בפוסט זה אנו הולכים לחקור את גליון הנתונים של PIR או חיישן רדיאלי אינפרא אדום Pyroelectric HC-SR501. נבין לאיזו מטרה משתמשים בחיישן PIR? פעולות הדק הבסיסיות שלו, פרטי חיבור הסיכה, המפרט הטכני ולבסוף נבחן כמה יישומים בחיים האמיתיים.
נתחיל בהבנת יחידת חיישני ה- PIR בפועל המותקנת בפנים מודולי PIR סטנדרטיים ולמד את המאפיינים הפנימיים שלה, פרטי פינוי ופרטי עבודה פנימיים.
מהו חיישן PIR?
PIR מייצג חיישן רדיאלי אינפרא אדום פירואלקטיקה או חיישן אינפרא אדום פסיבי. PIR הוא חיישן אלקטרוני שמזהה את השינויים באור האינפרא אדום על פני מרחק מסוים ומוציא אות חשמלי בפלט שלו בתגובה לאות IR מזוהה. הוא יכול לזהות כל אובייקט פולט אינפרא אדום כגון בני אדם או בעלי חיים אם הוא נמצא בטווח החיישן, או מתרחק מהטווח, או נע בטווח החיישן.
ניתן לחלק את מודול חיישן ה- PIR לשני חלקים קריסטל רגיש אינפרא אדום ומעגל העיבוד.
איור של גביש רגיש ל- PIR:
החלק הכהה של המתכת שבו שוכן הקריסטל הרגיש, הקריסטל הרגיש יכול לזהות את רמת האינפרא-אדום בסביבה. למעשה יש בו שני חיישנים פירואלקטיים לאיתור עצמים נעים. אם אחד מהגבישים הרגישים מזהה שינוי באינפרא אדום (תוספת או ירידה) בהשוואה לקריסטל הרגיש האחר, הפלט מופעל.
מבנה פלסטיק בצורת כיפה ממוקם בדרך כלל מעל הגביש הרגיש הזה המשמש כעדשה למיקוד האור האינפרא אדום על החיישנים.
איך PIR עובד
פעולת החישה של חיישן אינפרא אדום פירואלקטרי מבוססת על המאפיין או המאפיין אשר הופך להיות אחראי על שינוי קיטוב החומר שלו בתגובה לשינויי טמפרטורה.
חיישנים אלה מעסיקים כפול או זוג אלמנטים חישה לחישת אותות ה- IR בשני שלבים, מה שמבטיח זיהוי חסין תקלות על ידי ביטול שינויי הטמפרטורה הלא רצויים בשלב EMI הקיים. תהליך חישה דו-שלבי זה משפר את היציבות הכוללת של החיישן ומסייע בזיהוי אותות IR רק מנוכחות אנושית.
כאשר בן אנוש או מקור IR רלוונטי עובר על פני חיישן PIR, הקרינה חותכת את צמד אלמנטים החישה באופן חלופי, ומפעילה את הפלט ליצירת זוג פעימות ON / OFF או פולסים גבוהים ונמוכים, כמתואר ב צורת הגל הבאה:
הדמיית ה- Gif המחוספסת הבאה מציגה כיצד חיישן PIR מגיב לאדם נע ופותח כמה פולסים חדים קצרים על פני מובילי הפלט שלו לעיבוד הנדרש או להפעיל שלב ממסר מוגדר כראוי.
פריסה פנימית של PIR
האיור הבא מציג את הפריסה הפנימית או את התצורה בתוך חיישן PIR רגיל.
בצד שמאל אנו יכולים לראות זוג אלמנטים לחישה IR המחוברים בסדרה. הקצה העליון של סדרה זו מחובר לשער של FET מובנה המשמש כמגבר אות IR קטן. הנגד Rg down down מספק את ההיגיון הנדרש לאפס המתנה ל- FET כדי לוודא שהוא ייכבה לחלוטין בהיעדר אות IR.
