แผ่นข้อมูลเซ็นเซอร์ PIR ข้อกำหนด Pinout การทำงาน

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





ในโพสต์นี้เราจะสำรวจแผ่นข้อมูลของ PIR หรือ Pyroelectric Infrared Radial Sensor HC-SR501 เราจะเข้าใจว่าใช้เซ็นเซอร์ PIR เพื่อวัตถุประสงค์อะไร? การใช้งานทริกเกอร์พื้นฐานรายละเอียดการเชื่อมต่อพินข้อกำหนดทางเทคนิคและในที่สุดเราจะมาดูแอพพลิเคชั่นในชีวิตจริง

เราจะเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจหน่วยเซ็นเซอร์ PIR จริงซึ่งติดตั้งอยู่ภายใน โมดูล PIR มาตรฐาน และเรียนรู้ลักษณะภายในรายละเอียดพินเอาต์และรายละเอียดการทำงานภายใน



PIR Sensor คืออะไร?

PIR ย่อมาจาก Pyroelectic Infrared Radial Sensor หรือ Passive Infrared Sensor PIR เป็นเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแสงอินฟราเรดในระยะทางที่กำหนดและให้สัญญาณไฟฟ้าที่เอาต์พุตเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณ IR ที่ตรวจพบ สามารถตรวจจับวัตถุที่เปล่งแสงอินฟราเรดเช่นมนุษย์หรือสัตว์หากอยู่ในระยะของเซ็นเซอร์หรือเคลื่อนออกจากระยะหรือเคลื่อนที่ภายในช่วงของเซ็นเซอร์
โมดูลเซ็นเซอร์ PIR สามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนคือคริสตัลไวแสงอินฟราเรดและวงจรประมวลผล

ภาพประกอบของ PIR sensitive crystal:

เซ็นเซอร์ภาพ PIR

ส่วนที่มืดของโลหะซึ่งเป็นที่ตั้งของคริสตัลไวต่อ IR คริสตัลไวแสงสามารถตรวจจับระดับอินฟราเรดในสภาพแวดล้อมได้ มีเซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริคสองตัวสำหรับตรวจจับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ หากผลึกที่ละเอียดอ่อนตัวใดตัวหนึ่งตรวจพบการเปลี่ยนแปลงของอินฟราเรด (เพิ่มขึ้นหรือลดลง) กว่าคริสตัลที่มีความอ่อนไหวอื่น ๆ เอาต์พุตจะถูกทริกเกอร์



โดยปกติโครงสร้างพลาสติกรูปโดมจะวางอยู่บนคริสตัลที่มีความอ่อนไหวนี้ซึ่งทำหน้าที่เป็นเลนส์เพื่อโฟกัสแสงอินฟราเรดบนเซ็นเซอร์

PIR ทำงานอย่างไร

การดำเนินการตรวจจับของเซ็นเซอร์อินฟราเรดไพโรอิเล็กทริกจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติหรือลักษณะเฉพาะซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการเปลี่ยนโพลาไรซ์ของวัสดุเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้องค์ประกอบการตรวจจับคู่หรือคู่สำหรับการตรวจจับสัญญาณ IR ในสองขั้นตอนซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าการตรวจจับที่ไม่สามารถป้องกันได้โดยการยกเลิกการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ไม่ต้องการภายในระยะ EMI ที่มีอยู่ กระบวนการตรวจจับสองขั้นตอนนี้ช่วยเพิ่มเสถียรภาพโดยรวมของเซ็นเซอร์และช่วยในการตรวจจับสัญญาณ IR จากการมีอยู่ของมนุษย์เท่านั้น

เมื่อมนุษย์หรือแหล่งสัญญาณ IR ที่เกี่ยวข้องเคลื่อนผ่านเซ็นเซอร์ PIR รังสีจะตัดเข้าไปในองค์ประกอบตรวจจับคู่ในลักษณะอื่นกระตุ้นเอาต์พุตเพื่อสร้างคู่ของการเปิด / ปิดหรือพัลส์สูงและต่ำดังที่แสดงในภาพ รูปคลื่นต่อไปนี้:

