Folha de dados do sensor PIR, especificações de pinagem, trabalho

Neste post, vamos explorar a folha de dados do PIR ou o sensor radial infravermelho piroelétrico HC-SR501. Vamos entender para que serve o sensor PIR? Suas operações básicas de filmagem, detalhes de conexão dos pinos, especificações técnicas e, finalmente, veremos algumas aplicações da vida real.

Começaremos entendendo a unidade de sensor PIR real instalada dentro dos módulos PIR padrão e aprendendo seus recursos internos, detalhes de pinagem e detalhes de trabalho internos.

O que é um sensor PIR?

PIR significa Sensor Radial Infravermelho Piroelétrico ou Sensor Infravermelho Passivo. O PIR é um sensor eletrônico que detecta alterações na luz infravermelha a uma certa distância e emite um sinal elétrico em sua saída em resposta a um sinal infravermelho detectado. Ele pode detectar qualquer objeto emissor de infravermelho, como humanos ou animais, seja o alcance do sensor ou se afasta do alcance ou se move dentro do alcance do sensor.
O módulo do sensor PIR pode ser dividido em duas partes, um vidro sensível ao infravermelho e o circuito de processamento.

Ilustração de vidro sensível ao PIR:

Imagem do sensor PIR


A parte escura do metal onde o vidro sensível ao infravermelho está alojado, o vidro sensível pode detectar o nível de infravermelho nos arredores. Na verdade, abriga dois sensores piroelétricos para detectar objetos em movimento. Se um dos cristais sensíveis detectar uma alteração no infravermelho (aumentar ou diminuir) do que o outro cristal sensível, a saída será acionada.

Normalmente, uma estrutura de plástico em forma de cúpula é colocada neste vidro sensível que atua como uma lente para focalizar a luz infravermelha nos sensores.

Como funciona o PIR

A operação de detecção de um sensor infravermelho piroelétrico é baseada na propriedade ou característica que é responsável por alterar a polarização de seu material em resposta a mudanças de temperatura.

Esses sensores empregam um duplo ou um par de elementos de detecção para detectar sinais de IR em duas etapas, garantindo uma detecção infalível, cancelando variações indesejadas de temperatura no estágio EMI existente. Esse processo de detecção em duas etapas melhora a estabilidade geral do sensor e ajuda a detectar sinais de IR apenas da presença humana.

Quando uma fonte de infravermelho humano ou relevante passa um sensor PIR, a radiação corta o par de elementos de detecção alternadamente, acionando a saída para gerar um par de ON / OFF ou pulsos alto e baixo, conforme mostrado em a seguinte forma de onda:

Forma de onda de pulso de saída do sensor PIR

A seguinte simulação aproximada do Gif mostra como um sensor PIR responde a um ser humano em movimento e desenvolve um par de pulsos curtos e nítidos através de seus cabos de saída para o processamento ou ativação necessária de um estágio de relé configurado corretamente

Projeto interno de um PIR


A figura a seguir mostra o design ou a configuração interna em um sensor PIR padrão.

Composição, design e configuração interna do sensor PIR

À esquerda, podemos ver um par de sensores de infravermelho conectados em série. A extremidade superior desta série é conectada ao portão de um FET interno que atua como um pequeno amplificador de sinal de IR. O resistor pull-down Rg fornece a lógica de espera zero necessária ao FET para garantir que ele permaneça totalmente desligado na ausência de um sinal IR.

Quando o par de elementos de detecção detecta um sinal IR móvel, ele gera um par correspondente de sinais lógicos alto e baixo, conforme discutido acima:

Esses pulsos são adequadamente amplificados pelo FET e replicados em seu pino de saída para posterior processamento por um circuito conectado.

Os estágios EMI associados ao capacitor fornecem filtragem adicional ao processo, a fim de produzir um conjunto limpo de pulsos no pino de saída indicado do PIR.

Configuração de teste do sensor PIR

A imagem a seguir mostra uma configuração de teste padrão para o sensor PIR. A saída PIR e os pinos Vss (pino negativo) são conectados a um resistor de tração externo, o pino Vdd é fornecido com uma fonte de alimentação de 5V.

Configuração de teste do sensor PIR

Um corpo negro de papelaria gera a radiação infravermelha equivalente necessária para o sensor PIR através de um mecanismo de helicóptero. A tábua de cortar alternadamente corta os sinais de IR que imitam um alvo de IR em movimento.

Esse sinal infravermelho de corte atinge o sensor PIR, gerando os pulsos especificados através de seu pino de saída, o qual é adequadamente amplificado através de um opamp para análise em um osciloscópio.

As condições ideais de teste para a configuração acima podem ser vistas abaixo:

Condições de teste PIR

Equilibrar a saída do elemento sensor


Como um mecanismo de detecção dupla é empregado nos PIRs, é necessário garantir que o processamento através do par de lentes seja adequadamente equilibrado.

