Pir сенсор что это

PIR Sensor : Circuit, Working, Interfacing with Microcontroller & Its Applications

PIR sensors are everywhere because it is almost impossible to visualize without them every day in modern life. These sensors are less costly, very simple to utilize, and consistent, so applicable in door openings, security alarms, vending machines, automatic lighting switches, lift lobbies, and many more. Since these sensors are designed with many benefits they have been used in different electronic projects related to Raspberry Pi & Arduino. All these readily available resources, it has really helped beginners to learn about the passive infrared sensor. So this article discusses an overview of a PIR sensor – working with applications.

What is PIR Sensor?

PIR sensor definition is; a sensor that is used to measure infrared light radiating from objects like the human body or animals. In PIR sensor, the term PIR stands for “passive infrared sensor”. PIR sensors can detect the movement of an animal or human within a fixed range. Generally, all objects at above zero temperatures produce heat energy in the IR radiation form. So if the object is hotter then it emits more radiation. So this kind of radiation is not observable to the human eye as it is emitted at IR wavelengths. So PIR sensor is particularly designed for detecting such infrared radiation levels. These sensors are most frequently utilized in motion detectors, security alarms & automatic lighting-based applications.

PIR Sensor

Pin Configuration

The typical PIR sensor pin configuration is shown below which includes three pins where each pin and its functionality are discussed below.

PIR Pin Configuration

Pin1 (VCC): This is a source terminal of the device which is connected to the 5V DC supply.
Pin2 (OUT): This is the o/p pin of the sensor.
Pin3 (GND): This is a ground pin.

Working Principle

A PIR sensor includes two main parts like pyroelectric sensor and fresnel lens. In the following diagram, the sensor is a round metal including a rectangular crystal within the center. A fresnel lens is a special lens that focuses the IR signals on the pyroelectric sensor. Here, the pyroelectric sensor is capable of detecting different infrared radiation levels.

PIR Sensor Working

The Pyroelectric Sensor

This sensor has a window including two rectangular slots & is made of a coated silicon material that simply allows IR radiation to flow. After this window, there are two separate IR sensor electrodes where one electrode is responsible for generating the positive output & the other electrode is responsible for generating the negative output.

Whenever there is no movement in the region of the sensor, then both slots can detect a similar amount of IR radiation which results in a zero o/p signal. Although, when a human body or an animal moves in the region of the sensor, first it interrupts half of the sensor. So it causes a positive differential change between the two halves. Once the human body interrupts the other half of the sensor then the opposite happens & the sensor generates a negative differential change. So by reading this change within voltage, then motion is detected.

Fresnel Lens

The Fresnel lens in the sensor increases the sensor’s field & range of view of the sensor. It is lightweight, slim & outstanding light gathering capacity which will make it very useful for making this sensor small in size and also powerful.

Whenever a person enters the detecting range, then the sensor light will get the IR wave automatically from the human body, the IR wave will be detected & the light will be turned ON. Once the human body moves away from the detecting region, then IR waves are not obtained & the lights are turned off automatically. So this type of sensor light devoid of any switch is generally known as PIR motion sensor light. If the person does not leave the detecting region, the sensor switch will be turned on continuously. Once a person leaves the detecting region, then the delay will turn off the switch automatically.

Specifications & Features

The features and specifications of the PIR sensor include the following.

• The recommended input voltage supply is +5V.
• The output voltage is 3.3V.
• It can differentiate between the movement of an object & human.
• Operating modes are repeatable & Non- Repeatable.
• The current drain is
• The detection angle is
• The detection distance is 3 to 7m.
• Blockade time by default is 2.5s.
• Working temperature ranges from -20-+80°C.
• Low power utilization – 65mA.

PIR Sensor Types

There are two types of PIR sensors which include the following.

Thermal Infrared Sensor

Thermal Infrared sensor or Pyroelectric Infrared sensor uses heat energy source like Infrared to detect the objects. These types of sensors are slow in their responsiveness & detection time.

Quantum Infrared Sensor

This sensor detects photons that depend on the wavelength. These photons are very responsive than those detecting heat. These types of sensors are very fast in their responsiveness & detection time but need frequent cooling for exact measurement.

PIR Sensor Circuit Diagram

PIR sensor is generally used in security-based designs & because of its low cost & robust operation; this sensor can also be used to design simple security circuits. Here, the motion detector circuit is designed with a PIR sensor & a Relay to switch ON the bulb once the sensor detects the motion of humans.
The required components to build this motion detector circuit mainly include a 5V relay, PIR sensor, BC547 Transistor, 1KΩ resistor, 1N4007 diode, 9V battery, and electric bulb. Give the connections as per the circuit shown below.

PIR Sensor Circuit

Working

This circuit is designed with a few basic and easily obtainable electronic components. In this circuit, the PIR sensor plays a key role. This PIR sensor includes three terminals as discussed above & it provides logical output once detects the motion of humans.

The output pin of this sensor is connected to the base terminal of the BC547 switching transistor. The relay coil is connected to the collector terminal of the transistor & another Relay coil end is simply connected to the +ve supply. In this circuit, the electric bulb is connected with Normally Open (N/O) terminal. Once the Relay is turned on, then the common pin of this will make contact with the N/O pin & after that bulb starts to glow.

