Bu yazıda PIR veya Pyroelektrik Kızılötesi Radyal Sensör HC-SR501'in veri sayfasını inceleyeceğiz. PIR sensörünün hangi amaçla kullanıldığını anlayacağız? Temel tetikleme işlemleri, pin bağlantı detayları, teknik özellikleri ve son olarak bazı gerçek yaşam uygulamalarına bakacağız.

İçinde kurulu olan gerçek PIR sensör ünitesini anlayarak başlayacağız. standart PIR modülleri ve iç özelliklerini, pim ayrıntılarını ve iç çalışma ayrıntılarını öğrenir.

PIR Sensörü nedir?

PIR, Pyroelektrik Kızılötesi Radyal Sensör veya Pasif Kızılötesi Sensör anlamına gelir. PIR, belirli bir mesafe boyunca kızılötesi ışıktaki değişiklikleri algılayan ve algılanan bir IR sinyaline yanıt olarak çıkışında elektrik sinyali veren elektronik bir sensördür. Sensörün menzili ise veya menzilden uzaklaşırsa veya sensör menzili içinde hareket ederse, insan veya hayvan gibi kızılötesi yayan herhangi bir nesneyi tespit edebilir.
PIR sensör modülü, kızılötesi duyarlı bir kristal ve işlem devresi olmak üzere iki kısma ayrılabilir.

PIR duyarlı kristalin çizimi:

IR duyarlı kristalin barındırıldığı metalin karanlık kısmı, hassas kristal çevredeki kızılötesi seviyesini tespit edebilir. Aslında hareketli nesneleri algılamak için iki piroelektrik sensör barındırır. Hassas kristallerden biri, diğer hassas kristale göre kızılötesinde bir değişiklik (artış veya azalma) algılarsa, çıktı tetiklenir.

Kızılötesi ışığı sensörler üzerinde odaklamak için lens görevi gören bu hassas kristalin üzerine normalde kubbe şeklindeki bir plastik yapı yerleştirilir.

PIR Nasıl Çalışır?

Bir piroelektrik kızılötesi sensörün algılama işlemi, sıcaklık değişikliklerine yanıt olarak malzemesinin polarizasyonunu değiştirmekten sorumlu hale gelen özelliğe veya karakteristiğe dayanır.

Bu sensörler, IR sinyallerini iki adımda algılamak için bir ikili veya bir çift algılama elemanı kullanır, bu da mevcut EMI aşaması içindeki istenmeyen sıcaklık değişimlerini iptal ederek hatasız bir algılama sağlar. Bu iki aşamalı algılama süreci, sensörün genel kararlılığını geliştirir ve IR sinyallerini yalnızca insan varlığından algılamaya yardımcı olur.

Bir insan veya ilgili bir IR kaynağı, bir PIR sensöründen geçtiğinde, radyasyon, alternatif bir şekilde algılama elemanı çiftini keserek, çıktının bir çift AÇIK / KAPALI veya yüksek ve düşük darbeler üretmesini tetikler. aşağıdaki dalga formu:

“bir elektronun broglie dalga boyu nedir ”

Aşağıdaki kaba Gif simülasyonu, bir PIR sensörünün hareket eden bir insana nasıl tepki verdiğini ve gerekli işleme veya uygun şekilde yapılandırılmış bir röle aşamasını tetiklemek için çıkış uçlarında birkaç kısa keskin darbe geliştirdiğini gösterir.

Bir PIR'ın İç Düzeni

Aşağıdaki şekil dahili düzeni veya standart bir PIR sensörü içindeki yapılandırmayı gösterir.

PIR Sensör iç yapısı, düzeni ve konfigürasyonu

Solda, seri olarak bağlanmış bir çift IR algılama elemanı görebiliriz. Bu serinin üst ucu, küçük bir IR sinyal amplifikatörü olarak işlev gören yerleşik bir FET'in kapısına bağlıdır. Rg aşağı çekme direnci, bir IR sinyali olmadığında tamamen KAPALI kalmasını sağlamak için FET'e gerekli bekleme sıfır mantığını sağlar.