Os elementos de detecção são testados e configurados adequadamente, avaliando a respectiva tensão de saída de sinal único (SSOV), usando a seguinte fórmula:

Saldo: | Va – Vb / (Va + Vb) x 100%
Onde, Va = Sensibilidade do lado A (mV pico a pico)
Vb = Lado da sensibilidade B (mV pico a pico)

Especificações principais

As principais especificações técnicas e parâmetros de dimensão de um sensor PIR podem ser aprendidos a partir dos seguintes detalhes:

Especificações técnicas do PIR

Uso de módulos PIR internos

Hoje você encontrará módulos PIR que possuem um sensor PIR integrado com um circuito de processamento especializado e uma lente. Isso melhora o desempenho do PIR em muitas dobras e permite ao usuário final obter uma saída amplificada otimizada e bem definida do módulo.

Essa saída agora precisa ser configurada apenas com um estágio de relé para a ativação / desativação necessária de uma carga em resposta a uma presença humana na área estipulada.

O circuito dentro dos módulos padrão consiste no IC BISS0001, projetado especificamente para aplicações de detecção de movimento. São fornecidos dois botões, um para ajustar a sensibilidade do módulo e outro para ajustar o período de tempo em que a saída deve permanecer ALTA depois que o módulo for ativado.

Detalhes da peça do módulo PIR

Agora vamos investigar os detalhes técnicos do sensor PIR HC-SR501.

Tensão operacional:

O HC-SR501 é de 5V a 20V, oferecendo grande flexibilidade para projetistas de circuitos.

Consumo atual:

O HC-SR501 é um dispositivo que economiza bateria; Seu consumo atual é de 65 mA quando detecta qualquer alteração na luz infravermelha.

Voltagem de saída:

Quando o módulo detecta movimento infravermelho, a saída vai ALTA para 3,3V; se o módulo não detectar movimento, baixa ou 0V após um período fixo.

Tempo de atraso:

É fornecido um botão para ajustar o tempo para que a saída permaneça ALTA após a detecção de IR. Este é um período que pode ser ajustado de 5 segundos a 5 minutos.

Faixa de sensibilidade

O ângulo da área de detecção é em torno de um cone de 110 graus. Um botão é dado para ajustar a sensibilidade; Podemos variar de 3 a 7 metros perpendiculares ao Senhor. A sensibilidade diminui à medida que nos movemos para os lados do sensor.

Temperatura de operação:

O HC-SR501 tem uma temperatura operacional impressionante que varia de -15 a +70 graus Celsius.

Corrente inativa:

Corrente quieta é a corrente consumida pelo suprimento, quando o sensor não detecta nenhum movimento ou está inativo. Consome menos de 50 uA, o que facilita a bateria do sensor.

Modos de ativação do módulo PIR, + alimentação, saída, pinos de aterramento explicados

Pinagem PIR e modos de disparo

Modos de fotografia:

O módulo PIR possui dois modos de disparo: modo de disparo único / sem repetição e disparo repetido. Esses dois modos podem ser acessados ​​alterando a posição do jumper fornecida no módulo.

Modo de disparo único / modo sem repetição:

Quando o sensor PIR está definido para o modo de disparo único (e o botão do temporizador / tempo de atraso é definido para 5 segundos (por exemplo)), quando um ser humano é detectado, a saída fica ALTA por 5 segundos e fica BAIXA .

Repita o modo de disparo:

Quando o sensor PIR é configurado para repetir o modo de disparo, quando um ser humano é detectado, a saída fica ALTA, o temporizador conta por 5 segundos, mas quando outro humano é detectado nesses 5 segundos, o temporizador é zerado e conta mais 5 segundos após o segundo O ser humano é detectado.

Tempo de bloqueio:

O tempo de bloqueio é o intervalo de tempo em que o sensor está desativado ou não detectará movimento. Tempo de bloqueio para HC-

SR501 é de 3 segundos por padrão.

Isso ocorre após o tempo de atraso (que foi definido usando o botão do timer) e a saída é DOWN por 3 segundos; Durante esse intervalo, nenhum movimento será detectado. Após 3 segundos (BAIXO), o sensor estará pronto para detectar movimento novamente.
Em outras palavras, quando o sensor detecta movimento, a saída fica ALTA, a saída permanece ALTA de acordo com o botão do temporizador (digamos 5 segundos), após 5 segundos o sensor PIR fica BAIXO, o sinal BAIXO permanece por 3 segundos independentemente do novo movimento, se houver.

Dimensões do módulo:

O sensor é compacto o suficiente para ocultar a visão das pessoas, de modo que não afeta as decorações, etc. Mede 32 mm x 24 mm.

Tamanho da lente:

A estrutura de cúpula branca que envolve o sensor piroelétrico é chamada de lente Fresnel, que aumenta o alcance da detecção e parece opaca. Mede 23 mm de diâmetro.

Formulários:

• Sistemas de segurança.
• luzes automáticas.
• Controle de autômatos industriais.
Portas automáticas.

Você pode encontrar alguns dos projetos que usam o sensor PIR neste site.

Circuito típico do módulo PIR

Para entusiastas que pretendem construir o módulo PIR completo, juntamente com o sensor e um amplificador completo, o esquema padrão a seguir pode ser usado e usado para qualquer ativação relevante das aplicações baseadas em sensores PIR.

Circuito do módulo PIR

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FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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