В тази публикация ще разгледаме листа с данни за PIR или пироелектричен инфрачервен радиален сензор HC-SR501. Ще разберем с каква цел се използва PIR сензор? Неговите основни операции на спусъка, подробности за връзката на пина, технически спецификации и накрая ще разгледаме някои приложения от реалния живот.

Ще започнем с разбирането на действителния PIR сензор, който е инсталиран вътре стандартни PIR модули и да научите неговите вътрешни характеристики, подробности за пиновете и вътрешни работни детайли.

Какво е PIR сензор?

PIR означава пироелектричен инфрачервен радиален сензор или пасивен инфрачервен сензор. PIR е електронен сензор, който открива промените в инфрачервената светлина на определено разстояние и издава електрически сигнал на изхода си в отговор на открит IR сигнал. Той може да открие всеки инфрачервен излъчващ обект като хора или животни, ако това е обхватът на сензора, или се отдалечава от обхвата, или се движи в обхвата на сензора.
Модулът на PIR сензора може да бъде разделен на две части, чувствителен на инфрачервена светлина кристал и схемата за обработка.

Илюстрация на PIR чувствителен кристал:

Тъмната част на метала, където се помещава IR чувствителният кристал, чувствителният кристал може да открие нивото на инфрачервена светлина в околността. В него се намират два пироелектрични сензора за откриване на движещи се обекти. Ако един от чувствителните кристали открие промяна в инфрачервената светлина (нарастване или намаляване) в сравнение с другия чувствителен кристал, изходът се задейства.

Над този чувствителен кристал обикновено се поставя пластмасова структура с форма на купол, която действа като леща за фокусиране на инфрачервената светлина върху сензорите.

Как работи PIR

Сензорната работа на пироелектричен инфрачервен сензор се основава на свойството или характеристиката, която става отговорна за промяна на поляризацията на неговия материал в отговор на температурни промени.

Тези сензори използват двойни или двойка сензорни елементи за отчитане на IR сигналите в две стъпки, което осигурява надеждно откриване чрез премахване на нежеланите температурни вариации в рамките на съществуващия EMI етап. Този двустепенен процес на засичане подобрява цялостната стабилност на сензора и помага да се открият IR сигнали само от човешко присъствие.

Когато човек или подходящ ИЧ източник се движи покрай PIR сензор, радиацията се прорязва по двойка чувствителни елементи по алтернативен начин, задействайки изхода, за да генерира двойка включване / изключване или високи и ниски импулси, както е показано в следната форма на вълната:

“n-канал срещу p-канал MOSFET ”

Следващата груба симулация на Gif показва как PIR сензор реагира на движещ се човек и развива няколко кратки остри импулса през изходните си проводници за необходимата обработка или задействане на подходящо конфигуриран релеен етап

Вътрешно оформление на PIR

Следващата фигура показва вътрешното оформление или конфигурацията в стандартен PIR сензор.

Вътрешен състав, оформление и конфигурация на PIR сензора

Вляво можем да видим двойка IR сензорни елементи, свързани последователно. Горният край на тази серия е свързан с портата на вграден FET, който действа като малък IR усилвател на сигнала. Rg падащият резистор осигурява необходимата нулева логика на FET, за да се гарантира, че той остава напълно изключен при липса на IR сигнал.

Когато движещ се IR сигнал се открие от двойката сензорни елементи, той генерира съответна двойка hi и low логически сигнали, както е обсъдено по-горе:

Тези импулси се усилват по подходящ начин от полевия транзистор и се възпроизвеждат в изходния му щифт за по-нататъшна обработка от приложена схема.

Свързаните EMI етапи заедно с кондензатора осигуряват допълнително филтриране на процеса, за да се получи чист набор от импулси на посочения изходен щифт на PIR.

Настройка за тестване на PIR сензора

Следващото изображение показва настройка на стандартен тест за PIR сензор. Изходните и Vss щифтове (отрицателен щифт) на PIR са свързани с външен резистор за изтегляне надолу, Vdd щифтът е снабден с 5V захранване.

Канцеларски черен корпус генерира необходимото еквивалентно инфрачервено лъчение за PIR сензора чрез механизъм на хеликоптер. Хеликоптерната плоча реже последователно IR сигналите, имитиращи движеща се IR цел.

Този нарязан IR сигнал попада в PIR сензора, генерирайки определени импулси през изходния му щифт, който е подходящо усилен чрез операционен усилвател за анализ на обхват.

Идеалните условия за изпитване за горната настройка могат да се видят по-долу:

Балансиране на изхода на сензорния елемент

Тъй като в PIR се използва двоен сензорен механизъм, става необходимо да се гарантира, че обработката през двойката лещи е правилно балансирана.