כאשר מזוהה איתות IR נע על ידי צמד אלמנטים החישה, הוא מייצר זוג מקביל של אותות היגיון נמוך ונמוכים כפי שפורט לעיל:
פעימות אלה מוגברות כראוי על ידי ה- FET ומשוכפלות בסיכת הפלט שלו להמשך עיבוד באמצעות מעגלים צמודים.
שלבי ה- EMI הקשורים יחד עם הקבל מספקים סינון נוסף לתהליך, על מנת לייצר סט נקי של פולסים בסיכת הפלט המצוינת של ה- PIR.
בדיקת הגדרת חיישן PIR
התמונה הבאה מציגה בדיקת רגילה של חיישן PIR. הפלט וסיכות ה- Vss (סיכה שלילית) של ה- PIR מחוברים עם נגד חיצוני למטה, סיכת ה- Vdd מסופקת עם ספק 5V.
גוף שחור נייר מכתבים מייצר את קרינת האינפרא-אדום המקבילה הנדרשת לחיישן PIR באמצעות מנגנון מסוק. לוח המסוק חותך לסירוגין את אותות ה- IR המחקים יעד IR נע.
אות IR קצוץ זה פוגע בחיישן PIR ויוצר את הפולסים שצוינו על פני פין הפלט שלו, המוגבר כראוי באמצעות אופמפ לניתוח על היקף.
ניתן לראות להלן את תנאי הבדיקה האידיאלים להגדרה לעיל:
איזון פלט אלמנט החישה
מכיוון שמנגנון חישה כפול משמש ב- PIR, יש צורך לוודא שהעיבוד דרך זוג העדשות מאוזן כהלכה.
אלמנטים החישה נבדקים ומוגדרים כראוי על ידי הערכת מתח יציאת האות היחיד בהתאמה (SSOV) באמצעות הנוסחה הבאה:
מאזניים: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
איפה, Va = רגישות של צד A (שיא mV לשיא)
Vb = צד רגישות B (mV שיא לשיא)
מפרטים עיקריים
את המפרט הטכני והפרמטרים המימדיים העיקריים של חיישן PIR ניתן ללמוד מהפרטים הבאים:
שימוש במודולי PIR Inside
היום תמצאו מודולי PIR עם חיישן PIR משולב במעגל עיבוד מיוחד ובעדשות. זה משפר את הביצועים של קיפולי ה- PIR רבים ומאפשר למשתמש הקצה לקבל תפוקה מוגברת ומוגברת מהמודול.
כעת יש להגדיר פלט זה רק עם שלב ממסר לצורך הפעלת / כיבוי נדרש של עומס בתגובה לנוכחות אנושית ברחבי האזור הקבוע.
המעגל בתוך המודולים הסטנדרטיים מורכב מ- IC BISS0001 שתוכנן במיוחד ליישומי זיהוי תנועה. ישנם שני ידיות, אחת להתאמת הרגישות של המודול וכפתור אחר היא להתאמת אורך הזמן לכמה זמן שהפלט צריך להישאר גבוה לאחר הפעלת המודול.
עכשיו בואו נבדוק את הפרטים הטכניים של חיישן ה- PIR HC-SR501.
מתח הפעלה:
HC-SR501 הוא בין 5 וולט ל -20 וולט, מה שעושה גמישות רבה עבור מעצבי מעגלים.
צריכה נוכחית:
HC-SR501 הוא מכשיר ידידותי לסוללה, הצריכה הנוכחית שלו היא 65 mA כאשר הוא מזהה כל שינוי באור ה- IR.
מתח יציאה:
כאשר המודול מזהה תנועה של אינפרא אדום, הפלט הולך גבוה ב -3.3 וולט, אם המודול לא מזהה שום תנועה הוא הולך נמוך או 0 וולט לאחר תקופה קבועה.
זמן עיכוב:
כפתור מסופק כדי להתאים את זמן היציאה להישאר גבוה לאחר גילוי ה- IR. פרק זמן זה יכול להיות מותאם בין 5 שניות ל -5 דקות.
