PIR-Sensor-Datenblatt, Pinbelegungsspezifikationen, Arbeiten

In diesem Beitrag werden wir das Datenblatt des PIR oder des pyroelektrischen Infrarot-Radialsensors HC-SR501 untersuchen. Wir werden verstehen, für welchen Zweck der PIR-Sensor verwendet wird. Grundlegende Triggeroperationen, Details zur Pin-Verbindung, technische Spezifikationen und schließlich einige reale Anwendungen.

Wir beginnen mit dem Verständnis der tatsächlichen PIR-Sensoreinheit, die im Inneren installiert ist Standard-PIR-Module und lernen Sie seine internen Eigenschaften, Pinbelegungsdetails und internen Arbeitsdetails.

Was ist ein PIR-Sensor?

PIR steht für Pyroelektic Infrared Radial Sensor oder Passive Infrared Sensor. PIR ist ein elektronischer Sensor, der die Änderungen des Infrarotlichts über eine bestimmte Entfernung erfasst und an seinem Ausgang als Reaktion auf ein erkanntes IR-Signal ein elektrisches Signal abgibt. Es kann jedes infrarotemittierende Objekt wie Menschen oder Tiere erkennen, wenn es sich in Reichweite des Sensors befindet oder sich von der Reichweite entfernt oder innerhalb der Reichweite des Sensors bewegt.
Das PIR-Sensormodul kann in zwei Teile unterteilt werden: einen infrarotempfindlichen Kristall und die Verarbeitungsschaltung.

Abbildung eines PIR-empfindlichen Kristalls:

In dem dunklen Teil des Metalls, in dem sich der IR-empfindliche Kristall befindet, kann der empfindliche Kristall den Infrarotpegel in der Umgebung erfassen. Es beherbergt tatsächlich zwei pyroelektische Sensoren zum Erfassen von sich bewegenden Objekten. Wenn einer der empfindlichen Kristalle eine Änderung im Infrarot (Inkrement oder Dekrement) als der andere empfindliche Kristall erkennt, wird die Ausgabe ausgelöst.

Über diesem empfindlichen Kristall befindet sich normalerweise eine kuppelförmige Kunststoffstruktur, die als Linse dient, um das Infrarotlicht auf die Sensoren zu fokussieren.

Wie PIR funktioniert

Der Erfassungsvorgang eines pyroelektrischen Infrarotsensors basiert auf der Eigenschaft oder Eigenschaft, die für die Änderung der Polarisation seines Materials als Reaktion auf Temperaturänderungen verantwortlich wird.

Diese Sensoren verwenden ein Doppel- oder ein Paar von Erfassungselementen zum Erfassen der IR-Signale in zwei Schritten, wodurch eine kinderleichte Erkennung gewährleistet wird, indem die unerwünschten Temperaturschwankungen innerhalb der vorhandenen EMI-Stufe aufgehoben werden. Dieser zweistufige Erfassungsprozess verbessert die Gesamtstabilität des Sensors und hilft, IR-Signale nur von menschlicher Anwesenheit zu erfassen.

Wenn sich ein Mensch oder eine relevante IR-Quelle an einem PIR-Sensor vorbei bewegt, schneidet die Strahlung auf alternative Weise in das Paar von Erfassungselementen und löst den Ausgang aus, um ein Paar von EIN / AUS- oder hohen und niedrigen Impulsen zu erzeugen, wie in der Abbildung dargestellt folgende Wellenform:

Die folgende grobe Gif-Simulation zeigt, wie ein PIR-Sensor auf einen sich bewegenden Menschen reagiert und ein paar kurze scharfe Impulse über seine Ausgangsleitungen für die erforderliche Verarbeitung oder das Auslösen einer entsprechend konfigurierten Relaisstufe entwickelt

Internes Layout eines PIR

Die folgende Abbildung zeigt das interne Layout oder die Konfiguration in einem Standard-PIR-Sensor.

Links sehen wir ein Paar in Reihe geschalteter IR-Sensorelemente. Das obere Ende dieser Serie ist mit dem Gate eines eingebauten FET verbunden, der als kleiner IR-Signalverstärker fungiert. Der Rg-Pulldown-Widerstand liefert dem FET die erforderliche Standby-Null-Logik, um sicherzustellen, dass er auch ohne IR-Signal vollständig ausgeschaltet bleibt.