This motion detector circuit can be simply used anyplace like front gate or staircase, etc. Once the passive infrared sensor detects the movement of a person then it will activate Relay to make the bulb glow. Thus it can be used in security circuits, stand-alone alarms, or light automation circuits.

PIR Sensor Interfacing with Microcontroller

Interfacing PIR with 8051 microcontrollers is shown below. This sensor detects motion within the room, automatic lighting system, washroom amenities, automatic door within the elevator, etc. The required components for interfacing mainly include a PIR sensor, an 8051 microcontroller, and an LCD module.

PIR Sensor Interfacing with 8051 Microcontroller

PIR sensor function is to detect the human body/animal’s motion. This sensor gets infrared rays from human bodies & generates electrical signals. A PIR sensor includes two slots that are responsive to IR. Once any person enters/leaves the detecting region of these two slots, then it causes positive & negative differential changes in between these slots. So this change is simply detected & utilized to produce a signal.

8051 microcontroller is an 8-bit microcontroller that includes an 8-bit processor. So it works on 8-bit data at a time. This microcontroller is a very popular & frequently used microcontroller. When it is an 8-bit microcontroller, then it has an 8-bit data bus and a 16-bit address bus and also it includes ROM-4 KB with RAM-128 bytes. Please refer to this to know more about the 8051 microcontroller Architecture.

The LCD display is a very significant module used in different circuits and devices. So, these modules are mainly preferred over 7- segments & other multi-segment LEDs. These displays are easily programmable; economical; have no control over displaying special characters and custom characters also. Please refer to this to know more about the LCD

The connections of this interfacing follow as;

The VCC pin of this sensor is connected to 5V.
The GND pin of this sensor is connected to GND.
The output pin of this sensor is connected to the P1.0 pin of the microcontroller.
The RS pin of an LCD is connected to the P2.0 pin of the microcontroller.
The RW pin of an LCD is connected to the P2.1 pin of the microcontroller.
The EN pin of an LCD is connected to the P2.2 pin of the microcontroller.
The EN pin of an LCD is connected to the P2.2 pin of the microcontroller.
The data pin of the LCD is connected to P3.0 – P3.7 of the microcontroller.

Code

#include
#define lcd P3
sbit PIR=P1^0;
sbit rs=P2^0; //register select
sbit rw=P2^1; //RW
sbit en=P2^2; //enable

void cmd(unsigned char);
void dat(unsigned char);
void delay();

void lcd_string(char *s);

void main()
lcd_init();
lcd_string(” EmbeTronicX “);
while(1) if(PIR == 0) cmd(0xc0);
lcd_string(“Intruder Detcted”);
delay();
> else cmd(0xc0);
lcd_string(” “);
>
>
>
void lcd_init()
cmd(0x38);
cmd(0x0e);
cmd(0x06);
cmd(0x01);
cmd(0x80);
>
void cmd(unsigned char a)
lcd=a;
rs=0;
rw=0;
en=1;
delay();
en=0;
>
void dat(unsigned char b)
lcd=b;
rs=1;
rw=0;
en=1;
delay();
en=0;
>
void lcd_string(char *s)
while(*s) dat(*s++);
>
>
void delay()
unsigned int i;
for(i=0;i <20000;i++);
>

Once the code is uploaded to the microcontroller then the sensor detects the presence of humans and then LCD will display the detected Intruder. You can also include a buzzer to specify the presence of humans.

Difference b/n PIR Sensor and Motion Sensor

The difference between the PIR sensor and motion sensor includes the following.

PIR Sensor

Motion Sensor

Advantages

The advantages of the PIR sensor include the following.

• This sensor is safe and conserves energy.
• It doesn’t emit any kind of radiation.
• These sensors detect IR light from several feet away based on the calibration of the device.
• These sensors are compact & can be easily fitted into any electronic device.
• They do not require an exterior power source because they produce electricity when they absorb IR light.
• It detects motion consistently indoors & in a day time otherwise dark.
• As compared to microwave sensors, it consumes less power.
• These are less costly.

Disadvantages

The disadvantages of the PIR sensors include the following.

• These sensors have less sensitivity & coverage as compared to microwave sensors.
• These sensors do not function above 35 degrees Centigrade.
• This sensor efficiently works in line of sight & will have difficulties in the corner areas.
• It is not sensitive to extremely slow movement of objects.
• PIR sensors are not capable of detecting human beings in the summer season.
• These sensors may deactivate even if there is a little movement within occupied floors.

Applications

The applications of PIR sensors include the following.

• PIR sensors are used in lighting controls, HVAC systems, thermostats, digital signage, smart home & IoT, Surveillance systems, IP cameras, automatic door openings, security alarm systems, etc.
• These sensors are used in human detection-based robots, stepper motor control, video conference systems, printers for multi-functioning, vending machines, intrusion alarms, IP cameras, and wake-up switches in LCD panels and displays.

Thus, this is brief information on a passive infrared sensor like working, types, features, specifications, interfacing, advantages, disadvantages, and its applications. Here is a question for you, what is an IR sensor?