Сензорните елементи се тестват и конфигурират по подходящ начин чрез оценка на съответното изходно напрежение на единичен сигнал (SSOV) чрез следната формула:

Везни: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
Къде, Va = Чувствителност на страна A (mV пик до пик)
Vb = страна на чувствителност B (mV пик до пик)

Основни спецификации

Основните технически спецификации и параметри на размерите на PIR сензор могат да бъдат научени от следните подробности:

Използване на PIR вътрешни модули

Днес ще намерите PIR модули с PIR сензор, интегриран със специализирана схема за обработка и обектив. Това подобрява производителността на PIR много пъти и позволява на крайния потребител да получи добре дефиниран оптимизиран, усилен изход от модула.

Този изход сега трябва да бъде конфигуриран само с релеен етап за необходимото включване / изключване на натоварване в отговор на човешко присъствие в определената зона.

Схемата вътре в стандартните модули се състои от IC BISS0001, която е специално проектирана за приложения за откриване на движение. Осигурени са два копчета, един за регулиране на чувствителността на модула, а друг за регулиране на продължителността на времето за това колко дълго изходът трябва да остане HIGH след задействане на модула.

Сега нека разгледаме техническите подробности за PIR сензора HC-SR501.

Работно напрежение:

HC-SR501 е от 5 V до 20 V, което прави голяма гъвкавост за дизайнерите на вериги.

Текуща консумация:

HC-SR501 е устройство, щадящо батерията, текущото му потребление е 65 mA, когато открие някаква промяна в IR светлината.

Изходно напрежение:

Когато модулът открие движение на инфрачервената светлина, изходът става ВИСОКО при 3.3 V, ако модулът не открие никакво движение, той отива НИСКО или 0 V след определен период.

Закъснение:

Предвидено е копче за регулиране на времето за изхода да остане HIGH след откриване на IR. Този период от време може да се регулира от 5 секунди до 5 минути.

Диапазон на чувствителност:

Ъгълът на зоната за откриване е около 110 градуса конус. Дадено е копче за регулиране на чувствителността, което можем да варираме от 3 метра до 7 метра перпендикулярно на сензор. Чувствителността намалява, когато движим двете страни на сензора.

Работна температура:

HC-SR501 има впечатляваща работна температура, варираща от -15 до +70 градуса по Целзий.

Ток на покой:

Токът на покой е токът, консумиран от захранването, когато сензорът не открива никакво движение или когато е в неактивно състояние. Той консумира по-малко от 50 uA, което прави батерията на сензора удобна.

PIR пиноти и режими на задействане

Режими на задействане:

Модулът PIR има два режима на задействане: режим на единичен задействане / неповтаряне и повторен задействане. Тези два режима могат да бъдат достъпни чрез промяна на позицията на джъмпера, дадена в модула.

Режим на единично задействане / Режим без повторение:

Когато PIR сензорът е настроен в режим на единично задействане (и времето на копчето / времето за закъснение е зададено за 5 секунди (да кажем)), когато човек бъде открит, изходът се превръща в HIGH за 5 секунди и се превръща в LOW.

Повторен режим на задействане:

Когато PIR сензорът е настроен в режим на повторно задействане, когато се открие човек, изходът се превръща ВИСОКО, таймерът отчита 5 секунди, но когато бъде открит друг човек с тези 5 секунди, таймерът се нулира и отчита още 5 секунди след 2-ра човек е открит.

Блок време:

Времето за блокиране е интервалът от време, когато сензорът е деактивиран или няма да открие движение. Блоковото време за HC-

SR501 е 3 секунди по подразбиране.

Това се случва след времето на закъснение (което е зададено от копчето на таймера) изходът става НИСКО за 3 секунди, през този интервал няма да бъде открито движение. След 3 секунди (НИСКО) сензорът ще бъде готов отново да открие движение.
С други думи, когато сензорът открие движение, изходът става ВИСОКО, изходът остава ВИСОКО според копчето на таймера (да речем 5 секунди), след 5 секунди PIR сензорът СТИГНЕ, сигналът LOW ще остане за 3 секунди, независимо от новия движение, ако има такова.

Размери на модула:

Сензорът е достатъчно компактен, за да се скрие от погледа на хората, така че да не повлияе на декорациите и т.н. Той е с размери 32 mm x 24 mm.

Размер на обектива:

Бялата куполна структура, която затваря пироелектрическия сензор, се нарича лещи на Френел, които увеличават обхвата на откриване и изглежда непрозрачна. Той е с диаметър 23 mm.

Приложения:

• Системи за сигурност.
• Автоматични светлини.
• Индустриален автоматичен контрол.
• Автоматични врати.

Можете да намерите някои от проектите, използващи PIR сензор на този сайт.

Типична схема на PIR модул

За ентусиасти, които възнамеряват да изградят пълния PIR модул заедно със сензора и пълноценен усилвател, може да се използва следната стандартна схема и да се използва за всяко съответно задействане на базата на PIR сензор.