Wenn ein sich bewegendes IR-Signal von dem Paar von Erfassungselementen erfasst wird, erzeugt es ein entsprechendes Paar von Hi- und Low-Logiksignalen, wie oben diskutiert:

Diese Impulse werden vom FET in geeigneter Weise verstärkt und an seinem Ausgangspin zur weiteren Verarbeitung durch eine angeschlossene Schaltung repliziert.

Die zugehörigen EMI-Stufen sorgen zusammen mit dem Kondensator für eine zusätzliche Filterung des Prozesses, um einen sauberen Satz von Impulsen am angegebenen Ausgangspin des PIR zu erzeugen.

Testeinrichtung für den PIR-Sensor

Das folgende Bild zeigt einen Standard-PIR-Sensortest. Der Ausgang und die Vss-Pins (negativer Pin) des PIR sind mit einem externen Pulldown-Widerstand verbunden, der Vdd-Pin wird mit einer 5-V-Versorgung versorgt.

Ein schwarzer Briefpapierkörper erzeugt über einen Zerhackermechanismus die erforderliche äquivalente Infrarotstrahlung für den PIR-Sensor. Die Zerhackerplatte schneidet abwechselnd die IR-Signale, die ein sich bewegendes IR-Ziel imitieren.

Dieses zerhackte IR-Signal trifft auf den PIR-Sensor und erzeugt die angegebenen Impulse über seinen Ausgangspin, der durch einen Operationsverstärker zur Analyse an einem Oszilloskop geeignet verstärkt wird.

Die idealen Testbedingungen für den obigen Aufbau sind unten aufgeführt:

Ausgleich der Ausgabe des Sensorelements

Da bei PIRs ein dualer Erfassungsmechanismus verwendet wird, muss sichergestellt werden, dass die Verarbeitung durch das Linsenpaar korrekt ausgeglichen ist.

Die Sensorelemente werden getestet und entsprechend konfiguriert, indem die jeweilige Einzelsignalausgangsspannung (SSOV) durch die folgende Formel ausgewertet wird:

Waage: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
Wobei Va = Empfindlichkeit von Seite A (mV Spitze zu Spitze)
Vb = Empfindlichkeitsseite B (mV Spitze zu Spitze)

Hauptspezifikationen

Die wichtigsten technischen Spezifikationen und Abmessungsparameter eines PIR-Sensors können aus den folgenden Details gelernt werden:

Verwenden von PIR Inside Modules

Heute finden Sie PIR-Module mit einem PIR-Sensor, der in eine spezielle Verarbeitungsschaltung und Linse integriert ist. Dies verbessert die Leistung des PIR um ein Vielfaches und ermöglicht es dem Endbenutzer, eine genau definierte, optimierte, verstärkte Ausgabe des Moduls zu erhalten.

Dieser Ausgang muss jetzt nur noch mit einer Relaisstufe für das erforderliche Ein- und Ausschalten einer Last als Reaktion auf die Anwesenheit eines Menschen in der festgelegten Zone konfiguriert werden.

Die Schaltung in Standardmodulen besteht aus dem IC BISS0001, der speziell für Bewegungserkennungsanwendungen entwickelt wurde. Es stehen zwei Regler zur Verfügung, einer zum Einstellen der Empfindlichkeit des Moduls und ein anderer zum Einstellen der Zeitdauer, wie lange der Ausgang nach dem Auslösen des Moduls HOCH bleiben soll.

Lassen Sie uns nun die technischen Details des PIR-Sensors HC-SR501 untersuchen.

Betriebsspannung:

Der HC-SR501 hat eine Spannung von 5 V bis 20 V, was für Schaltungsentwickler eine große Flexibilität darstellt.

Derzeitiger Verbrauch:

Der HC-SR501 ist ein batteriefreundliches Gerät. Der Stromverbrauch beträgt 65 mA, wenn Änderungen des IR-Lichts festgestellt werden.

Ausgangsspannung:

Wenn das Modul eine Infrarotbewegung erkennt, geht der Ausgang bei 3,3 V auf HIGH. Wenn das Modul keine Bewegung erkennt, geht es nach einer festgelegten Zeit auf LOW oder 0 V.

Verzögerungszeit:

Ein Knopf dient zum Einstellen der Zeit, in der der Ausgang nach dem Erkennen des IR auf HIGH bleibt. Dieser Zeitraum kann von 5 Sekunden bis 5 Minuten eingestellt werden.