Filed Under: Electronics Tagged With: Sensor

Recent Posts

• BC327 Transistor : PinOut, Specifications, Circuit, Working, Datasheet & Its Applications
• LM338 Voltage Regulator : PinOut, Specifications, Circuit, Working, Datasheet & Its Applications
• FT232RL USB to TTL Converter : PinOut, Specifications, Interfacing & Its Applications
• K-type Thermocouple : Working, Specifications, Interfacing & Its Applications
• Choosing the Right Diode for ESD Protection: Key Parameters, Case Studies, Types
• BAV99 Diode : Pin Configuration, Specifications, Circuit, Working, Datasheet & Its Applications
• 74LS08 AND Gate IC : PinOut, Specifications, Circuit, Working & Its Equivalents
• BC239 Transistor : PinOut, Specifications, Circuit, Working & Its Applications
• IR2110 MOSFET Driver : PinOut, Specifications, Circuit, Working & Its Applications
• PIC16f676 Microcontroller : PinOut, Specifications, Architecture, Circuit, Working & Its Applications
• SS34 Schottky Diode : PinOut, Specifications, Circuit, Working, Datasheet & Its Applications
• KST42 Transistor : PinOut, Specifications, Datasheet, Circuit, Working, & Its Applications

Устройство датчика

Основным элементом датчика движения является чувствительный элемент PIR датчик и линза Френеля.

Что такое PIR датчик?
ПИР датчик улавливает движения в зоне контроля. Он достаточно компактен, имеет низкую стоимость, малое энергопотребление, прост в применении и у него большой срок эксплуатации. Благодаря этим свойствам сенсор можно встретить в приборах и устройствах, применяемые дома и в бизнесе.
Можно встретить название » ПИР датчик», «Пассивный инфракрасный датчик», «Пироэлектрический датчик», или «датчик движения ИК».
В основе датчика лежит пироэлектрический кристалл, размещенный в металлическом корпусе, чувствительный элемент определяет уровень инфракрасного излучения. Сам датчик состоит из двух частей, благодаря этому при движении сравнивается уровень фона половинок, при движении слева направо или наоборот. Если с одной из половины поступает сигнал больше чем с другой, появляется на выходе сигнал. В обычном состоянии потенциалы уравниваются и сигнал отсутствует. Чувствительный элемент имеет усилитель сигнала, обвязку состоящую из электронных компонентов — резисторов и конденсаторов.

Работа ИК — датчика

В электронной схеме датчика, микрочип преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой выходной сигнал.
Для большинства изделий ПИР датчик стал незаменимым элементом благодаря потребительским свойствам, заслуженно вошел в нашу жизнь и верно служит для обнаружения движения на порученных объектах. Благодаря малому энергопотреблению двух элементов питания хватает на год беспрерывной работы. Не забываем, что датчик не способен определить сколько людей находится в контролируемой зоне и на каком они расстоянии от датчика. Самые распространенные сенсоры D203B, D204B, D205B и др.
ИК-датчик, для улучшения его характеристик, выпускается в герметически закрытом металлическом корпусе, улучшающий шумовые, температурные и защитные свойства.
В корпусе имеется окно, которое изготовлено из ИК-прозрачного материала, защищающий чувствительный элемент. На пластине располагаются два сбалансированных сенсора.
Зона чувствительности детектора PIR имеет вид.

В отличие от инфракрасных оптических датчиков, которые используют LED — передатчик и ИК — приемник, ПИР- сенсор ничего не излучает, он работает в пассивном режиме, принимает слабое инфракрасное излучение от объектов. Самым распространенным источником сигнала для сенсора PIR является организм человека, поэтому это свойство успешно применяется для автоматического включения освещения, систем сигнализации и открывания дверей.
Любой объект, при температуре выше абсолютного нуля, является источником инфракрасного излучения. Это излучение невидимое для человеческого глаза, но не для пироэлектрических материалов который использует PIR датчик. При воздействии инфракрасного излучения, в пироэлектрических материалах образуется слабый электрический заряд, похожий на заряд создаваемый в солнечных батареях.
Температура тела примерно 34-градуса, как правило, она выше, чем температура общего фона. При нахождении человека в зоне датчика, его более высокая температура вызывает появление потенциала в пироэлектрическом материале. Электронной схемой усиливается слабый сигнал, сгенерированный инфракрасным излучением и далее поступает на вход дифференциального компаратора. Компаратор сравнивает уровень сигнала с предыдущими значениями, что вызывает его срабатывание. В действительности, это слишком простой механизм работы, который может быть использован с любым источником излучения, в том числе таких, как яркий солнечный свет, появления отражений от объектов в жаркие и солнечные дни.
Разработан и применяется алгоритм уменьшения ложных срабатываний. Во-первых, человеческое тело испускает инфракрасное излучение длиной волн от 9 до 10 мкм.
Поэтому, размещается ИК-фильтр перед датчиком, который пропускает длины волн в диапазоне от 8 до 14 мкм, а это соответственно увеличивает чувствительность к теплу, идущих от человеческого тела.

Схема прохождения сигнала от датчика движения.

Теория и практика пассивных пироэлектрических датчиков или как сделать индикатор направления движения

В нашем несовершенном мире весьма востребованы разные технические штуки, призванные стоять на страже имущества и спокойствия граждан. Поэтому сложно, полагаю, найти человека, который бы никогда не видел охранных сигнализаций, снабженных датчиками движения. Физические принципы их работы, а также реализация могут быть разные, но, вероятно, наиболее часто встречаются пироэлектрические пассивные инфракрасные датчики (PIR).