รูปคลื่นพัลส์เอาต์พุตเซ็นเซอร์ PIR

การจำลอง Gif แบบคร่าวๆต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ PIR ตอบสนองต่อมนุษย์ที่กำลังเคลื่อนไหวอย่างไรและพัฒนาพัลส์สั้น ๆ สองสามอันที่นำไปสู่เอาต์พุตสำหรับการประมวลผลที่ต้องการหรือเรียกใช้สเตจรีเลย์ที่กำหนดค่าอย่างเหมาะสม

เค้าโครงภายในของ PIR

รูปต่อไปนี้แสดงเค้าโครงภายในหรือการกำหนดค่าภายในเซ็นเซอร์ PIR มาตรฐาน

องค์ประกอบภายในการจัดวางและการกำหนดค่า PIR Sensor


ทางด้านซ้ายเราจะเห็นองค์ประกอบการตรวจจับ IR ที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ปลายด้านบนของซีรี่ส์นี้เชื่อมต่อกับประตูของ FET ในตัวซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายสัญญาณ IR ขนาดเล็ก ตัวต้านทานแบบดึงลง Rg ให้ตรรกะศูนย์สแตนด์บายที่ต้องการไปยัง FET เพื่อให้แน่ใจว่าปิดอยู่อย่างสมบูรณ์ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณ IR

เมื่อตรวจพบสัญญาณ IR ที่เคลื่อนที่โดยองค์ประกอบตรวจจับคู่สัญญาณจะสร้างสัญญาณลอจิก hi และ low ที่สอดคล้องกันตามที่กล่าวไว้ข้างต้น:

พัลส์เหล่านี้ได้รับการขยายอย่างเหมาะสมโดย FET และจำลองแบบที่ขาเอาต์พุตสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติมโดยวงจรต่อพ่วง

ขั้นตอน EMI ที่เกี่ยวข้องพร้อมกับตัวเก็บประจุจะให้การกรองเพิ่มเติมในกระบวนการเพื่อสร้างชุดพัลส์ที่สะอาดที่ขาเอาต์พุตที่ระบุของ PIR

การทดสอบการตั้งค่าสำหรับเซ็นเซอร์ PIR

ภาพต่อไปนี้แสดงการตั้งค่าการทดสอบเซ็นเซอร์ PIR มาตรฐาน เอาต์พุตและหมุด Vss (พินลบ) ของ PIR เชื่อมต่อกับตัวต้านทานแบบดึงลงภายนอกพิน Vdd มาพร้อมกับแหล่งจ่ายไฟ 5V

ตั้งค่าการทดสอบเซ็นเซอร์ PIR แล้ว

ตัวเครื่องสีดำของเครื่องเขียนจะสร้างรังสีอินฟราเรดเทียบเท่าที่จำเป็นสำหรับเซ็นเซอร์ PIR ผ่านกลไกการสับ แผ่นสับจะตัดสัญญาณ IR ที่เลียนแบบเป้าหมาย IR ที่เคลื่อนไหว

สัญญาณ IR ที่สับนี้กระทบกับเซ็นเซอร์ PIR ซึ่งสร้างพัลส์ที่ระบุผ่านขาเอาต์พุตซึ่งขยายอย่างเหมาะสมผ่าน opamp สำหรับการวิเคราะห์ในขอบเขต

เงื่อนไขการทดสอบในอุดมคติสำหรับการตั้งค่าข้างต้นสามารถดูได้ด้านล่าง:

เงื่อนไขการทดสอบ PIR

การปรับสมดุลเอาต์พุตของ Sensing Element

เนื่องจากกลไกการตรวจจับคู่ถูกใช้ใน PIR จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการประมวลผลผ่านเลนส์คู่นั้นมีความสมดุลอย่างถูกต้อง

องค์ประกอบการตรวจจับได้รับการทดสอบและกำหนดค่าอย่างเหมาะสมโดยการประเมินแรงดันเอาต์พุตสัญญาณเดี่ยว (SSOV) ตามสูตรต่อไปนี้:

ราศีตุลย์: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
โดยที่ Va = ความไวของด้าน A (mV สูงสุดถึงจุดสูงสุด)
Vb = ด้านความไว B (mV สูงสุดถึงจุดสูงสุด)