Empfindlichkeitsbereich:

Der Winkel des Erfassungsbereichs beträgt etwa 110 Grad Kegel. Ein Knopf wird eingestellt, um die Empfindlichkeit einzustellen, die wir von 3 Meter bis 7 Meter senkrecht zum Sensor variieren können. Die Empfindlichkeit nimmt ab, wenn wir beide Seiten des Sensors bewegen.

Betriebstemperatur:

Der HC-SR501 hat eine beeindruckende Betriebstemperatur von -15 bis +70 Grad Celsius.

Ruhestrom:

Der Ruhestrom ist der Strom, der von der Versorgung verbraucht wird, wenn der Sensor keine Bewegung erkennt oder wenn er sich im Leerlauf befindet. Es verbraucht weniger als 50 uA, was die Batterie des Sensors freundlich macht.

PIR-Pinbelegung und Trigger-Modi

Trigger-Modi:

Das PIR-Modul verfügt über zwei Triggermodi: Einzeltrigger- / Nicht-Wiederholungsmodus und Wiederholungsauslöser. Auf diese beiden Modi kann zugegriffen werden, indem die im Modul angegebene Jumperposition geändert wird.

Single Trigger Mode / Non-Repeat Mode:

Wenn der PIR-Sensor auf den Einzelauslösermodus eingestellt ist (und der Timer-Knopf / die Verzögerungszeit auf 5 Sekunden eingestellt ist (z. B.)), wird der Ausgang bei Erkennung eines Menschen 5 Sekunden lang auf HIGH und auf LOW geschaltet.

Trigger-Modus wiederholen:

Wenn der PIR-Sensor in den Wiederholungsauslösemodus versetzt wird und ein Mensch erkannt wird, dreht sich der Ausgang auf HIGH. Der Timer zählt 5 Sekunden lang. Wenn jedoch ein anderer Mensch erkannt wird, wird der Timer in diesen 5 Sekunden auf Null zurückgesetzt und zählt weitere 5 Sekunden nach dem 2. Mensch wird erkannt.

Blockzeit:

Die Blockierungszeit ist das Zeitintervall, in dem der Sensor deaktiviert ist oder keine Bewegung erkennt. Die Blockzeit für HC-

SR501 ist standardmäßig 3 Sekunden lang.

Dies geschieht nach der Verzögerungszeit (die mit dem Timer-Regler eingestellt wurde). Während dieses Intervalls wird der Ausgang für 3 Sekunden auf LOW geschaltet. Es wird keine Bewegung erkannt. Nach 3 Sekunden (LOW) ist der Sensor wieder bereit, Bewegungen zu erkennen.
Mit anderen Worten, wenn der Sensor eine Bewegung erkennt, geht der Ausgang auf HIGH, der Ausgang bleibt gemäß dem Timer-Regler auf HIGH (z. B. 5 Sekunden). Nach 5 Sekunden, wenn der PIR-Sensor auf LOW geht, bleibt das LOW-Signal 3 Sekunden lang, unabhängig vom neuen Bewegung, falls vorhanden.

Abmessungen des Moduls:

Der Sensor ist kompakt genug, um sich vor den Augen der Menschen zu verbergen, sodass er keine Auswirkungen auf Dekorationen usw. hat. Er misst 32 mm x 24 mm.

Objektivgröße:

Die weiße Kuppelstruktur, die den pyroelektrischen Sensor umschließt, wird als Fresnellinsen bezeichnet, die den Erfassungsbereich vergrößern und undurchsichtig aussehen. Es hat einen Durchmesser von 23 mm.

Anwendungen:

• Sicherheitssysteme.
• • Automatische Beleuchtung.
• Industrielle Automatensteuerung.
• Automatische Türen.

Auf dieser Website finden Sie einige Projekte mit PIR-Sensor.

Typische PIR-Modulschaltung

Für Enthusiasten, die beabsichtigen, das komplette PIR-Modul zusammen mit dem Sensor und einem vollwertigen Verstärker zu bauen, kann das folgende Standardschema verwendet und für jede relevante PIR-sensorgestützte Anwendungsauslösung verwendet werden.

Haben Sie weitere Zweifel oder Fragen? Bitte zögern Sie nicht, sie durch das unten angegebene Kommentarfeld zu veröffentlichen