Примерно такие:

Реагируют они на изменение излучения в инфракрасном диапазоне, а именно в средней его части — 5-15 мкм (тело среднего здорового человека излучает в диапазоне около 9 мкм). С точки зрения конечного потребителя штука очень простая — вход питания (чаще 12 вольт) и выход реле (обычно твердотельное и с нормально замкнутыми контактами). Прокрался кто-нибудь тепленький мимо — реле сработало. Скукота. Но внутри все не так просто.
Сегодня мы немного времени посвятим теории, а затем распотрошим один такой девайс и сделаем из него не просто датчик, реагирующий на факт движения, но регистрирующий направление движения.

Немного теории

Некоторые кристаллические вещества обладают свойством поляризоваться под действием падающего на них излучения. С изменением интенсивности излучения изменяется и поляризация, а, следовательно, и напряженность электрического поля в кристалле. Отсюда и название — пироэлектрики. Далее измеряя разность потенциалов между разными точками кристалла можно судить о величине излучения. Правда возникающая разность потенциалов довольно быстро компенсируется «налипающими» на кристалл заряженными частицами, которых в окружающем пространстве достаточно. По этой причине для измерения постоянной интенсивности излучения пироэлектрик не очень пригоден. Внятно может быть зафиксировано именно изменение излучения. Но в целях, в которых подобные датчики применяются — фиксация движения, это то, что нужно.
Вроде все просто, но есть небольшая проблема. Нам не интересно изменение излучения вообще, а интересно его изменение по причине прохода нарушителя. Но солнце встает и заходит, лето сменяется зимой, отопление включают и выключают, и падающее на сенсор инфракрасное излучение меняется в очень больших пределах, хотя никто и не думал покушаться на наше имущество. Понятно, что практическая ценность устройства, реагирующего на что попало, близка к нулю. Обходят эту неприятность довольно просто — вместо одного чувствительного элемента используют два. Включая их в цепь последовательно так, чтобы изменения напряженности на них происходили в противоположных направлениях. А конструктивно располагая с тем расчетом, чтобы «глобальное» изменение уровня инфракрасного излучения (скажем при изменении температуры воздуха) влияло на них в равной степени, а «локальное» (перемещение объекта вроде человека) — в разной. Чтобы было понятнее перейдем к иллюстрации (рисунки намеренно сделаны от руки, дабы несколько разнообразить засилье компьютерной графики).

Внутри металлического корпуса (изображено синим) помещают два кристалла пироэлектрика. Для измеряемого излучения в корпусе имеется окошко, закрытое фильтром (красный), пропускающим только нужный нам диапазон длин волн. Перед окошком размещают оптическую систему (зеленая), формирующую нужную диаграмму направленности датчика. Двояковыпуклая линза нарисована, конечно, условно. В реальных датчиках используют линзы Френеля, отштампованные на пластике (прозрачном в нужном диапазоне частот, само собой). Вот такие:

О линзах подробнее чуть позже.
Прямо рядом с кристаллами внутри корпуса (дабы не растерять в «дальней дороге» измеряемую величину) размещают полевой транзистор, сток и исток которого уже выведены наружу. Транзистор полевой неспроста. Этот прибор, как известно, управляется электрическим зарядом, изменение которого на кристалле мы, собственно, и измеряем. Биполярный транзистор здесь совершенно бы не подошел, как прибор управляемый током, которого пироэлектрик выдать не в состоянии. Резистор нужен для стекания паразитных статических зарядов, хотя несколько ухудшает чувствительность прибора.
Теперь о линзах. Без линз датчик имеет очень широкую диаграмму направленности — 100-120° по вертикали и горизонтали. При этом (условно) одну половину пространства «видит» один кристалл, вторую — другой. Т.е. получается этакий конус, рассеченный плоскостью, направление которой зависит от взаимного расположения кристаллов. Обычно эта плоскость вертикальна. При помощи линзы из двух получившихся полуконусов формируется два относительно узких «луча» диаграммы направленности. Это повышает чувствительность датчика по расстоянию и снижает паразитные шумы. Однако узость диаграммы приводит к возможности нарушителю легко обойти чувствительные зоны. Чтобы этого не случилось линз делают несколько (это как раз видно на фото выше) и, соответственно, формируют несколько пар лучей. Их вид и число зависят от области применения датчика. Скажем для коридоров нужно «видеть» узко, но далеко. Для квадратного помещения — близко и широко. Где-то нужно защитить зону под датчиком, где-то над ним и т. п. Но это все не принципиально, поэтому сосредоточимся на одной паре лучей, которую пересекает движущийся теплый объект.

По мере движения объект попадет в поле зрения одного кристалла, и тот сформирует импульс напряжения в соответствии с изменением уровня инфракрасного излучения. Когда объект попадет в поле зрения другого кристалла, тот тоже сформирует импульс, но другой направленности (мы же помним, что кристаллы включены в противоположной полярности). Если объект пересечет несколько пар лучей, то весь этот процесс повторится.

