V tomto příspěvku prozkoumáme datový list PIR nebo pyroelektrického infračerveného radiálního senzoru HC-SR501. Pochopíme, za jakým účelem se používá PIR senzor? Jeho základní spouštěcí operace, podrobnosti o připojení pinů, technické specifikace a nakonec se podíváme na některé aplikace v reálném životě.

Začneme porozuměním skutečné jednotce snímače PIR, která je nainstalována uvnitř standardní PIR moduly a naučit se jeho vnitřní charakteristiky, podrobnosti pinout a vnitřní pracovní podrobnosti.

Co je to PIR senzor?

PIR znamená pyroelektrický infračervený radiální senzor nebo pasivní infračervený senzor. PIR je elektronický senzor, který detekuje změny v infračerveném světle na určitou vzdálenost a na svém výstupu vydává elektrický signál v reakci na detekovaný infračervený signál. Dokáže detekovat jakýkoli objekt vyzařující infračervené záření, jako jsou lidské bytosti nebo zvířata, pokud se jedná o dosah senzoru, pohybuje se od dosahu nebo se pohybuje v dosahu senzoru.
Modul snímače PIR lze rozdělit na dvě části, infračervený citlivý krystal a zpracovatelský obvod.

Ilustrace krystalu citlivého na PIR:

Tmavá část kovu, kde je umístěn IR citlivý krystal, může citlivý krystal detekovat úroveň infračerveného záření v okolí. Ve skutečnosti jsou zde umístěny dva pyroelektrické senzory pro detekci pohybujících se objektů. Pokud jeden z citlivých krystalů detekuje změnu infračerveného záření (přírůstek nebo úbytek) než druhý citlivý krystal, spustí se výstup.

Na tento citlivý krystal, který slouží jako čočka k zaostření infračerveného světla na senzory, je obvykle umístěna kupolovitá plastová struktura.

Jak funguje PIR

Činnost snímání pyroelektrického infračerveného snímače je založena na vlastnostech nebo charakteristikách, které jsou odpovědné za změnu polarizace jeho materiálu v reakci na změny teploty.

Tyto senzory používají duální nebo dvojici snímacích prvků pro snímání infračervených signálů ve dvou krocích, což zajišťuje spolehlivou detekci tím, že ruší nežádoucí změny teploty ve stávajícím stupni EMI. Tento dvoustupňový proces snímání zlepšuje celkovou stabilitu snímače a pomáhá detekovat infračervené signály pouze z přítomnosti člověka.

Když se člověk nebo příslušný zdroj infračerveného záření pohybuje kolem senzoru PIR, záření se stříhá do dvojice snímacích prvků alternativním způsobem a spouští výstup pro generování dvojice ON / OFF nebo vysokých a nízkých pulzů, jak je znázorněno v následující křivka:

“jak používat megger metr ”

Následující hrubá simulace Gif ukazuje, jak snímač PIR reaguje na pohybujícího se člověka a vyvíjí několik krátkých ostrých pulzů na svých výstupních vodičích pro požadované zpracování nebo spuštění vhodně nakonfigurovaného stupně relé

Vnitřní uspořádání PIR

Následující obrázek ukazuje vnitřní uspořádání nebo konfiguraci uvnitř standardního snímače PIR.

Vnitřní složení, rozložení a konfigurace snímače PIR

Vlevo vidíme pár IR snímacích prvků zapojených do série. Horní konec této řady je spojen s hradlem vestavěného FET, který funguje jako malý zesilovač infračerveného signálu. Rg pull down rezistor poskytuje požadovanou pohotovostní nulovou logiku FET, aby bylo zajištěno, že zůstane zcela vypnutý v nepřítomnosti infračerveného signálu.

Když je detekován pohybující se infračervený signál dvojicí snímacích prvků, generuje odpovídající dvojici signálů vysoké a nízké logiky, jak je popsáno výše:

Tyto impulsy jsou vhodně zesíleny FET a replikovány na jeho výstupním kolíku pro další zpracování připojeným obvodem.

Přidružené stupně EMI spolu s kondenzátorem zajišťují další filtraci procesu, aby bylo možné produkovat čistou sadu pulzů na indikovaném výstupním kolíku PIR.

Nastavení testování pro PIR senzor

Následující obrázek ukazuje standardní nastavení testu PIR senzoru. Výstup a kolíky Vss (záporný kolík) PIR jsou spojeny s externím stahovacím odporem, kolík Vdd je napájen zdrojem 5V.

Papírové černé tělo generuje požadované ekvivalentní infračervené záření pro PIR senzor pomocí mechanismu vrtulníku. Řezací deska střídavě stříhá IR signály napodobující pohybující se IR cíl.

Tento nasekaný infračervený signál zasáhne snímač PIR generující specifikované pulsy přes jeho výstupní kolík, který je vhodně zesílen operačním zesilovačem pro analýzu na oboru.

Ideální testovací podmínky pro výše uvedené nastavení jsou uvedeny níže:

Vyvažování výstupu snímacího prvku

Jelikož je v PIR použit mechanismus duálního snímání, je nutné zajistit, aby bylo zpracování přes dvojici čoček správně vyváženo.