ข้อมูลจำเพาะหลัก

ข้อกำหนดทางเทคนิคหลักและพารามิเตอร์ขนาดของเซ็นเซอร์ PIR สามารถเรียนรู้ได้จากรายละเอียดต่อไปนี้:

ข้อกำหนดทางเทคนิค PIR

การใช้ PIR Inside Modules

วันนี้คุณจะพบกับโมดูล PIR ที่มีเซ็นเซอร์ PIR รวมอยู่ในวงจรประมวลผลและเลนส์เฉพาะ สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของ PIR ได้หลายเท่าและช่วยให้ผู้ใช้ปลายทางได้รับเอาต์พุตที่ปรับให้เหมาะสมและขยายออกจากโมดูลได้ดี

ตอนนี้เอาต์พุตนี้จำเป็นต้องกำหนดค่าด้วยสเตจรีเลย์สำหรับการสลับเปิด / ปิดที่จำเป็นของโหลดเพื่อตอบสนองการมีอยู่ของมนุษย์ในโซนที่กำหนด

วงจรภายในโมดูลมาตรฐานประกอบด้วย IC BISS0001 ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการตรวจจับการเคลื่อนไหว มีลูกบิดสองปุ่มหนึ่งปุ่มสำหรับปรับความไวของโมดูลและอีกปุ่มหนึ่งใช้สำหรับปรับระยะเวลาที่เอาต์พุตควรอยู่ในระดับสูงหลังจากที่โมดูลถูกกระตุ้น

รายละเอียดชิ้นส่วนโมดูล PIR

ตอนนี้เรามาดูรายละเอียดทางเทคนิคของเซ็นเซอร์ PIR HC-SR501

แรงดันไฟฟ้า:

HC-SR501 มีตั้งแต่ 5 V ถึง 20 V ซึ่งให้ความยืดหยุ่นอย่างมากสำหรับนักออกแบบวงจร

การบริโภคในปัจจุบัน:

HC-SR501 เป็นอุปกรณ์ที่เป็นมิตรกับแบตเตอรี่โดยมีการใช้กระแสไฟ 65 mA เมื่อตรวจพบการเปลี่ยนแปลงของแสง IR

แรงดันขาออก:

เมื่อโมดูลตรวจพบการเคลื่อนไหวของอินฟราเรดเอาต์พุตจะสูงที่ 3.3 V หากโมดูลตรวจพบว่าไม่มีการเคลื่อนไหวจะไป LOW หรือ 0 V หลังจากช่วงเวลาที่กำหนด

เวลาล่าช้า:

มีปุ่มปรับเวลาสำหรับเอาต์พุตให้อยู่สูงหลังจากตรวจพบ IR ช่วงเวลานี้สามารถปรับได้ตั้งแต่ 5 วินาทีถึง 5 นาที

ช่วงความไว:

มุมของพื้นที่ตรวจจับอยู่ที่ประมาณ 110 องศากรวย มีการให้ลูกบิดเพื่อปรับความไวที่เราสามารถเปลี่ยนได้ตั้งแต่ 3 เมตรถึง 7 เมตรในแนวตั้งฉากกับเซนอร์ ความไวจะลดลงเมื่อเราเลื่อนเซ็นเซอร์ทั้งสองข้าง

อุณหภูมิในการทำงาน:

HC-SR501 มีอุณหภูมิในการทำงานที่น่าประทับใจตั้งแต่ -15 ถึง +70 องศาเซลเซียส

ปัจจุบันนิ่ง:

กระแสไฟฟ้าดับคือกระแสที่ใช้จากแหล่งจ่ายเมื่อเซ็นเซอร์ตรวจไม่พบการเคลื่อนไหวใด ๆ หรือเมื่อไม่ได้ใช้งาน ใช้พลังงานน้อยกว่า 50 uA ซึ่งทำให้แบตเตอรี่เซ็นเซอร์เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

โหมดทริกเกอร์โมดูล PIR, + อุปทาน, ออก, พินกราวด์อธิบาย

PIR pinouts และโหมดทริกเกอร์

โหมดทริกเกอร์:

โมดูล PIR มีโหมดทริกเกอร์สองโหมด: ทริกเกอร์เดี่ยว / โหมดไม่ทำซ้ำและทริกเกอร์ซ้ำ ทั้งสองโหมดนี้สามารถเข้าถึงได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งจัมเปอร์ที่ระบุในโมดูล