Примечание: Ввиду того, что питание датчика, как правило, однополярное, нельзя говорить о положительном и отрицательном импульсе. Можно говорить лишь об изменении напряжения в большую или меньшую сторону от некоего среднего значения «покоя», зависящего от параметров сенсора, схемы его включения, состояния окружающей среды. Но для удобства изложения далее все же будем говорить об отрицательном и положительном импульсах.

С этого момента уже становится понятно каким образом можно определить направление движения. Если зафиксирован сначала положительный импульс, а потом отрицательный, то направление одно, если наоборот — другое. Однако в бытовых датчиках, о которых мы ведем речь, это свойство не используется. Но далее мы это исправим.
Пользоваться сигналом прямо с сенсора нельзя — он слишком мал, а его среднее значение «плавает» в больших пределах. Сигнал нужно усилить, причем в сотни тысяч раз, избавиться от дрейфа среднего значения и преобразовать в дискретный вид — есть движение/нет движения. Типовая структурная схема датчика движения, решающая эти задачи, имеет такой вид:

Слабый сигнал сенсора усиливается и подается на пару компараторов, один из которых фиксирует превышение заданной амплитуды положительным импульсом, второй — отрицательным. Уже дискретный сигнал с компараторов отправляется на исполнительное устройство. В качестве последнего обычно выступает ждущий мультивибратор, который на некоторое фиксированное время включает реле, а то уже размыкает/замыкает охранный шлейф. В более продвинутых датчиках вместо компараторов могут быть более сложные схемы, обеспечивающие защиту от ложных срабатываний, резких колебаний параметров окружающей среды, срабатываний от движения мелких животных, дополнительную реакцию на пожар и т. п. В самых современных датчиках все это делается не аналоговыми схемами, а DSP.
Однако для достижения поставленной цели нас будет интересовать только то, что до компаратора. Т.е. усилительная часть, а конкретнее — выход уже усиленного сигнала пироэлектрического сенсора. Для того, чтобы можно было найти это место в разбираемом датчике, посмотрим что именно нужно искать. А искать нужно в первую очередь микросхемы операционных усилителей (ОУ), расположенных недалеко от сенсора.
Типовая схема усилителя выглядит приблизительно так (нарисовано приблизительно, поскольку вариаций конкретных исполнений не счесть):

В данном случае первый каскад представляет собой неинвертирующий усилитель, второй инвертирующий. Коэффициенты усиления каждого из них порядка десятков тысяч, а обоих порядка сотен тысяч. Но главный «секрет» в том, что обратные связи ОУ содержат элементы (а именно конденсаторы), делающие эти связи зависимыми от частоты. Номиналы элементов таковы, что вблизи нулевой частоты (постоянный ток) общий коэффициент усиления стремится к нулю, около частоты 5 герц находится максимум усиления, а при частотах более 10 герц снова стремится к нулю. Такая частотная характеристика не случайна. Размер области, которую захватывает наша пара лучей, порядка 0,5-1 метра. Скорость движения человека порядка 1-3 м/с. Соответственно частота пересечения чувствительных зон составит как раз единицы герц. А сигналы лежащие вне этого диапазона можно считать паразитными. В том числе и дрейф постоянной составляющей сигнала. Т.е. в потрохах датчика нужно искать нечто подобное выходу второго каскада усиления.

Переходим к практическим упражнениям

Вооружившись теоретическими сведениями достанем паяльник. На фото показан разобранный датчик (снята передняя крышка с линзами Френеля и металлический экран).

Смотрим маркировку ближайшей к пироэлектрическому сенсору (круглый металлический с окошечком — это он и есть) микросхемы и (о, удача!) ею оказывается LM324 — счетверенный ОУ. Путем рассматривания окружающих элементов находим вывод ОУ, наиболее вероятно подходящий для наших целей (в моем случае это оказался вывод 1 микросхемы). Теперь неплохо бы проверить, а то ли мы нашли. Обычно для этого используют осциллограф. У меня под рукой его не оказалось. Зато оказался ардуино. Поскольку уровень сигнала после усиления составляет порядка единиц вольт, и особой точности замеров нам не нужно (достаточно качественной оценки), то входы АЦП ардуино вполне подойдут. К найденному выводу ОУ и минусу питания паяем проводки и выводим на макетку. Провода не должны быть длинными. В противном случае есть шанс померить не сигнал датчика, а что-нибудь совершенно другое.
Теперь подумаем насколько быстро нужно считывать сигнал, чтобы получить что-то вменяемое. Выше было сказано, что частотный диапазон полезного сигнала ограничен величиной примерно 10 Гц. Вспоминая теорему Котельникова (или Найквиста — кому что больше нравится), можно сделать вывод, что замерять сигнал с частотой выше 20 Гц смысла нет. Т.е. период дискретизации в 50 мс вполне подойдет. Пишем простой скетч, который каждые 50 мс читает порт А1 и вываливает его значение в сериал (строго говоря, измерения сигнала происходят реже, чем через 50 мс, поскольку на запись в порт тоже нужно время, однако для наших целей это не важно).

unsigned long time; void setup() < Serial.begin(9600); pinMode(A1, INPUT); time=millis(); >void loop() < if ((millis()-time) >= 50) < Serial.println(analogRead(A1)); >time=millis(); > 

