În acest post vom explora fișa tehnică a senzorului PIR sau al senzorului radial infraroșu piroelectric HC-SR501. Vom înțelege în ce scop este utilizat senzorul PIR? Operațiunile sale de declanșare de bază, detaliile conexiunii pin, specificațiile tehnice și, în cele din urmă, vom analiza câteva aplicații din viața reală.

Vom începe prin a înțelege unitatea de senzori PIR care este instalată în interior module standard PIR și aflați caracteristicile sale interne, detaliile de identificare și detaliile interne de lucru.

Ce este un senzor PIR?

PIR înseamnă Sensor radial infraroșu piroelectric sau Senzor infraroșu pasiv. PIR este un senzor electronic care detectează modificările luminii infraroșii pe o anumită distanță și emite un semnal electric la ieșirea sa ca răspuns la un semnal IR detectat. Poate detecta orice obiect care emite infraroșu, cum ar fi ființe umane sau animale, dacă se află în raza senzorului, sau se îndepărtează de raza de acțiune sau se deplasează în raza senzorului.
Modulul senzor PIR poate fi împărțit în două părți, un cristal sensibil la infraroșu și circuitul de procesare.

Ilustrarea cristalului sensibil PIR:

Porțiunea întunecată a metalului unde este adăpostit cristalul sensibil IR, cristalul sensibil poate detecta nivelul de infraroșu din împrejurimi. Găzduiește de fapt doi senzori piroelectrici pentru detectarea obiectelor în mișcare. Dacă unul dintre cristalele sensibile detectează schimbarea în infraroșu (creștere sau descreștere) decât celălalt cristal sensibil, ieșirea se declanșează.

O structură din plastic în formă de cupolă este plasată în mod normal peste acest cristal sensibil care acționează ca obiectiv pentru a focaliza lumina infraroșie asupra senzorilor.

Cum funcționează PIR

Funcționarea de detectare a unui senzor infraroșu piroelectric se bazează pe proprietatea sau caracteristica care devine responsabilă pentru modificarea polarizării materialului său ca răspuns la schimbările de temperatură.

Acești senzori utilizează o dublă sau o pereche de elemente de detectare pentru detectarea semnalelor IR în doi pași, ceea ce asigură o detectare infailibilă prin anularea variațiilor de temperatură nedorite în cadrul etapei EMI existente. Acest proces de detectare în doi pași îmbunătățește stabilitatea generală a senzorului și ajută la detectarea semnalelor IR numai din prezența umană.

Atunci când o ființă umană sau o sursă IR relevantă trece pe lângă un senzor PIR, radiația se taie în perechea de elemente de detectare într-o manieră alternativă, declanșând ieșirea pentru a genera o pereche de impulsuri ON / OFF sau înalte și joase, așa cum este descris în următoarea formă de undă:

“două tipuri de sisteme de frânare ”

Forma de undă a impulsului de ieșire a senzorului PIR

Următoarea simulare Gif brută arată cum un senzor PIR răspunde la un om în mișcare și dezvoltă câteva impulsuri scurte ascuțite pe cablurile sale de ieșire pentru procesarea necesară sau declanșarea unei etape de releu configurate corespunzător

Aspect intern al unui PIR

Următoarea figură prezintă aspectul intern sau configurația din interiorul unui senzor PIR standard.

Compoziția, aspectul și configurația internă a senzorului PIR

În stânga putem vedea o pereche de elemente de detectare IR conectate în serie. Capătul superior al acestei serii este conectat cu poarta unui FET încorporat care acționează ca un mic amplificator de semnal IR. Rezistorul de tragere Rg oferă logica zero de așteptare necesară pentru FET pentru a se asigura că rămâne complet OPRIT în absența unui semnal IR.

Atunci când un semnal IR în mișcare este detectat de perechea de elemente de detectare, acesta generează o pereche corespunzătoare de semnale logice hi și low, așa cum s-a discutat mai sus:

Aceste impulsuri sunt amplificate în mod corespunzător de FET și reproduse la pinul de ieșire pentru procesare ulterioară de către un circuit atașat.

Etapele EMI asociate împreună cu condensatorul asigură o filtrare suplimentară procesului, pentru a produce un set curat de impulsuri la pinul de ieșire indicat al PIR.

Configurare testare pentru senzorul PIR

Următoarea imagine prezintă un test standard al senzorului PIR configurat. Ieșirea și pinii Vss (pin negativ) ai PIR sunt conectați cu un rezistor de tragere extern, pinul Vdd este furnizat cu o sursă de 5V.

Un corp negru de papetărie generează radiația infraroșie echivalentă necesară pentru senzorul PIR printr-un mecanism de tăiere. Placa chopperului taie alternativ semnalele IR imitând o țintă IR în mișcare.

Acest semnal IR tăiat lovește senzorul PIR generând impulsurile specificate pe pinul său de ieșire, care este amplificat în mod adecvat printr-un opamp pentru analiză pe un scop.

Condițiile de testare ideale pentru configurarea de mai sus pot fi văzute mai jos:

Echilibrarea ieșirii elementului de detectare

Deoarece un mecanism de detectare dublă este utilizat în PIR-uri, devine necesar să se asigure că prelucrarea prin perechea de lentile este echilibrată corect.