โหมดทริกเกอร์เดี่ยว / โหมดไม่ทำซ้ำ:

เมื่อเซ็นเซอร์ PIR ถูกตั้งค่าในโหมดทริกเกอร์เดี่ยว (และปุ่มจับเวลา / เวลาหน่วงเวลาถูกตั้งไว้เป็นเวลา 5 วินาที (พูด)) เมื่อตรวจพบมนุษย์เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น HIGH เป็นเวลา 5 วินาทีและเปลี่ยนเป็น LOW

ทำซ้ำโหมดทริกเกอร์:

เมื่อเซ็นเซอร์ PIR ถูกตั้งค่าในโหมดทริกเกอร์ซ้ำเมื่อตรวจพบมนุษย์เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น HIGH ตัวจับเวลาจะนับเป็นเวลา 5 วินาที แต่เมื่อตรวจพบมนุษย์อีกคนใน 5 วินาทีนั้นตัวจับเวลาจะรีเซ็ตเป็นศูนย์และนับอีก 5 วินาทีหลังจากวันที่ 2 ตรวจพบมนุษย์

เวลาปิดกั้น:

เวลาปิดกั้นคือช่วงเวลาที่เซ็นเซอร์ปิดใช้งานหรือจะไม่ตรวจจับการเคลื่อนไหว เวลาบล็อกสำหรับ HC-

SR501 คือ 3 วินาทีโดยค่าเริ่มต้น

สิ่งนี้เกิดขึ้นหลังจากเวลาหน่วง (ซึ่งกำหนดโดยปุ่มจับเวลา) เอาต์พุตจะไป LOW เป็นเวลา 3 วินาทีในระหว่างช่วงเวลานี้จะไม่มีการตรวจพบการเคลื่อนไหว หลังจาก 3 วินาที (LOW) เซ็นเซอร์จะพร้อมตรวจจับการเคลื่อนไหวอีกครั้ง
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวเอาต์พุตจะสูงขึ้นเอาต์พุตจะยังคงสูงตามปุ่มจับเวลา (พูด 5 วินาที) หลังจาก 5 วินาทีเซ็นเซอร์ PIR จะทำงาน LOW สัญญาณ LOW จะยังคงอยู่เป็นเวลา 3 วินาทีโดยไม่คำนึงถึงสิ่งใหม่ การเคลื่อนไหวถ้ามี

ขนาดของโมดูล:

เซ็นเซอร์มีขนาดกะทัดรัดพอที่จะซ่อนจากมุมมองของผู้คนจึงไม่ส่งผลกระทบต่อการตกแต่ง ฯลฯ ขนาด 32 มม. x 24 มม.

ขนาดเลนส์:

โครงสร้างโดมสีขาวซึ่งล้อมรอบเซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริกเรียกว่าเลนส์เฟรสซึ่งเพิ่มระยะการตรวจจับและมีลักษณะทึบแสง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 23 มม.

การใช้งาน:

•ระบบรักษาความปลอดภัย
ไฟอัตโนมัติ
•การควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม
•ประตูอัตโนมัติ

คุณสามารถค้นหาโครงการบางส่วนโดยใช้เซ็นเซอร์ PIR ในไซต์นี้

วงจรโมดูล PIR ทั่วไป

สำหรับผู้ที่ชื่นชอบที่ตั้งใจจะสร้างโมดูล PIR ที่สมบูรณ์พร้อมกับเซ็นเซอร์และแอมพลิฟายเออร์ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนสามารถใช้แผนผังมาตรฐานต่อไปนี้สำหรับการเรียกใช้แอพพลิเคชั่นที่ใช้เซ็นเซอร์ PIR ที่เกี่ยวข้อง

วงจรโมดูล PIR

มีข้อสงสัยหรือคำถามเพิ่มเติม? โปรดอย่าลังเลที่จะนำเสนอผ่านช่องแสดงความคิดเห็นด้านล่าง




คู่ของ: วงจรอินเวอร์เตอร์ Arduino Full-Bridge (H-Bridge) ถัดไป: วงจรตรวจจับความเร็วของรถสำหรับตำรวจจราจร