Включаем и машем перед датчиком руками (можно побегать, даже полезнее). На стороне компьютера данные с порта вываливаем в файл.

stty -F /dev/ttyUSB0 raw ispeed 9600 ospeed 9600 -ignpar cs8 -cstopb -echo cat /dev/ttyUSB0 > output.txt 

Строим график (в файл добавлен столбец с нумерацией отсчетов):

gnuplot> plot "output.txt" using 1:2 with lines 

И видим то, что, собственно, и хотели — разнополярные всплески напряжения. Ура, теория работает и провод припаян куда надо. А простой анализ (проще говоря — рассматривание) графика позволяет сделать вывод, что более или менее надежной фиксацией факта наличия движения можно считать отклонение сигнала на 150 единиц от среднего значения.
Настало время сделать, наконец, датчик направления движения.
Модифицируем схему. Помимо аналогового сигнала сенсора подключим к ардуино пару светодиодов (порты 2 и 3, не забудьте токоограничительные резисторы) и напишем чуток более сложный скетч.

Развернуть

int a1; int state2=0; long average=0; int n=0; unsigned long time; void setup() < pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(A1, INPUT); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); delay (30000); //мой датчик после включения //до начала работы тупит 30 сек. time=millis(); //тысячу раз делаем замер сигнала для //вычисления его среднего значения //чтобы было от чего отсчитывать отклонения while (n average=average/1000; //одновременным включением светодиодов //сигнализируем, что система готова digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, HIGH); delay(1000); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); time=millis(); > void loop() < //опрашиваем датчик каждые 50 мс if ((millis()-time) >= 50) < //этим простым выражением аналаговый сигнал //превращаем в дискретный со значениями -1/0/1 a1=(analogRead(A1)-average)/150; //если было изменение полярности сигнала, то //включаем нужный светодиод switch (a1) < case 1: if (state2=-1) state2=a1; break; case -1: if (state2=1) state2=a1; break; > //повторяем сначала time=millis(); > > 

Чтобы из всего множества лучей диаграммы направленности датчика оставить только одну пару, закрываем все, кроме одной, линзы Френеля бумажным экраном.

Наслаждаемся результатом.

Что такое ИК-детектор движения

Датчик PIR — это устройство, которое обнаруживает движение, принимая инфракрасное излучение.. Он обнаруживает быстрое изменение инфракрасной энергии и излучает сигнал, когда кто-то проходит мимо датчика.. В этой статье, мы продемонстрируем разницу между PIR и IR датчиком, разница между датчиком PIR и датчиком движения, а также что такое ИК датчик движения.

Различие между датчиками PIR и IR

Знаете ли вы разницу между датчиком PIR и датчиком IR?? Следующий, мы расскажем вам разницу между пассивным инфракрасным датчиком и инфракрасным датчиком. Некоторые ИК-датчики используются в повседневной жизни., такие как инфракрасный пульт дистанционного управления для переключения телеканалов и датчики безопасности, которые обнаруживают движение через инфракрасное излучение, включая автоматические гаражные ворота. В стандартном инфракрасном датчике, передатчик излучает невидимый свет на приемник на некотором расстоянии. Если приемник не принимает сигнал, датчик знает, что что-то находится в пределах его диапазона.

• ПИР, Короче для Пассивный инфракрасный датчик, использует инфракрасную технологию для запоминания инфракрасного изображения окружающего пространства и любых изменений, вызванных движением, это заметит.
• Инфракрасный датчик является разновидностью инфракрасного датчика., который может использовать микросхему инфракрасной технологии и излучатель, чтобы определить, исходит ли свет от излучателя от объектов или людей..
  Основные отличия включают:
• Свет, излучаемый передатчиком, обнаруженный инфракрасным датчиком, исходит от объектов или людей.. Однако, Датчик PIR получил оценку, обнаружив изменение уровня энергии вокруг зоны..
• Если датчик PIR установлен в изменяющейся среде, он может автоматически выносить ложные суждения из-за изменений в потоке воздуха. Однако, инфракрасные датчики должны быть установлены навстречу движениям.
• Инфракрасный датчик обычно устанавливается снаружи помещения., в то время как датчик PIR установлен внутри устройства.
• В отличие от инфракрасных датчиков, которые излучают инфракрасное излучение, Датчики PIR на самом деле не излучают инфракрасное излучение, это объекты, которые излучают инфракрасное излучение на датчик.

Различие между датчиком PIR и датчиком движения

Датчики движения обнаруживают движение предметов и людей. В большинстве приложений, они в основном используются для обнаружения активности человека в определенных областях.. Он также может преобразовывать движение в электрические сигналы.. Сенсоры либо излучают стимулы, либо отслеживают любые изменения, отраженные обратно., или принимать сигналы от движущегося объекта. сигнализация и/или автоматические выключатели освещения срабатывают от датчиков движения в большинстве систем безопасности по всему миру. Чаще, они размещены в легком доступе к зданиям, такие как ворота и окна.

PIR — это всего лишь один из технических способов обнаружения движения., поэтому мы говорим, что датчики PIR являются подмножеством датчиков движения, а датчики PIR маленькие., дешевый, низкое энергопотребление, очень легко понять, что делает его очень популярным, и многие предприятия будут добавлять датчики движения между датчиками PIR..

