Αισθητήρας PIR: 5 σημαντικά στοιχεία που πρέπει να γνωρίζετε

Περιεχόμενα

Τι είναι οι αισθητήρες PIR;

Ο αισθητήρας PIR ή ο παθητικός αισθητήρας υπερύθρων είναι ένα ηλεκτρονικό όργανο που ανιχνεύει τις ακτινοβολίες υπερύθρων που εκπέμπονται από αντικείμενα που υπάρχουν στο οπτικό πεδίο του. Ο όρος «παθητικό» προστίθεται ως πρόθεμα επειδή αυτοί οι τύποι αισθητήρων δεν εκπέμπουν ενέργεια σε καμία μορφή. Αυτά τα όργανα χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της κίνησης σε αντικείμενα, ζώα και ανθρώπους χρησιμοποιώντας τις υπέρυθρες ακτινοβολίες τους. Η ακτινοβολία μαύρου σώματος που εκπέμπεται (από άτομο, ζώο ή αντικείμενο) που ανήκει στο εύρος μήκους κύματος μεσαίου υπερύθρου ανιχνεύεται και συγκρίνεται με τη θερμοκρασία των αντικειμένων φόντου από τον ανιχνευτή.

Ένα υπέρυθρο κύμα είναι μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με συχνότητα μεταξύ 300 GHz και 400 THz [μήκη κύματος που κυμαίνεται από 10-3 - 0.7 x 10-6Μ]. Οι ακτινοβολίες IR δεν είναι ορατές στα ανθρώπινα μάτια. Τα υπέρυθρα κύματα βρίσκουν την εφαρμογή τους στη θέρμανση τηλεχειριστηρίων φαγητού και τηλεόρασης, καλωδίων οπτικών ινών, κάμερες θερμικής απεικόνισης, ιατρικών εφαρμογών, ανιχνευτών κίνησης κ.λπ. Οι αισθητήρες PIR χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανίχνευση και ανάλυση της κίνησης πραγμάτων ή ανθρώπων.

Αισθητήρα PIR
Ανιχνευτής κίνησης τοποθετημένος σε τοίχο. Πηγή εικόνας: CHGΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Ποια είναι η αρχή λειτουργίας των αισθητήρων PIR;

Κάθε θερμό αντικείμενο, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου σώματος, εκπέμπει θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας. Οι ακτινοβολίες IR δεν είναι ορατές στα ανθρώπινα μάτια. Αυτές οι ακτινοβολίες μπορούν να ανιχνευθούν μόνο από ειδικά σχεδιασμένες ηλεκτρονικές συσκευές. Οι παθητικοί αισθητήρες υπερύθρων ανιχνεύουν και στη συνέχεια μετατρέπουν την προσπίπτουσα ενέργεια φωτός (με τη μορφή υπέρυθρων κυμάτων) σε ηλεκτρικό σήμα (ηλεκτρόνια). Οι αισθητήρες υπερύθρων επηρεάζονται σοβαρά από τους υδρατμούς επειδή το νερό απορροφά το μέγιστο μέρος της λαμβανόμενης ακτινοβολίας. Λόγω αυτού, οι ανιχνευτές υπερύθρων κατά καιρούς δεν είναι σε θέση να παρέχουν ακριβή αποτελέσματα όταν χρησιμοποιείται σε εξωτερικό περιβάλλον. Η ποσότητα της ακτινοβολίας ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας των δεδομένων αντικειμένων.

Συνήθως, αυτοί οι ανιχνευτές είναι ικανοί να ανιχνεύουν μία ζώνη ακτινοβολίας στην περιοχή 4.4 μικρομέτρων και τις άλλες δύο ζώνες στην περιοχή πάνω και κάτω από το φάσμα 4.4 μικρομέτρων. Η διακριτή ανίχνευση των δύο περιοχών επιτρέπει στον αισθητήρα να κάνει διάκριση μεταξύ των πραγματικών φλογών και των ακτινοβολιών χωρίς φλόγα που μπορεί να έχουν επηρεάσει τα αποτελέσματα. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να παρέχουν πιο ακριβή αποτελέσματα ανίχνευσης φλόγας αφού αγνοήσουν τα αποτελέσματα της ακτινοβολίας στο παρασκήνιο.

