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
วิดีโอสาธิตเพื่อพิสูจน์การตรวจจับมนุษย์แบบคงที่สำหรับ PIR
คู่ของ: อธิบายวงจรสวิตช์เปิดใช้งานเสียง 3 แบบ ถัดไป: 4 วงจรไซเรนอย่างง่ายที่คุณสามารถสร้างได้ที่บ้าน