Функция датчика PIR

Первый, мы должны знать, что все вещи, включая людей, животные, и даже неодушевленные предметы излучают некоторое количество инфракрасного излучения. Количество инфракрасного излучения связано с температурой и составом материала человеческого тела или объекта.. Хотя люди не могут видеть инфракрасное, мы разработали электронные устройства обнаружения, который может обнаруживать инфракрасный. Вы можете видеть, что датчики PIR используются для теплового зондирования, такого как безопасность и обнаружение движения..

Датчик движения

А Датчик движения, или датчик движения, может обнаруживать людей или объекты поблизости. Детекторы движения, как дверные и оконные датчики, являются важной частью домашней системы безопасности. Хотя на рынке существует несколько различных типов детекторов движения., большинство из них полагаются на аналогичные технологии для обнаружения злоумышленников.. Они могут обнаруживать небольшие изменения в пространстве, которое они охватывают., например, температура, вибрация или излучение. Оповещение будет отправлено в вашу систему безопасности, когда датчик обнаружит ваши движения.
Датчики движения обычно используются для:

• Обнаружение, когда потенциальный злоумышленник приближается или находится в вашем доме или офисе
• Уведомлять вас, если кто-то входит в запретные зоны, такие как ваш гараж,подвал или склад
• Экономьте энергию, освещая зону только тогда, когда это необходимо

Два широко используемых датчика движения

Активный ультразвуковой датчик и пассивный инфракрасный датчик являются двумя наиболее часто используемыми технологиями датчиков движения., точность и надежность являются их преимуществами.

Активный ультразвуковой датчик движения

Активные ультразвуковые датчики движения излучают ультразвуковые волны на частотах выше диапазона человеческого слуха, которые отражаются от близлежащих объектов, а затем возвращаются к датчику движения.. Преобразователь в датчике служит путевой точкой сигнала, который посылает импульсы и принимает эхо. Расстояние зависит от датчика движения. Вы можете настроить чувствительность датчиков движения, чтобы они не срабатывали, если расстояние до объекта слишком велико.. Если полученный сигнал находится в пределах указанного диапазона параметров, датчик движения сработает, оповещение о том, что рядом с датчиком есть кто-то или что-то. Установлены датчики движения на входах (такие как окна и двери) можно настроить на срабатывание охранной сигнализации Датчики окон и дверей предназначены для обнаружения вторжения, таким образом, вам не нужно иметь дело с чрезмерными уведомлениями или ложными тревогами. Ультразвуковые датчики могут определять тип поверхности, цвет объекта, или тип материала, и они могут даже обнаруживать полупрозрачные объекты, хотя это обычно используется только в промышленных случаях.

Пассивный инфракрасный датчик движения

Детектор движения PIR бывает двух типов.:

• Тепловые инфракрасные датчики: Тепловые инфракрасные датчики или пироэлектрические инфракрасные датчики используют инфракрасное излучение в качестве источника тепла для обнаружения объектов.. Их чувствительность не зависит от длины волны.. Время обнаружения и скорость отклика медленные.
• Квантовые инфракрасные датчики: Квантовые датчики обнаруживают фотоны, в зависимости от длины волны, и более чувствительны, чем те, которые чувствуют тепло. Эти датчики быстро обнаруживают и реагируют, при этом требуется частое охлаждение для проведения точных измерений.

Все, что выше абсолютного нуля, излучает вокруг себя инфракрасное излучение.. PIR-датчик — это тепловой инфракрасный датчик, который обнаруживает движение объектов, считывая изменения инфракрасного излучения в окружающей среде.. Когда датчик не активен, оба слота могут воспринимать одинаковое количество ИК-излучения от любого объекта. Когда теплый объект попадает в зону действия ИК-детектора движения, он проходит через два слота, один за другим. Когда он перехватывает первую половину сенсора, будет положительное дифференциальное изменение между двумя половинами и аналогичным образом, когда он покидает зону обнаружения, будет отрицательное дифференциальное изменение между двумя щелями, и эти изменения в импульсе являются признаком для датчика того, что в его области обнаружения есть какое-то движение..

Стены, этажи, лестница, Окна, легковые автомобили, собаки, деревья, и все остальные вещи, о которых вы только можете подумать, излучают определенное количество тепла. обнаруживая изменения температуры в заданной области, инфракрасные датчики движения могут обнаруживать присутствие людей или объектов. Давайте воспользуемся датчиком движения, чтобы проиллюстрировать принцип работы..

В датчике PIR есть два датчика. Когда нет никого рядом, датчик PIR обнаруживает окружающее инфракрасное излучение от фоновых объектов, такие как стены и двери. Когда человек (или животное объект, и т.п.) проходит мимо датчика, первый датчик перехватывает их тепловую сигнатуру, и датчик срабатывает, сработает сигнализация и вы будете предупреждены. Если объект оказался вне зоны действия датчика, срабатывает второй датчик, запись резкого падения температуры. Присутствие людей или объектов будет обнаружено датчиком движения PIR., обнаруживают по изменению температуры. Датчики PIR можно настроить так, чтобы они игнорировали крошечные изменения в инфракрасном диапазоне., поэтому сигнализация не сработает, когда вы будете ходить по дому или по работе..

