Gegevensblad PIR-sensor, Pinout-specificaties, werken

In dit bericht gaan we de datasheet van PIR of pyro-elektrische infrarood radiale sensor HC-SR501 verkennen. We zullen begrijpen voor welk doel de PIR-sensor wordt gebruikt? De basistriggerbewerkingen, pin-verbindingsdetails, technische specificaties en tot slot zullen we enkele praktijktoepassingen bekijken.

We zullen beginnen met het begrijpen van de feitelijke PIR-sensoreenheid die erin is geïnstalleerd standaard PIR-modules en leer zijn interne kenmerken, pinout-details en interne werkdetails.

Wat is een PIR-sensor?

PIR staat voor Pyroelectic Infrared Radial Sensor of Passive Infrared Sensor. PIR is een elektronische sensor die de veranderingen in het infraroodlicht over een bepaalde afstand detecteert en een elektrisch signaal afgeeft aan de uitgang als reactie op een gedetecteerd IR-signaal. Het kan elk infrarood uitzendend object detecteren, zoals mensen of dieren, als het zich binnen het bereik van de sensor bevindt, of zich van het bereik verwijdert of binnen het bereik van de sensor beweegt.
De PIR-sensormodule kan worden onderverdeeld in twee delen: een infraroodgevoelig kristal en het verwerkingscircuit.

Illustratie van PIR-gevoelig kristal:

Het donkere gedeelte van het metaal waar het IR-gevoelige kristal zich bevindt, het gevoelige kristal kan het infraroodniveau in de omgeving detecteren. Het herbergt eigenlijk twee pyro-elektrische sensoren voor het detecteren van bewegende objecten. Als een van de gevoelige kristallen verandering in infrarood detecteert (toename of afname) dan het andere gevoelige kristal, wordt de output geactiveerd.

Een koepelvormige plastic structuur wordt normaal gesproken over dit gevoelige kristal geplaatst dat als lens fungeert om het infrarode licht op de sensoren te richten.

Hoe PIR werkt

De waarnemingswerking van een pyro-elektrische infraroodsensor is gebaseerd op de eigenschap of karakteristiek die verantwoordelijk wordt voor het veranderen van de polarisatie van het materiaal als reactie op temperatuurveranderingen.

Deze sensoren maken gebruik van een dubbele of een paar sensorelementen voor het detecteren van de IR-signalen in twee stappen, wat zorgt voor een waterdichte detectie door de ongewenste temperatuurvariaties binnen de bestaande EMI-fase te annuleren. Dit detectieproces in twee stappen verbetert de algehele stabiliteit van de sensor en helpt om IR-signalen alleen van menselijke aanwezigheid te detecteren.

Wanneer een mens of een relevante IR-bron langs een PIR-sensor beweegt, snijdt de straling op een alternatieve manier in het paar detectie-elementen, waardoor de output een paar AAN / UIT- of hoge en lage pulsen genereert, zoals weergegeven in de volgende golfvorm:

De volgende ruwe GIF-simulatie laat zien hoe een PIR-sensor reageert op een bewegend mens en een paar korte scherpe pulsen ontwikkelt over zijn uitgangskabels voor de vereiste verwerking of het activeren van een correct geconfigureerde relaistrap

Interne lay-out van een PIR

De volgende afbeelding toont de interne lay-out of de configuratie in een standaard PIR-sensor.

Aan de linkerkant kunnen we een paar IR-sensorelementen in serie zien. De bovenkant van deze serie is verbonden met de poort van een ingebouwde FET die fungeert als een kleine IR-signaalversterker. De Rg pull-down-weerstand levert de vereiste standby-nullogica aan de FET om ervoor te zorgen dat deze volledig uitgeschakeld blijft bij afwezigheid van een IR-signaal.

Wanneer een bewegend IR-signaal wordt gedetecteerd door het paar detectie-elementen, genereert het een overeenkomstig paar hoge en lage logische signalen zoals hierboven besproken:

Deze pulsen worden op de juiste manier versterkt door de FET en gerepliceerd op de uitgangspen voor verdere verwerking door een aangesloten schakeling.

De bijbehorende EMI-trappen zorgen samen met de condensator voor extra filtratie van het proces, om een ​​schone set pulsen te produceren op de aangegeven uitgangspen van de PIR.

Testopstelling voor de PIR-sensor

De volgende afbeelding toont een standaard PIR-sensortestopstelling. De output en Vss pinnen (negatieve pin) van de PIR is verbonden met een externe pull-down weerstand, de Vdd pin wordt geleverd met een 5V voeding.

Een stationair zwart lichaam genereert de vereiste equivalente infraroodstraling voor de PIR-sensor via een chopper-mechanisme. De chopperplaat snijdt afwisselend de IR-signalen af ​​die een bewegend IR-doel nabootsen.

Dit gehakte IR-signaal raakt de PIR-sensor en genereert de gespecificeerde pulsen over zijn uitgangspen, die op geschikte wijze wordt versterkt door een opamp voor analyse op een scoop.

De ideale testomstandigheden voor de bovenstaande opstelling zijn hieronder te zien:

Balanceren van de uitvoer van het detectie-element

Aangezien bij PIR's een dubbel detectiemechanisme wordt gebruikt, wordt het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de verwerking door het paar lenzen correct is uitgebalanceerd.