Bir çift algılama elemanı tarafından hareketli bir IR sinyali algılandığında, yukarıda tartışıldığı gibi karşılık gelen bir çift yüksek ve düşük mantık sinyali üretir:

Bu darbeler, FET tarafından uygun şekilde yükseltilir ve ekli bir devre tarafından daha fazla işlenmek üzere çıkış pininde çoğaltılır.

Kondansatör ile birlikte ilişkili EMI aşamaları, PIR'ın belirtilen çıkış pininde temiz bir darbe seti üretmek için işleme ekstra filtreleme sağlar.

PIR Sensörünün Test Kurulumu

Aşağıdaki resimde standart bir PIR sensörü test kurulumu gösterilmektedir. PIR'ın çıkışı ve Vss pinleri (negatif pin) harici bir aşağı çekme direnci ile bağlanır, Vdd pini 5V besleme ile sağlanır.

Sabit bir siyah gövde, bir kıyıcı mekanizma aracılığıyla PIR sensörü için gerekli eşdeğer kızılötesi radyasyonu üretir. Kıyıcı plaka dönüşümlü olarak, hareketli bir IR hedefini taklit eden IR sinyallerini keser.

Bu kesik IR sinyali, bir kapsam üzerinde analiz için bir opamp aracılığıyla uygun şekilde yükseltilen çıkış pini boyunca belirtilen darbeleri üreten PIR sensörüne çarpar.

Yukarıdaki kurulum için İdeal Test Koşulları aşağıda görülebilir:

Algılama Elemanı çıkışını dengeleme

PIR'larda ikili algılama mekanizması kullanıldığından, lens çifti aracılığıyla işlemenin doğru şekilde dengelenmesini sağlamak gerekli hale gelir.

Algılama elemanları, aşağıdaki formül aracılığıyla ilgili tek sinyal çıkış voltajı (SSOV) değerlendirilerek test edilir ve uygun şekilde yapılandırılır:

Terazi: | Va - Vb | / (Va + Vb) x% 100
Burada, Va = A tarafının hassasiyeti (mV tepeden tepeye)
Vb = Hassasiyet tarafı B (mV tepeden tepeye)

Ana Özellikler

Bir PIR sensörünün ana teknik özellikleri ve boyut parametreleri aşağıdaki ayrıntılardan öğrenilebilir:

PIR İç Modüllerini Kullanma

Bugün, özel işlem devresi ve lens ile entegre bir PIR sensörüne sahip PIR modülleri bulacaksınız. Bu, PIR'ın performansını birçok kat arttırır ve son kullanıcının modülden iyi tanımlanmış, optimize edilmiş, güçlendirilmiş çıktı almasını sağlar.

Bu çıkışın artık sadece öngörülen bölgedeki bir insan varlığına yanıt olarak bir yükün gerekli AÇMA / KAPATMA anahtarlaması için bir röle aşamasıyla yapılandırılması gerekir.

Standart modüller içindeki devre, özellikle hareket algılama uygulamaları için tasarlanmış IC BISS0001'den oluşur. Biri modülün hassasiyetini ayarlamak için ve diğeri modül tetiklendikten sonra çıkışın HIGH ne kadar süre kalması gerektiğine ilişkin süre uzunluğunu ayarlamak için olmak üzere iki düğme sağlanmıştır.

Şimdi PIR sensörü HC-SR501'in teknik ayrıntılarını inceleyelim.

Çalışma gerilimi:

HC-SR501, 5 V ila 20 V arasındadır ve bu, devre tasarımcıları için büyük esneklik sağlar.

Anlık tüketim:

HC-SR501, kızılötesi ışığında herhangi bir değişiklik algıladığında akım tüketimi 65 mA olan pil dostu bir cihazdır.

Çıkış Voltajı:

Modül kızılötesi bir hareket algıladığında, çıkış 3,3 V'de YÜKSEK olur, modül hareket algılamazsa sabit bir süre sonra DÜŞÜK veya 0 V olur.