Достоинства и недостатки ИК-детектора движения

Мощность ИК-детектора движения

Детектор движения PIR может обнаруживать движение в темноте с высокой точностью.. Датчики PIR могут обнаруживать движение объектов, не касаясь их, и их очень легко установить., они не требуют большого количества проводов и экономят много рабочей силы, заставляя все работать автоматически, и они потребляют очень мало энергии.,тем самым значительно уменьшая счета за электроэнергию.

Недостаток ИК-детектора движения

В плохих погодных условиях,Датчики PIR могут вести себя ненормально, иногда не удается обнаружить очень медленно движущиеся объекты, и системы домашней безопасности, оснащенные ИК-датчиком движения, иногда вызывают ложные срабатывания. Дальность их обнаружения недостаточно широка., а иногда бывают дыры в системе охранной сигнализации из-за неадекватного покрытия Конечно, это проблемы, которые можно решить, мы поговорим ниже о том, как эффективно избежать этих проблем.

Советы по использованию ИК-детектора движения

Как камеры безопасности, пожарная сигнализация и охранная сигнализация, установка ИК-детектора движения в наиболее важных местах гарантирует безопасность вашего дома или бизнеса. Вы можете использовать приложение для быстрого доступа ко всей системе безопасности с вашего телефона.. Когда вы устанавливаете датчик движения PIR, обязательно следуйте инструкциям на датчике. Вот несколько советов по установке датчиков движения в вашем доме или офисе.:

1. Установите датчики движения дверей возле входа.

2. Поместите их в зону с интенсивным движением. Если поставить датчики в коридорах или на лестничных клетках, или другие места, через которые люди должны пройти, у вас больше шансов поймать злоумышленников. Датчики лучше размещать рядом с комнатами, где вы размещаете ценные вещи..

3. Не устанавливайте датчик движения PIR вблизи источников тепла.. Датчики PIR анализируют колебания температуры и могут срабатывать ложные срабатывания, если они установлены слишком близко к печам., вентиляционные отверстия, или камины.

4. Не блокируйте датчик. Если заблокирован, датчик не будет работать должным образом. Блокировка может быть неочевидной поначалу. Например, ваш припаркованный автомобиль может заблокировать его от обнаружения движения на тротуаре или улице, если вы установите свет с датчиком движения на дом над подъездной дорожкой. Попытайтесь разместить датчик в месте, где нет загрязнения..

5. После установки, пожалуйста, протрите датчик начисто, чтобы убедиться, что объектив разблокирован, и регулярно чистите.

6. Вы не должны хотеть, чтобы ваш телефон был завален мобильными уведомлениями только для того, чтобы обнаружить, что ваш питомец гуляет по дому.. Настроив параметры уведомлений детектора в соответствии с вашими потребностями, или используйте настройки по умолчанию,вы можете решить эту проблему.

Каков диапазон различных ИК-детекторов движения?

Внутренний пассивный инфракрасный: обнаружение варьируется от 25 сантиметр в 20 метры.
Тип внутренней шторы: диапазон обнаружения 25 сантиметр в 20 метр.
Открытый пассивный инфракрасный: дальность обнаружения 10 м до 150 м.
Детектор занавеса PI для наружной установки: диапазон расстояний от 10 м до 150 м

Область применения ИК-детектора движения

• Система охранной сигнализации или система обнаружения вторжений
• Автоматическая бытовая техника
• Автоматические ворота
• Автоматическое освещение
• Инфракрасный термометр
• Камера ночного видения
• Газоанализатор
• Анализатор влажности
• Детекторы дыма и огня

Некоторые технологии ИК-детекторов движения, которые используются реже

• Томографический датчик движения состоит из нескольких узлов, соединенных вместе в ячеистую сеть.. Когда связь между двумя узлами отсутствует, присутствие людей или объектов может быть обнаружено.
• Вибрационные датчики движения обнаруживают людей и предметы по небольшим вибрациям, вызванным такими вещами, как шаги..
• Микроволновой датчик движения излучает микроволновые импульсы, которые отражаются от объекта и возвращаются к датчику.. По сравнению с датчиками PIR, можно охватить большую площадь, но они более восприимчивы к электронным помехам.

Заключение

Настройка наших ИК-датчиков довольно проста, в то время как другие на рынке полны функций, на настройку которых вы можете потратить много времени.. Выберите то, что лучше всего подходит для вас, или поговорите со специалистом МОКОЛора, чтобы узнать больше об операции. Детектор движения PIR необходим в системе безопасности, они являются хорошим способом обнаружения злоумышленников и других подозрительных действий. Если вы готовы повысить безопасность своего бизнеса или дома, отправить нам запрос, мы работаем в этой отрасли уже более 16 годы.

Инженер Интернета вещей, Технолог & Энтузиаст машинного обучения — со страстью к изучению передовой разработки оборудования IoT. Специализируется на разработке и реализации решений LoRa и LoRaWAN..

Инженер Интернета вещей, Технолог & Энтузиаст машинного обучения — со страстью к изучению передовой разработки оборудования IoT. Специализируется на разработке и реализации решений LoRa и LoRaWAN..