De sensorelementen worden getest en op de juiste manier geconfigureerd door de respectieve uitgangsspanning van het enkelvoudige signaal (SSOV) te evalueren aan de hand van de volgende formule:

Weegschaal: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
Waar, Va = gevoeligheid van zijde A (mV piek tot piek)
Vb = Gevoeligheidszijde B (mV piek tot piek)

Belangrijkste specificaties

De belangrijkste technische specificaties en afmetingsparameters van een PIR-sensor kunnen worden afgeleid uit de volgende details:

PIR Inside-modules gebruiken

Tegenwoordig vindt u PIR-modules met een PIR-sensor geïntegreerd met een gespecialiseerd verwerkingscircuit en lens. Dit verbetert de prestaties van de PIR vele malen en stelt de eindgebruiker in staat om goed gedefinieerde geoptimaliseerde, versterkte output van de module te krijgen.

Deze uitgang hoeft nu alleen nog te worden geconfigureerd met een relaistrap voor het vereiste AAN / UIT schakelen van een belasting als reactie op een menselijke aanwezigheid in de aangegeven zone.

Het circuit in standaardmodules bestaat uit IC BISS0001 dat speciaal is ontworpen voor bewegingsdetectietoepassingen. Er zijn twee knoppen voorzien, een voor het aanpassen van de gevoeligheid van de module en een andere knop voor het aanpassen van de tijdsduur hoe lang de output HOOG moet blijven nadat de module is geactiveerd.

Laten we nu eens kijken naar de technische details van de PIR-sensor HC-SR501.

Werkspanning:

De HC-SR501 is van 5 V tot 20 V, wat grote flexibiliteit biedt voor circuitontwerpers.

Huidige consumptie:

De HC-SR501 is een batterijvriendelijk apparaat en heeft een stroomverbruik van 65 mA wanneer het een verandering in IR-licht detecteert.

Uitgangsspanning:

Wanneer de module een beweging van infrarood detecteert, wordt de output HOOG bij 3,3 V, als de module geen beweging detecteert, wordt deze LAAG of 0 V na een vaste periode.

Vertragingstijd:

Er is een knop voorzien om de tijd aan te passen waarna de output HOOG blijft na detectie van de IR. Deze tijdsperiode kan worden aangepast van 5 seconden tot 5 minuten.

Gevoeligheidsbereik:

De hoek van het detectiegebied is ongeveer 110 graden kegel. Er wordt een knop gegeven om de gevoeligheid aan te passen, we kunnen variëren van 3 meter tot 7 meter loodrecht op de sensor. De gevoeligheid neemt af naarmate we beide kanten van de sensor bewegen.

Bedrijfstemperatuur:

De HC-SR501 heeft een indrukwekkende bedrijfstemperatuur variërend van -15 tot +70 graden Celsius.

Ruststroom:

De ruststroom is de stroom die wordt verbruikt door de voeding, wanneer de sensor geen beweging detecteert of wanneer deze inactief is. Het verbruikt minder dan 50 uA, wat de sensor batterijvriendelijk maakt.

PIR-pinouts en trigger-modi

Triggermodi:

De PIR-module heeft twee triggermodi: enkele trigger / niet-herhaalmodus en herhaalde trigger. Deze twee modi zijn toegankelijk door de jumperpositie in de module te wijzigen.

Enkele triggermodus / niet-herhaalmodus:

Wanneer de PIR-sensor is ingesteld in de enkele trigger-modus (en de timerknop / vertragingstijd is ingesteld op 5 seconden (bijvoorbeeld)), wanneer een mens wordt gedetecteerd, wordt de uitgang gedurende 5 seconden HOOG en wordt LAAG.

Herhaal Trigger Mode:

Wanneer de PIR-sensor is ingesteld in de herhaaltriggermodus, wordt de output HOOG wanneer een mens wordt gedetecteerd, de timer telt gedurende 5 seconden, maar wanneer een ander mens wordt gedetecteerd in die 5 seconden wordt de timer gereset naar nul en telt hij nog eens 5 seconden na mens wordt gedetecteerd.

Blokkeertijd:

De bloktijd is het tijdsinterval waarin de sensor is uitgeschakeld of geen beweging zal detecteren. De bloktijd voor HC-

SR501 is standaard 3 seconden.

Dit gebeurt nadat de vertragingstijd (die werd ingesteld met de timerknop) de uitgang 3 seconden op LAAG gaat. Gedurende dit interval wordt geen beweging gedetecteerd. Na de 3 seconden (LAAG) is de sensor klaar om weer beweging te detecteren.
Met andere woorden, wanneer de sensor beweging detecteert, gaat de output HOOG, de output blijft HOOG volgens de timerknop (zeg 5 seconden), na 5 seconden wordt de PIR-sensor LAAG, het LAAG-signaal blijft 3 seconden, ongeacht het nieuwe. eventuele beweging.

Afmetingen van de module:

De sensor is compact genoeg om te verbergen voor het zicht van mensen, zodat hij geen invloed heeft op decoraties enz. Hij meet 32 ​​mm x 24 mm.

Lens Maat:

De witte koepelstructuur die de pyro-elektrische sensor omsluit, wordt Fresnel-lenzen genoemd, die het detectiebereik vergroten en er ondoorzichtig uitziet. Het meet 23 mm in diameter.

Toepassingen:

• Beveiligingssystemen.
​ Automatische verlichting.
• Industriële automatische besturing.
• Automatische deuren.

Op deze site vindt u enkele van de projecten die gebruik maken van de PIR-sensor.

Typisch PIR-modulecircuit

Voor enthousiastelingen die van plan zijn om de complete PIR-module samen met de sensor en een volwaardige versterker te bouwen, kan het volgende standaardschema worden gebruikt en gebruikt voor elke relevante op PIR-sensor gebaseerde triggering van toepassingen.

Heeft u nog twijfels of vragen? Voel je vrij om ze naar voren te brengen via het onderstaande opmerkingenveld