Gecikme süresi:

IR algılandıktan sonra çıkışın HIGH olarak kalma süresini ayarlamak için bir düğme sağlanmıştır. Bu zaman aralığı 5 saniyeden 5 dakikaya kadar ayarlanabilir.

Hassasiyet Aralığı:

Algılama alanının açısı yaklaşık 110 derecelik konidir. Sensöre dik olarak 3 metreden 7 metreye kadar değişebileceğimiz hassasiyeti ayarlamak için bir düğme verilmiştir. Sensörün her iki tarafını hareket ettirdikçe hassasiyet azalır.

Çalışma sıcaklığı:

HC-SR501, -15 ila +70 derece Santigrat arasında değişen etkileyici bir çalışma sıcaklığına sahiptir.

Sakin akım:

Hareketsiz akım, sensör herhangi bir hareket algılamadığında veya boştayken, beslemeden tüketilen akımdır. 50 uA'dan daha az tüketir, bu da sensörün pil dostu olmasını sağlar.

PIR pin çıkışı ve tetikleme modları

Tetikleme modları:

PIR modülünün iki tetikleme modu vardır: Tek tetik / tekrar etmeyen mod ve tekrar tetikleme. Bu iki moda, modülde verilen jumper konumu değiştirilerek erişilebilir.

Tek Tetikleme Modu / Tekrar Etmeyen Mod:

PIR sensörü tek tetik moduna ayarlandığında (ve zamanlayıcı düğmesi / gecikme süresi 5 saniyeye ayarlandığında (örneğin)), bir insan algılandığında çıkış 5 saniye için YÜKSEK ve DÜŞÜK olur.

Tetikleme Modunu Tekrarla:

PIR sensörü tekrar tetikleme moduna ayarlandığında, bir insan algılandığında çıkış YÜKSEK olur, zamanlayıcı 5 saniye boyunca sayar, ancak bu 5 saniye içinde başka bir insan algılandığında zamanlayıcı sıfırlanır ve 2. saniyeden sonra 5 saniye daha sayar. insan tespit edildi.

Blok zamanı:

Blok süresi, sensörün devre dışı bırakıldığı veya hareketi algılamayacağı zaman aralığıdır. HC- için blok süresi

SR501 varsayılan olarak 3 saniyedir.

Bu, gecikme süresinden (zamanlayıcı düğmesi ile ayarlanan) sonra meydana gelir, çıkış bu aralık sırasında 3 saniye süreyle DÜŞÜK olur, hiçbir hareket algılanmaz. 3 saniyeden (DÜŞÜK) sonra, sensör hareketi yeniden algılamaya hazır olacaktır.
Başka bir deyişle, sensör hareket algıladığında çıkış YÜKSEK olur, çıkış zamanlayıcı düğmesine göre YÜKSEK kalır (5 saniye diyelim), 5 saniye sonra PIR sensörü DÜŞÜK olur, DÜŞÜK sinyali yeni ne olursa olsun 3 saniye kalacaktır. varsa hareket.

Modülün boyutları:

Sensör, insanların görüşünden saklanacak kadar kompakttır, böylece dekorasyonları vb. Etkilemez. 32 mm x 24 mm boyutlarındadır.

Lens Boyutu:

Piroelektrik sensörü çevreleyen beyaz kubbe yapıya, algılama aralığını artıran ve opak görünen Fresnel lensler denir. 23 mm çapındadır.

Uygulamalar:

• Güvenlik sistemi.
• Otomatik ışıklar.
• Endüstriyel Otomat Kontrolü.
• Otomatik kapılar.

PIR sensörünü kullanan projelerden bazılarını bu sitede bulabilirsiniz.

Tipik PIR Modül Devresi

Sensör ve tam teşekküllü bir amplifikatör ile birlikte eksiksiz PIR modülünü inşa etmek isteyen meraklılar için, aşağıdaki standart şema kullanılabilir ve herhangi bir ilgili PIR sensör tabanlı uygulama tetiklemesi için kullanılabilir.