Ανιχνευτής κίνησης με μοτίβο δέσμης
Μια επίδειξη της ευαισθησίας ενός αισθητήρα PIR σε σχέση με την κατεύθυνση. Πηγή εικόνας: AndreasCTΑνιχνευτής κίνησης με μοτίβο δέσμηςCC BY-SA 4.0

Φακοί που χρησιμοποιούνται στους αισθητήρες PIR

Τα πιο δημοφιλή μοντέλα ανιχνευτή PIR χρησιμοποιούν φακούς Fresnel ή τμήματα καθρεφτών, που έχουν αποτελεσματικό εύρος περίπου 10 μέτρων ή 30 πόδια και οπτικό πεδίο μικρότερο από 180 μοίρες. Αυτοί οι φακοί χρησιμοποιούνται για την εστίαση των υπέρυθρων ακτινοβολιών που εντοπίζονται από τη συσκευή. Ορισμένα προηγμένα μοντέλα έχουν πολύ ευρύτερο οπτικό πεδίο περίπου 360 μοιρών. Αυτοί οι τύποι φακών είναι τοποθετημένοι στην οροφή. Οι παθητικοί αισθητήρες υπερύθρων είναι σε θέση να ανιχνεύουν διακυμάνσεις στην υπέρυθρη ενέργεια πάνω από 30 μέτρα ή 100 πόδια. Οι παραβολικοί καθρέπτες χρησιμοποιούνται στη θέση των φακών Fresnel για αποτελεσματική εστίαση της ενέργειας ακτινοβολίας.

Ποια είναι η εφαρμογή του αισθητήρα PIR στη θερμική απεικόνιση?

Οι αισθητήρες υπερύθρων θερμικής απεικόνισης έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να ανιχνεύουν ακτινοβολίες υπέρυθρων και να σχηματίζουν εικόνες. Οι εικόνες που παράγονται με θερμική απεικόνιση εξαρτώνται από την ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από το αντικείμενο και τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των αντικειμένων που υπάρχουν στο προσκήνιο και το φόντο. Η θερμική απεικόνιση ταιριάζει καλύτερα στο σχηματισμό εικόνας σε εξαιρετικά σκοτεινές συνθήκες. Εκτός από τα γυαλιά, οι αισθητήρες κάμερας θερμικής απεικόνισης είναι επίσης διαθέσιμοι για τη λήψη εικόνων στο σκοτάδι. Αυτά τα όργανα εξυπηρετούν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορα διαφορετικά πεδία. Η διαδικασία ανάλυσης δεδομένων θερμικής απεικόνισης είναι γνωστή ως θερμογραφία.

Παγίδα κάμερας fotopulapka κάμερα lesna kamera obserwacyjna
Ένας ανιχνευτής κίνησης PIR παγιδεύει την κάμερα. Πηγή εικόνας;Νταριούζ ΚόβαλτσικΠαγίδα κάμερας, fotopułapka, κάμερα leśna, κάμερα obserwacyjnaCC BY-SA 4.0

Ποια είναι η εφαρμογή του αισθητήρα PIR στο συστήματα ασφαλείας;

Οι αισθητήρες PIR χρησιμοποιούνται συνήθως σε διάφορα συστήματα ασφαλείας. Το σύστημα PIR είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο ενός μικρού ρελέ. Αυτό το ρελέ συνδέει το κύκλωμα ασφαλείας με μερικές ηλεκτρικές επαφές συνδεδεμένες σε μια ζώνη εισόδου ανίχνευσης του πίνακα ελέγχου συναγερμού διαρρήκτη. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει ανίχνευση κίνησης ή παραλλαγή, η επαφή ρελέ είναι κλειστή ή υπάρχει ένα ρελέ «κανονικά κλειστό» (NC). Σε περίπτωση που υπάρχει παρουσία ανίχνευσης κίνησης ή παραλλαγής, το ρελέ ανοίγει το κύκλωμα και ενεργοποιεί τον συναγερμό στέλνοντας ένα σήμα.