Elementele de detectare sunt testate și configurate corespunzător prin evaluarea tensiunii de ieșire a semnalului (SSOV) respectiv prin următoarea formulă:

Balanță: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
Unde, Va = Sensibilitatea laturii A (mV vârf la vârf)
Vb = Sensibilitatea laturii B (mV vârf la vârf)

Specificații principale

Principalele specificații tehnice și parametrii de dimensiune ai unui senzor PIR pot fi învățate din următoarele detalii:

Utilizarea modulelor PIR Inside

Astăzi veți găsi module PIR care au un senzor PIR integrat cu circuit de procesare specializat și obiectiv. Acest lucru îmbunătățește performanțele PIR în mai multe pliuri și permite utilizatorului final să obțină o ieșire optimizată și amplificată bine definită din modul.

Această ieșire trebuie acum să fie configurată doar cu o etapă de releu pentru comutarea ON / OFF necesară a unei sarcini ca răspuns la o prezență umană în zona prevăzută.

Circuitul din interiorul modulelor standard constă din IC BISS0001, care este special conceput pentru aplicații de detectare a mișcării. Sunt furnizate două butoane, unul pentru reglarea sensibilității modulului și un alt buton pentru reglarea lungimii timpului pentru cât timp ieșirea ar trebui să rămână HIGH după declanșarea modulului.

Acum, să investigăm detaliile tehnice ale senzorului PIR HC-SR501.

Tensiune de operare:

HC-SR501 este de la 5 V la 20 V, ceea ce oferă o flexibilitate deosebită proiectanților de circuite.

Consum curent:

HC-SR501 este un dispozitiv compatibil cu bateria, consumul său actual este de 65 mA atunci când detectează orice modificare a luminii IR.

Tensiune de ieșire:

Când modulul detectează o mișcare în infraroșu, ieșirea se ridică la 3,3 V, dacă modulul nu detectează mișcare, aceasta scade LOW sau 0 V după o perioadă fixă.

Timp de intarziere:

Un buton este prevăzut pentru a regla timpul de ieșire pentru a rămâne HIGH după detectarea IR. Aceasta este perioada de timp poate fi ajustată de la 5 secunde la 5 minute.

Gama de sensibilitate:

Unghiul zonei de detectare este de aproximativ 110 grade con. Un buton este dat pentru a regla sensibilitatea, putem varia de la 3 metri la 7 metri perpendicular pe senor. Sensibilitatea se reduce pe măsură ce deplasăm ambele părți ale senzorului.

Temperatura de Operare:

HC-SR501 are o temperatură de funcționare impresionantă cuprinsă între -15 și +70 grade Celsius.

Curent de repaus:

Curentul de repaus este curentul consumat din sursă, atunci când senzorul nu detectează nicio mișcare sau când este în regim de ralanti. Consumă mai puțin de 50 uA, ceea ce face ca bateria senzorului să fie prietenoasă.

Pinouts PIR și moduri de declanșare

Moduri de declanșare:

Modulul PIR are două moduri de declanșare: modul declanșator unic / non-repetare și declanșare repetată. Aceste două moduri pot fi accesate prin schimbarea poziției jumperului dată în modul.

Modul declanșator unic / modul non-repetare:

Când senzorul PIR este setat în modul de declanșare unic (și butonul temporizatorului / timpul de întârziere sunt setate pentru 5 secunde (să zicem)), atunci când un om este detectat, ieșirea se transformă în HIGH pentru 5 secunde și se transformă în LOW.

Repetați modul de declanșare:

Când senzorul PIR este setat în modul de declanșare repetată, atunci când este detectat un om, ieșirea se transformă ÎN ALT, cronometrul contează 5 secunde, dar când este detectat un alt om, în acele 5 secunde, temporizatorul se resetează la zero și mai contează încă 5 secunde după a 2-a omul este detectat.

Timp de blocare:

Timpul de blocare este intervalul de timp în care senzorul este dezactivat sau nu va detecta mișcarea. Timpul de blocare pentru HC-

SR501 este implicit 3 secunde.

Acest lucru se întâmplă după timpul de întârziere (care a fost setat de butonul temporizator), ieșirea scade LOW timp de 3 secunde în acest interval, nu va fi detectată nicio mișcare. După cele 3 secunde (LOW) senzorul va fi gata să detecteze din nou mișcarea.
Cu alte cuvinte, atunci când senzorul detectează mișcarea, ieșirea devine HIGH, ieșirea rămâne HIGH conform butonului temporizatorului (să zicem 5 secunde), după 5 secunde senzorul PIR scade, semnalul LOW va rămâne timp de 3 secunde, indiferent de noul mișcare dacă există.

Dimensiunile modulului:

Senzorul este suficient de compact pentru a se ascunde de vederea oamenilor, astfel încât să nu afecteze decorațiile etc. Măsoară 32 mm x 24 mm.

Dimensiunea obiectivului:

Structura cupolă albă care cuprinde senzorul piroelectric se numește lentile Fresnel, care măresc intervalul de detecție și arată opac. Măsoară 23 mm în diametru.

Aplicații:

• Sisteme de securitate.
• Luminile automate.
• Control automat automat industrial.
• Uși automate.

Puteți găsi unele dintre proiecte folosind senzorul PIR pe acest site.

Circuit tipic al modulului PIR

Pentru pasionații care intenționează să construiască modulul PIR complet împreună cu senzorul și un amplificator complet, următoarea schemă standard poate fi utilizată și utilizată pentru orice declanșare relevantă a aplicației bazată pe senzorul PIR.