Snímací prvky jsou testovány a vhodně konfigurovány vyhodnocením příslušného výstupního napětí jediného signálu (SSOV) pomocí následujícího vzorce:

Váhy: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
Kde, Va = citlivost strany A (mV špička-špička)
Vb = strana citlivosti B (mV špička-špička)

Hlavní specifikace

Hlavní technické specifikace a rozměrové parametry senzoru PIR lze zjistit z následujících podrobností:

Používání vnitřních modulů PIR

Dnes najdete PIR moduly, které mají PIR senzor integrovaný do specializovaného procesního obvodu a objektivu. To zvyšuje výkon PIR mnoha záhybů a umožňuje koncovému uživateli získat dobře definovaný optimalizovaný zesílený výstup z modulu.

Tento výstup nyní musí být nakonfigurován pouze s reléovým stupněm pro požadované zapnutí / vypnutí zátěže v reakci na přítomnost člověka ve stanovené zóně.

Obvod uvnitř standardních modulů se skládá z IC BISS0001, který je speciálně navržen pro aplikace detekce pohybu. K dispozici jsou dva knoflíky, jeden pro nastavení citlivosti modulu a druhý pro nastavení časové délky, jak dlouho by měl výstup zůstat HIGH po spuštění modulu.

Nyní prozkoumáme technické podrobnosti PIR senzoru HC-SR501.

Provozní napětí:

HC-SR501 je od 5 V do 20 V, což dává konstruktérům obvodů velkou flexibilitu.

Aktuální spotřeba:

HC-SR501 je zařízení šetrné k baterii, jeho proudová spotřeba je 65 mA, když detekuje jakoukoli změnu infračerveného světla.

Výstupní napětí:

Pokud modul detekuje pohyb infračerveného záření, výstup stoupne na VYSOKÝ při 3,3 V, pokud modul nezjistí žádný pohyb, po stanovené době poklesne na NÍZKÝ nebo 0 V.

Zpoždění:

K dispozici je knoflík pro nastavení času, aby výstup zůstal HIGH po detekci IR. Toto je časové období, které lze nastavit od 5 sekund do 5 minut.

Rozsah citlivosti:

Úhel detekční oblasti je kolem 110 stupňového kuželu. K dispozici je knoflík pro nastavení citlivosti, kterou můžeme měnit od 3 metrů do 7 metrů kolmo na senor. Citlivost se snižuje, když pohybujeme oběma stranami snímače.

Provozní teplota:

HC-SR501 má působivou provozní teplotu v rozmezí od -15 do +70 stupňů Celsia.

Klidový proud:

Klidový proud je proud spotřebovaný ze zdroje, když čidlo nedetekuje žádný pohyb nebo když je v nečinnosti. Spotřebovává méně než 50 uA, což činí baterii senzoru přátelskou.

PIR výstupy a režimy spouštění

Režimy spouštění:

Modul PIR má dva režimy spouštění: Single trigger / non-repeat mode a repeat trigger. K těmto dvěma režimům lze přistupovat změnou polohy propojky dané v modulu.

Single Trigger Mode / Non-repeat Mode:

Když je PIR senzor nastaven do režimu jednoho spouštění (a časovač / doba zpoždění je nastavena na 5 sekund (řekněme)), když je detekován člověk, výstup se na 5 sekund otočí HIGH a otočí LOW.

Režim opakovaného spuštění:

Když je PIR senzor nastaven do režimu opakovaného spouštění, když je detekován člověk, výstup se otočí VYSOKÝ, časovač se počítá po dobu 5 sekund, ale když je detekován jiný člověk, během těchto 5 sekund se časovač vynuluje a počítá dalších 5 sekund po 2. je detekován člověk.

Čas bloku:

Čas bloku je časový interval, kdy je senzor deaktivován nebo nebude detekovat pohyb. Čas blokování pro HC-

SR501 je ve výchozím nastavení 3 sekundy.

K tomu dojde po době zpoždění (která byla nastavena knoflíkem časovače), výstup během tohoto intervalu poklesne na 3 sekundy, během kterého nebude detekován žádný pohyb. Po 3 sekundách (NÍZKÁ) bude senzor připraven znovu detekovat pohyb.
Jinými slovy, když senzor detekuje pohyb, výstup jde VYSOKÝ, výstup zůstane VYSOKÝ podle knoflíku časovače (řekněme 5 sekund), po 5 sekundách snímač PIR zhasne, signál LOW zůstane po dobu 3 sekund bez ohledu na nový pohyb, pokud existuje.

Rozměry modulu:

Senzor je dostatečně kompaktní, aby se skryl před zraky lidí, takže nebude mít vliv na ozdoby atd. Měří 32 mm x 24 mm.

Velikost objektivu:

Bílá kupolovitá struktura, která obklopuje pyroelektrický senzor, se nazývá Fresnelovy čočky, které zvyšují rozsah detekce a vypadají neprůhledně. Měří průměr 23 mm.

Aplikace:

• Bezpečnostní systémy.
• Automatická světla.
• Průmyslové automatické ovládání.
• Automatické dveře.

Některé z projektů využívajících PIR senzor najdete na tomto webu.

Typický obvod modulu PIR

Pro nadšence, kteří mají v úmyslu vybudovat kompletní PIR modul spolu se senzorem a plnohodnotným zesilovačem, lze použít následující standardní schéma a použít jej pro jakékoli spouštění aplikací založených na PIR senzoru.