טווח רגישות:
זווית אזור הזיהוי היא סביב חרוט של 110 מעלות. ניתן כפתור להתאמת הרגישות שאנו יכולים לנוע בין 3 מטר ל -7 מטרים בניצב לסניור. הרגישות פוחתת כאשר אנו מזיזים משני צידי החיישן.
טמפרטורת פעולה:
ל- HC-SR501 טמפרטורת הפעלה מרשימה הנעה בין -15 ל +70 מעלות צלזיוס.
זרם שקט:
זרם השקט הוא הזרם הנצרך מהאספקה, כאשר החיישן אינו מזהה שום תנועה או כשהוא במצב סרק. הוא צורך פחות מ 50 uA, מה שהופך את חיישן הסוללה לידידותי.
PIR pinouts ומצבי הדק
מצבי טריגר:
למודול ה- PIR שני מצבי טריגר: טריגר יחיד / מצב שאינו חוזר ומפעיל חוזר. ניתן לגשת לשני מצבים אלה על ידי שינוי מיקום המגשר הנתון במודול.
מצב טריגר יחיד / מצב שאינו חוזר:
כאשר חיישן ה- PIR מוגדר במצב טריגר בודד (וכפתור הטיימר / זמן ההשהיה מוגדר ל -5 שניות (נניח)), כאשר אדם מתגלה, הפלט הופך ל- HIGH למשך 5 שניות והופך LOW.
חזור על מצב הדק:
כאשר חיישן ה- PIR מוגדר במצב טריגר חוזר, כאשר אדם מזוהה, הפלט הופך ל- HIGH הטיימר נחשב למשך 5 שניות, אך כאשר אדם אחר מתגלה תוך 5 שניות אלה הטיימר מאופס לאפס וסופר עוד 5 שניות לאחר שנייה אנושי מזוהה.
זמן חסימה:
זמן החסימה הוא מרווח הזמן בו החיישן מושבת או לא יזהה תנועה. זמן החסימה ל- HC-
SR501 הוא 3 שניות כברירת מחדל.
זה קורה לאחר זמן העיכוב (שהוגדר על ידי כפתור הטיימר) הפלט יורד נמוך למשך 3 שניות במהלך מרווח זה לא תגלה שום תנועה. לאחר 3 השניות (LOW) החיישן יהיה מוכן לזהות תנועה שוב.
במילים אחרות, כאשר החיישן מזהה תנועה הפלט הולך HIGH, הפלט נשאר HIGH לפי כפתור הטיימר (נניח 5 שניות), לאחר 5 שניות חיישן PIR הולך LOW, האות LOW יישאר למשך 3 שניות ללא קשר לחדש תנועה אם יש.
מידות המודול:
החיישן הוא קומפקטי מספיק כדי להסתיר מעיני האנשים כך שהוא לא ישפיע על קישוטים וכו '. הוא מודד 32 מ'מ x 24 מ'מ.
גודל עדשה:
מבנה הכיפה הלבן הסוגר את החיישן הפירואלקטרי נקרא עדשות פרנל, המגדילות את טווח הזיהוי והוא נראה אטום. קוטרו 23 מ'מ.
יישומים:
• מערכות אבטחה.
• נורות אוטומטיות.
• בקרת אוטומוטים תעשייתית.
• דלתות אוטומטיות.
תוכלו למצוא כמה מהפרויקטים באמצעות חיישן PIR באתר זה.
מעגל מודול PIR אופייני
לחובבים שמתכוונים לבנות את מודול ה- PIR השלם יחד עם החיישן ומגבר מן המניין, ניתן להשתמש בתכנית הסטנדרטית הבאה ולהשתמש בכל הפעלת יישום רלוונטי מבוסס חיישני PIR.
יש לך ספקות או שאלות נוספות? אל תהסס להציג אותם דרך תיבת ההערות שלהלן
קודם: מעגל מהפך ארדואינו מלא (H-Bridge) הבא: מעגל גלאי מהירות רכב למשטרת התנועה
