doppler
El transmisor de ultrasonidos emite ondas de ultrasonidos de forma continua al espacio ambiental del sensor. Estas ondas se reflejan en varios objetos y llegan al receptor de ultrasonidos. Si en el posicionamiento no hay objetos en movimiento, se produce una cifra de interferencia constante.
Los detectores de movimiento ultrasónicos funcionan rastreando los cambios en la frecuencia del sonido. Los sensores ultrasónicos activan un cristal de cuarzo que emite ondas ultrasónicas por todo el espacio. Esta señal crea un patrón de onda estacionaria en la habitación o área en la que está instalada. 
Figura 6: Una imagen representativa de detectores de movimiento ultrasónicos
Luego, la unidad detecta la frecuencia de las ondas reflejadas. La onda estacionaria se ve perturbada por el movimiento, por lo que si hay movimiento, la frecuencia de las ondas reflejadas cambiará ligeramente (efecto Doppler). Cualquier objeto en movimiento cambia el nivel y la fase de la señal reflejada, lo que cambia el nivel de la señal recibida sumada. Algunos sensores realizan análisis de amplitud de la señal reflejada, mientras que otros realizan análisis de frecuencia de la señal reflejada. El espectro de la señal reflejada emula un efecto Doppler.
Los sensores ultrasónicos funcionan a frecuencias superiores a la sensibilidad humana (20 kHz). Las frecuencias de funcionamiento típicas son 25, 30 y 40 kHz. Las ondas sonoras ultrasónicas cubren toda el área de forma continua: no hay puntos ciegos ni espacios en el patrón de cobertura. Por este motivo, los sensores ultrasónicos son un poco más sensibles al movimiento. Por ejemplo, el movimiento de la mano se puede detectar a una distancia de aproximadamente 25 pies, el brazo y el tronco del cuerpo hasta 30 pies y el movimiento de todo el cuerpo se puede detectar a más de 40 pies, aunque estos rangos difieren significativamente para diferentes productos.
Las componentes de frecuencia del vector de velocidad del objeto en movimiento tienen una componente en la dirección de propagación de la radiación ultrasónica. Como las ondas ultrasónicas se reflejan en ventanas, paredes, muebles, etc., el sensor puede detectar movimientos de objetos en cualquier dirección. Para implementar este principio, el sensor debe realizar la selección y el procesamiento del cambio de frecuencia del efecto Doppler para detectar objetos en movimiento.
Detección basada en pasos
3. Detección de movimiento basada en detección de pasos
Las personas que caminan generan firmas acústicas y Doppler únicas de sus pasos que pueden usarse para la detección y el reconocimiento humanos para diferenciarlos de otros objetos en movimiento. Las firmas acústicas de los pasos tienen una respuesta de frecuencia de banda ancha desde unos pocos Hertz hasta frecuencias ultrasónicas y generan vibraciones y sonido a través de la interacción del pie y la superficie de apoyo.
Hay dos bandas de frecuencia características en las respuestas vibratorias y sonoras de las huellas de los pasos. La primera banda de frecuencia se genera por una fuerza normal a la superficie de soporte y se concentra en un rango de frecuencia baja por debajo de 500 Hz. La segunda banda de frecuencia se genera por fuerza tangencial (fricción) y se ubica en un rango de frecuencia alta, por encima de 1 kHz. a frecuencias ultrasónicas. Estas frecuencias se pueden medir y analizar con fines de detección humana.
Otro método para detectar el movimiento humano mediante la detección de pasos es medir las vibraciones directamente. Caminar/correr genera vibraciones en la superficie donde hay movimiento. Se pueden utilizar acelerómetros para medir estas aceleraciones. Se puede realizar un análisis de estas aceleraciones para detectar movimiento. Haga clic para obtener más información sobre qué es un acelerómetro.
Detectores de movimiento por microondas
4. Detectores de movimiento por microondas
Los detectores de movimiento por microondas utilizan la filosofía del radar de onda continua (CW) para la detección de movimiento. Al igual que las detecciones de movimiento ultrasónicas basadas en Doppler, estos detectores utilizan un transmisor para emitir frecuencias, pero en el rango de las microondas. Las señales se reflejan en los objetos del entorno. Luego, el detector puede rastrear perturbaciones en estas frecuencias.
La energía de microondas se desarrolla mediante osciladores de microondas y los sistemas de antena la irradian de manera direccional o uniforme en todas las direcciones según los requisitos de aplicación específicos. La energía irradiada llena el área circundante con energía de microondas. Cualquier movimiento en esta zona crea el Efecto Doppler; las ondas reflejadas tendrán una frecuencia mayor si el objeto se acerca o menor si se aleja. A los detectores no les importan las direcciones, lo que les importa son los cambios de frecuencia.