Οι παθητικοί αισθητήρες ανιχνεύουν τις ακτινοβολίες από το περιβάλλον. Αυτές οι συσκευές ανίχνευσης συνήθως δεν χρησιμοποιούν πομπό. Αυτά τα όργανα αναλύουν τις παραλλαγές ακτινοβολίας από τα γύρω αντικείμενα και στη συνέχεια κατευθύνουν έναν ηλεκτρικό παλμό ή σήμα στον ενσωματωμένο μικροϋπολογιστή. Αυτός ο μικροϋπολογιστής στη συνέχεια αλληλεπιδρά με το μηχανικό τμήμα του αισθητήρα με βάση το ληφθέν σήμα. Οι κατασκευαστές αισθητήρων συμβουλεύουν συχνά την υπολογιζόμενη τοποθέτηση του συναγερμού παθητικού ανιχνευτή υπέρυθρων για τη μείωση των πιθανών καταστάσεων ψευδούς συναγερμού. Συνιστάται να μην τοποθετείτε έναν αισθητήρα που βλέπει σε ένα παράθυρο, καθώς μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα παρεμβολών.

Διακόπτης φωτός με παθητικό αισθητήρα υπερύθρων
Διακόπτης ασφαλείας PIR. Πηγή εικόνας: Z22Διακόπτης φωτός με παθητικό αισθητήρα υπερύθρωνCC BY-SA 4.0

Ποια είναι τα υλικά που χρησιμοποιούνται στους αισθητήρες PIR?

Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να αποτελούνται από διαφορετικά υλικά με βάση τις απαιτήσεις της μορφής πληροφοριών που πρέπει να παρέχει. Μερικά κοινά χρησιμοποιούμενα υλικά σε ανιχνευτές υπερύθρων είναι:

  • Τελουριούχο υδράργυρο (γνωστό ως MCT, HgCdTe)
  • Σουλφίδιο μολύβδου (II) (PbS)
  • Αντιμίδιο του ινδίου (InSb)
  • Αρσενίδιο του ινδίου γάλλιο
  • Αρσενίδιο του ινδίου
  • Τανταλικό λίθιο (LiTaO3)
  • Σεληνίδη μολύβδου
  • Κβαντικός υπέρυθρος φωτοανιχνευτής (QWIP)
  • Θειική τριγλυκίνη (TGS)
  • Πυριτικό άλας πλατίνης (PtSi)

Οι τεχνολογίες ανίχνευσης κίνησης έχουν αναπτυχθεί πολύ με τα χρόνια. Συνήθως, χρησιμοποιείται ένας συγκεκριμένος συνδυασμός δύο ή περισσότερων τεχνολογιών ανίχνευσης κίνησης για την επίτευξη των καλύτερων δυνατών αποτελεσμάτων. Ο συνδυασμός παθητικών τεχνολογιών υπέρυθρης ακτινοβολίας και λογισμικού όρασης υπολογιστή κερδίζει πρόσφατα δημοτικότητα στον τομέα της ανίχνευσης κίνησης. Τέτοιες τεχνολογίες σπάνια παράγουν σφάλματα στα αποτελέσματα και ελέγχουν επίσης την κίνηση που καταγράφεται από την κάμερα οράματος υπολογιστή. Αυτές οι συσκευές εξυπηρετούν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορα πεδία.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τους αισθητήρες υπερύθρων, επισκεφθείτε https://lambdageeks.com/ir-sensors/

Διαβάστε επίσης: