การตรวจจับมนุษย์คงที่ด้วย PIR

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





โพสต์นี้อธิบายถึงวิธีการที่อาจใช้ในการเพิ่มความสามารถของเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบพาสซีฟในการตรวจจับแม้กระทั่งการปรากฏตัวของมนุษย์ที่อยู่นิ่งหรือเครื่องเขียน โดยปกติคุณสมบัตินี้ใช้ไม่ได้กับเซ็นเซอร์ PIR ทั่วไป

PIR ตรวจจับการมีอยู่ของมนุษย์ได้อย่างไร

ฉันได้พูดคุยเกี่ยวกับแอปพลิเคชันเครื่องตรวจจับการเคลื่อนไหวที่ใช้ PIR มากมายในเว็บไซต์นี้แล้วอย่างไรก็ตามแอปพลิเคชันทั้งหมดเหล่านี้ต้องการให้มนุษย์มีการเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้ PIR ตรวจจับการมีอยู่ของพวกมันซึ่งดูเหมือนจะเป็นข้อเสียเปรียบอย่างมากซึ่งทำให้หน่วยเหล่านี้ไม่สามารถตรวจจับ การเข้าพักของมนุษย์คงที่หรืออยู่กับที่



อย่างไรก็ตามข้อเสียเปรียบที่อธิบายไว้ข้างต้นมีเหตุผลเบื้องหลัง เซ็นเซอร์ PIR ทั่วไปทำงานโดยตรวจจับสัญญาณ IR จากร่างกายมนุษย์ผ่านช่องคู่ขนานสองช่องบนเลนส์ด้านหน้าและวงจรภายในจะทำงานเฉพาะเมื่อสัญญาณ IR ข้ามระหว่างช่องตรวจจับเหล่านี้ ('วิสัยทัศน์')

การข้ามสัญญาณ IR ข้ามช่องตรวจจับทำให้วงจร PIR สามารถแปลข้อมูลเป็นพัลส์สลับที่ตรงกันสองแบบซึ่งจะถูกแก้ไขเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่จุดชนวนที่ขาออกของ PIR



PIR ไม่สามารถตรวจจับเป้าหมายเครื่องเขียน

นี่หมายความว่าหากแหล่งสัญญาณ IR ไม่มีการเคลื่อนไหวจะไม่แจ้งให้โมดูล PIR สร้างทริกเกอร์ใด ๆ บนขาเอาต์พุต นอกจากนี้ยังบอกเป็นนัยว่าสัญญาณ IR จากแหล่งสัญญาณควรข้ามไปยังช่องตรวจจับ PIR ที่กำหนดเพื่อให้สามารถรับรู้ถึงมนุษย์ที่ระบุภายในโซนได้

ดูเหมือนว่าจะไม่มีวิธีแก้ไขโดยตรงหรือง่ายๆสำหรับสิ่งนี้เนื่องจากโมดูล PIR ไม่สามารถแก้ไขได้ภายในสำหรับสิ่งนี้ซึ่งจะทำให้หน่วยจากการตรวจจับการมีอยู่ของมนุษย์ที่หยุดนิ่ง

อย่างไรก็ตามการสังเกตเชิงตรรกะบอกเราว่าหากแหล่งที่มาของ IR ที่แตกต่างกันซึ่งอาจจำเป็นเพื่อให้โมดูล PIR เปิดใช้งานอยู่ทำไมไม่บังคับให้ PIR อยู่ในการเคลื่อนไหวคงที่แทนที่จะเป็นวัตถุ

แนวคิดนี้สามารถมองเห็นได้จากการจำลอง GIF ต่อไปนี้ซึ่งแสดงโมดูล PIR ที่สั่นและมนุษย์ที่หยุดนิ่งในโซนตรวจจับ

ที่นี่เราสามารถดูว่า PIR แบบสั่นปรับให้เข้ากับปัญหาได้อย่างไรและเปลี่ยนตัวเองเพื่อให้สามารถตรวจจับวัตถุ IR แบบคงที่ได้

สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะด้วยการเคลื่อนไหวโมดูล PIR จะเปลี่ยนแหล่งสัญญาณ IR ที่อยู่นิ่งให้เป็นการถ่ายภาพ IR ที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในช่องรับสัญญาณสองช่อง

แม้ว่าแนวคิดจะดูซับซ้อน แต่ก็สามารถแก้ไขได้โดยใช้วงจรมอเตอร์ที่ควบคุมด้วย PwM ที่สั่นอย่างช้าๆ

เราจะเรียนรู้กลไกทั้งหมดและรายละเอียดวงจรในส่วนต่อไปนี้

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วโมดูล PIR ทั่วไปสามารถตรวจจับได้เฉพาะวัตถุที่มีชีวิตที่เคลื่อนไหวและไม่สามารถระบุเป้าหมายที่อยู่นิ่งซึ่งทำให้แอปพลิเคชันถูก จำกัด ให้เป็นเครื่องตรวจจับการเคลื่อนไหวของมนุษย์เท่านั้น

สำหรับการใช้งานที่มีความจำเป็นในการตรวจจับการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนที่ของมนุษย์ในสถานการณ์เช่นนี้ PIR แบบเดิมอาจไร้ประโยชน์และอาจต้องมีการจัดเตรียมภายนอกเพื่ออัพเกรดตัวเอง

การออกแบบ PIR เพื่อตรวจจับเป้าหมายที่ไม่เคลื่อนที่

ในส่วนข้างต้นเราได้เรียนรู้ว่าแทนที่จะต้องการให้เป้าหมายเคลื่อนที่โมดูล PIR สามารถเคลื่อนย้ายได้เองในรัศมีที่กำหนดเพื่อใช้การตรวจจับเป้าหมายแบบคงที่ที่ต้องการ

ในส่วนต่อไปนี้เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับกลไกวงจรอย่างง่ายซึ่งสามารถใช้กับ PIR ที่ติดตั้งบนมอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กสำหรับการสั่นที่เสนอ

ตัวขับมอเตอร์ควบคุม PWM / Flip Flop

ระบบต้องการโดยทั่วไป การกำหนดความเร็วที่ควบคุมด้วย PWM และการเปลี่ยนฟลิปฟล็อป สำหรับมอเตอร์ แผนภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติเหล่านี้สามารถนำมาประกอบกับมอเตอร์ PIR ได้อย่างไรด้วยความช่วยเหลือของวงจรง่ายๆ:

วงจรที่แสดงใช้ IC HEF40106 hex กลับด้าน Schmitt gate IC ตัวเดียวซึ่งรวมถึงอินเวอร์เตอร์ 6 ตัวไม่เกต

Gates N1 และ N2 ได้รับการกำหนดค่าให้สร้างเอาต์พุต PWM ที่ปรับได้ซึ่งป้อนเข้ากับประตู N4, N5, N6 ที่สร้างบัฟเฟอร์

เอาต์พุตทั่วไปจากประตูบัฟเฟอร์เหล่านี้ถูกยกเลิกไปที่เกตของมอสเฟ็ทไดรเวอร์มอเตอร์

เนื้อหา PWM ถูกตั้งค่าด้วยความช่วยเหลือของ P1 ซึ่งในที่สุดก็นำไปใช้กับมอเตอร์ที่เชื่อมต่อผ่านชุดหน้าสัมผัสรีเลย์ DPDT

หน้าสัมผัสรีเลย์เหล่านี้กำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ (ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา)

หน้าสัมผัสรีเลย์ DPDT ของฟลิปฟล็อปนี้ถูกควบคุมโดยตัวจับเวลาแบบ Astable ที่กำหนดค่าไว้รอบ ๆ ประตู N3 โดยที่ตัวเก็บประจุ C3 / R3 จะกำหนดอัตราที่รีเลย์ต้องเปลี่ยนเพื่อให้มอเตอร์เปลี่ยนทิศทางการหมุนได้อย่างสม่ำเสมอ

การออกแบบข้างต้นช่วยให้มอเตอร์สามารถดำเนินการเคลื่อนไหวที่ช้าและสั่นไปมาตามที่ต้องการในเขตรัศมีที่กำหนด

C3 อาจถูกเลือกเพื่อเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงหลังจากทุกๆ 5 ถึง 6 วินาทีและอาจมีการปรับ PWm เพื่อเปิดใช้งานการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ที่เฉื่อยชามากเนื่องจากเพียงแค่ต้องการให้แน่ใจว่าสล็อตของ PIR ข้ามสัญญาณ IR ของเป้าหมายใน ในเวลาที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตามเนื่องจากการทำงานของมอเตอร์ช้าเอาท์พุทจาก PIR จึงจำเป็นต้องได้รับการหน่วงเวลาปิดเพื่อไม่ให้โหลดที่เชื่อมต่อปิดและเปิดในขณะที่การเคลื่อนไหวของมอเตอร์จะตัดผ่านสาย IR จากการเข้าพักของมนุษย์

ตัวตั้งเวลาหน่วงเวลา

ดังต่อไปนี้ วงจรจับเวลาล่าช้า สามารถใช้งานได้ซึ่งทำให้แน่ใจว่าทุกครั้งที่เอาต์พุต PIR สร้างพัลส์ที่รับรู้ได้ความล่าช้าจากตัวจับเวลาจะขยายออกไปเป็นเวลา 5 ถึง 10 วินาทีและโหลดที่เชื่อมต่อจะไม่ถูกขัดจังหวะในระหว่างกระบวนการ

ในการตั้งค่าข้างต้นเราจะเห็นมอเตอร์ที่รับแหล่งจ่ายไฟฟ้าจากขั้น PWM / ฟลิปฟล็อปตามที่กล่าวไว้ในย่อหน้าก่อนหน้า

สามารถมองเห็นแกนหมุนของมอเตอร์ควบคู่ไปกับเพลาแนวนอนที่ PIR ถูกยึดดังนั้นเมื่อมอเตอร์เคลื่อนที่ PIR จะเคลื่อนผ่านแนวรัศมีที่เปลี่ยนไปตามลำดับไปมา

ในขณะที่เกิดการเคลื่อนไหวของ PIR ข้างต้นสัญญาณ IR จากเป้าหมายที่อยู่นิ่งในโซนนั้นจะถูกตรวจพบในรูปแบบของพัลส์ทางเลือกสั้นซึ่งสร้างขึ้นที่ขาเอาต์พุตของ PIR ที่ระบุด้วยสายสีน้ำเงิน

พัลส์เหล่านี้ถูกนำไปใช้กับตัวเก็บประจุ 1000uF ซึ่งจะชาร์จขึ้นกับแต่ละพัลส์และตรวจสอบให้แน่ใจว่า BC547 อยู่ในโหมดการนำไฟฟ้าโดยไม่มีการหยุดชะงักในระหว่างกระบวนการ

ไดรเวอร์รีเลย์ที่ประกอบด้วยขั้นตอน BC557 จะตอบสนองต่อสัญญาณที่เสถียรข้างต้นจากตัวรวบรวม BC547 และจะช่วยให้รีเลย์เปิดอยู่ตราบใดที่ PIR ยังคงตรวจจับการมีอยู่ของมนุษย์

ดังนั้นโหลดรีเลย์ยังคงทำงานอย่างต่อเนื่องเนื่องจากมีมนุษย์อยู่กับที่ในพื้นที่

อย่างไรก็ตามในกรณีที่การเข้าพักของมนุษย์ถูกลบออกหรือเมื่อเป้าหมายเคลื่อนที่ออกจากโซนระยะเวลาหน่วงเวลาจะยังคงรีเลย์และโหลดจะทำงานตามที่กำหนดไว้ 5 ถึง 10 วินาทีหลังจากนั้นจะปิดอย่างถาวรจนกว่าจะจับโซนได้อีกครั้ง โดยแหล่งที่มาของ IR ที่อาจเกิดขึ้น

ส่วนรายการ

  • R1, R4 = 10K
  • R2 = 47 โอห์ม
  • P1 = 100K POT
  • D1, D2 = 1N4148
  • D3 = MUR1560
  • C1, C2 = 0.1uF / 100V
  • Z1 = 15V, 1/2 วัตต์
  • Q1 = IRF540
  • Q2 = BC547
  • N1 - N6 = IC MM74C14
  • DPDT = DPST SWITCH หรือ DPDT RELAY
  • R3, C3 จะพิจารณาจากการลองผิดลองถูก

อัพเดท:

วงจร PIR ที่อธิบายข้างต้นสำหรับการตรวจจับการปรากฏตัวของมนุษย์แบบคงที่สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้มากโดยใช้วงจรสับสัญญาณตามที่แสดงในการจำลอง GIF ต่อไปนี้:

การตรวจสอบอย่างรอบคอบแสดงให้เห็นว่าจริง ๆ แล้วไม่จำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่แบบสั่นมอเตอร์และใบมีดสับอาจได้รับอนุญาตให้หมุนได้อย่างอิสระโดยเก็บ ความเร็วของมอเตอร์ที่ระดับต่ำกว่า .

นอกจากนี้ยังจะทำให้การดำเนินการตรวจจับ PIR คงที่ตามที่ตั้งใจไว้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แก้ไข PIR สำหรับการตรวจจับมนุษย์ที่อยู่นิ่ง

วิดีโอสาธิตเพื่อพิสูจน์การตรวจจับมนุษย์แบบคงที่สำหรับ PIR




คู่ของ: อธิบายวงจรสวิตช์เปิดใช้งานเสียง 3 แบบ ถัดไป: 4 วงจรไซเรนอย่างง่ายที่คุณสามารถสร้างได้ที่บ้าน