سنسور

سنسور PIR که مخفف عبارت Passive Infra-Red است یک دستگاه حساس به گرما است که حرکت را از طریق اندازه گیری تغییرات سطح تشعشعات مادون قرمزی که از اشیا پیرامونش منتشر می شود، تشخیص می دهد.

هر جسمی كه دمای آن بالاتر از صفر مطلق کلوین - همان 273 درجه سانتی گراد زیر صفر- باشد از خودش انرژی از جنس امواج نوری ساطع می‌كند. بخش زیادی از این انرژی از نوع مادون قرمز می‌باشد كه مربوط به بخش نامریی طیف امواج الكترومغناطیس می‌باشد اما اين موج داراي طول موج هاي مختلف براي درجه حرارتهاي متفاوت است.

میزان این انرژی كه از جسم ساطع می‌شود به پارامتر های مختلفی وابسته است:

- میزان دمای خود جسم

- اختلاف دمای سطح جسم با دمای محیط

- میزان انعكاس نور از جسم و طول موج این نور(که تا حدودی وابسته به دمای جسم است)

- ابعاد فیزیكی جسم

- میزان تولید انرژی داخلی (فعالیت و متابولیسم)

در یك دفتر اداری معمولی سطح تمام اجسام، دیوارها، كف، چراغ‌ها و غیره نور مادون قرمز از خود انتشار می‌دهند، اما از آنجا كه دمای سطح اجسام با دمای محیط به هم نزدیك می‌باشد هر دو تقریباً در یك طول موج انتشار می یابند.

هنگامی كه كسی در اتاق حضور ندارد و یا موجود زنده ای در آن حركت نمی‌كند الگوی انتشار این انرژی از جهت قدرت و جهت ثابت است؛ اما زمانی که فردی به اتاق وارد شود این الگو به دو شكل به هم می‌ریزد: بدن فرد بین انعكاس و انتشار امواج توسط محیط مانع ایجاد می‌كند و بدن انسان انرژی مادون قرمز خود را می‌تابد كه باعث افزایش میزان این انرژی در اتاق می‌شود. در صورتی كه او حركت كند به میزان قابل توجهی روی برخی از اجسام سایه ایجاد می‌كند و روی برخی دیگر از اجسام اثر تقویت كننده دارد.

در منطقه‌ای كه انرژی مادون قرمز افزایش یافته است دما نیز بالاتر می‌رود، از این طریق سنسورهای مادون قرمز حضور فرد را به واسطه تغییراتی كه در میزان انرژی در محیط ایجاد می‌شود، تشخیص می‌دهند.

قطعه اصلی یک سنسور PIR، قطعه فوق‌العاده حساس نسبت به نور مادون قرمز است كه داخل یك كپسول كاملاً بسته قرار گرفته است. هر نور مادون قرمزی كه به سطح سنسور بتابد در مشخصات الكتریكی سنسور تغییر ایجاد می‌كند. این تغییر توسط یك مدار الكترونیكی آشكار گردیده، تقویت شده و می‌تواند منجر به بروز یك آلارم در خروجی PIR شود.

در حقیقت سنسور PIR از دو قسمت کاملاً مساوی تشکیل شده که هر قسمت خود یک سنسور تشخیص پرتوی IR یا مادون قرمز است.  در شکل زیر شماتیک داخلی سنسور PIR را ملاحظه می فرمایید.

اساس کار به این صورت است که با عبور فرد یا جسم از منتها علیه دید سنسور پرتوهای حرارتی ساطع شده از بدن فرد به سنسور اصابت می کند و به نسبت نامساوی به سنسورهای داخلی نیز برخورد می کند، در نتیجه این اختلاف حرارت بین دو سنسور داخلی باعث ایجاد اختلاف پتانسیل در خروجی سنسور می شود. با کمی دقت متوجه می شویم که در حالت عادی حرارت رسیده به سنسورهای داخلی PIR برابر است و در نتیجه در خروجی سنسور هیچ اختلاف پتانسیل وجود ندارد و این نشان دهنده عدم حرکت فرد در محدوده دید سنسور است.

پایه های سنسور

ماژول این سنسور

ابتدا بهتر است به این نکته اشاره کنم که فرق سنسور با ماژولش این است که شما برای استفاده از سنسور، که با ورود انسان(یا هر چیزی که گرمای بدن انسان را دارد) یک ولتاژ کمی از خود نشان می دهد که باید تقویت شود تا در نهایت بتوان از این ولتاژ برای سوئیچ رله استفاده کرد و همچنین بتوان یک زمانی برای آن مشخص کرد(delay) که مثلا رله مورد نظر چه مدت کار کند و ...، همه ی اینها را ماژول انجام میدهد اما با این حال خودتان نیز می توانید این سنسور را تهیه کرده و مدار راه انداز آن با ویژگی های که برای آن گفته شد را بسازید.(طبق مدار زیر)

برای دریافت این فایل (pdf) اینجا کلیک نمایید.

ماژول این سنسورها متشکل از بخش های زیر می باشند:

  * یك سنسور كه نسبت به نور مادون قرمز دریافتی عكس‌العمل‌ نشان می‌دهد و آن را به میكرو ولت تبدیل می‌كند.

  * یک لنز كه اطمینان می‌دهد نور مادون قرمز از مناطق مجزایی كه از هم فاصله دارند و از بین آن‌ها نوری دریافت نمی‌شود گرفته می‌شود.

  * یك مدار الكترونیكی كه تغییرات ولتاژ ناشی از انرژی مادون قرمز كه به دلیل حركت جسم در مقابل زون‌ها(محدوده حساس سنسورها) می‌باشد را در یك زمان معین اندازه می‌گیرد و نسبت به آن عكس العمل نشان می‌دهد.

ماژول سنسور مادون قرمز فقط به دمای ناشی از بدن انسان یا حیوان خونگرم كه در محدوده 8-14mm است عكس‌العمل نشان می‌دهد و طول موج‌های دیگر انرژی مادون قرمز مربوط به چراغ‌ها، نور خورشید، تجهیزات گرم كننده و غیره را به منظور كاهش نویز جهت تشخیص حضور یك فرد در محدوده خود فیلتر می‌كند.

كاري كه اين سنسور انجام مي دهد در واقع دريافت اين امواج در رنج بدن انسان و تشخيص آن است. بدين وسيله شما يك آشكارساز حركت داريد كه فقط به حركات بدن انسان حساس است. در مسائل امنيتي ، مثل سنسورهاي حركت دزدگيرها مفيد است و در مسائل مربوط به بهينه سازي مصرف انرژي در بخش كنترل روشنايي در اثر وجود/عدم وجود انسان در محيط كاربرد دارد. این سنسورها کوچک ، ارزان ، مصرف توان کم ، کاربری آسان و استهلاک کم هستند. به همین دلیل آنها معمولاً در اسباب بازی ها، خانه ها و فروشگاه ها استفاده می شوند.

ویژگی های ماژول سنسور:

- دارای خروجی تک بیتی (0 یا 1)

- اندازه کوچک آن که مخفی کردن سنسور را (در موارد امنیتی) آسان کرده است

- سازگار با اکثر میکروکنترلرها

در شکل زیر ساده ترین مدار برای تحریک ماژول PIR را ملاحظه می کنید.

و یک نمونه مدار با ماژول PIR :

جهت مطالعه بیشتر  اینجا(site) و اینجا(pdf) کلیک نمایید.

منابع:

www.elmicro.ir

www.eca.ir/forum