Estos sistemas de sensores pueden ser monoestáticos, en los que el emisor y el receptor están contenidos en una unidad, o biestáticos, en los que el emisor y el receptor están alojados en unidades separadas. Cada tipo tiene ventajas y desventajas para el usuario. Las unidades monoestáticas tienen una cobertura de alcance limitada en comparación con el sensor biestático. Los sensores biestáticos también son más propensos a generar falsas alarmas.
Fig. 7: Figura que representa la cobertura del alcance del sensor monoestático y del sensor biestático
Los haces de microondas pueden atravesar las paredes y, por tanto, permiten detectar movimiento detrás de las paredes. Debido a que los sensores son extremadamente sensibles al movimiento, también están sujetos a otras falsas alarmas. Los objetos arrastrados por el viento pueden activar alarmas. Incluso la iluminación fluorescente, que emite partículas de luz detectables, puede provocar una falsa alarma. Aunque los rayos de microondas pueden penetrar la mayoría de los tipos de superficies, el metal no se encuentra entre ellas. Por lo tanto, el sensor puede detectar movimiento cuando la detección no es deseable y no detectar movimiento cuando sí es deseable.
Estos detectores son más sensibles que los detectores PIR y generalmente cuestan más.
Detectores de movimiento PIR por microondas
5. Detectores de movimiento combinados de microondas y PIR
Para reducir la probabilidad de falsas alarmas, los PIR se combinan cada vez más con un detector Doppler basado en microondas para formar un detector de movimiento de doble tecnología. Los detectores basados en microondas son más sensibles a los objetivos que se mueven hacia el detector y menos sensibles a los objetivos que se mueven lentamente a través de su campo de visión, mientras que los detectores PIR son sensibles sólo a los objetivos que se mueven a través de su campo de visión. Al combinar los dos sistemas, el detector puede ser muy difícil de evitar y menos propenso a eventos de activación falsos. Estos dos tipos de sensores se complementan, siendo uno más sensible en la zona donde el otro es menos sensible.
Varios sistemas de detección de movimiento.
VARIOS SISTEMAS DE DETECCIÓN DE MOVIMIENTO
Para detectar movimientos de personas u objetos se emplean varios tipos de sistemas de detección, concretamente dispositivos de infrarrojos, microondas y ultrasonidos; Cada uno tiene sus pros y sus contras, siendo la sensibilidad y el alcance los parámetros importantes.
Dado que las microondas pueden atravesar materiales dieléctricos, los sensores de microondas son eficaces en apartamentos o edificios grandes. Pero estos sensores son relativamente caros y su radiación no es saludable para los organismos vivos.
Los sensores infrarrojos se caracterizan por su alta sensibilidad, su bajo costo y su uso generalizado. Sin embargo, estos sensores pueden generar señales de falsa alarma si los sistemas de calefacción están activos o si la velocidad del cambio de temperatura excede algún nivel umbral.
Los sensores de detección de movimiento ultrasónicos se caracterizan por un bajo consumo de energía, un costo más alto (en comparación con los PIR) y una alta sensibilidad y brindan una mayor cobertura que los detectores PIR. Sin embargo, una mayor sensibilidad significa que los sensores ultrasónicos son más susceptibles a disparos falsos debido a cualquier movimiento en el espacio.
Tratar con falsas alarmas es un desafío para todos estos detectores de movimiento. Los detectores PIR utilizan dos elementos en modo diferencial para anular movimientos de aire no deseados, vibraciones, etc. Además, se utilizan filtros para limitar la radiación IR. Los detectores ultrasónicos y de microondas ajustan la ganancia del receptor para disminuir la sensibilidad a los ecos falsos. Para reducir la sensibilidad al Doppler generado debido a las partes móviles de los acondicionadores de aire, etc., se utilizan filtros para limitar el rango de frecuencia para operaciones sin falsas alarmas. Sin embargo, a pesar de todas estas precauciones, no es posible evitar por completo las falsas alarmas. Para mejorar el rendimiento sin falsas alarmas, los detectores de doble tecnología son la solución. Aunque sistemas de detección únicos pueden detectar movimientos que no existen, cualquier movimiento no pasa desapercibido para estos detectores. Por tanto, las falsas alarmas ocasionales no son motivo de gran preocupación y, por tanto, se utilizan con sus limitaciones.
APLICACIONES TÍPICAS
La detección de movimiento se utiliza en diversas aplicaciones, a saber.
• Sistema de iluminación automatizado
• Sensores de ocupación
• Sistema de alerta de vehículos
• Focos inteligentes
• Alarma antirrobo
Y muchos otros.