Détection d'un humain statique avec PIR

Le message explique une méthode qui peut probablement être utilisée pour améliorer la capacité d'un capteur infrarouge passif à détecter même une présence humaine statique ou fixe. Cette fonction n'est normalement pas possible avec les capteurs PIR conventionnels.

Comment PIR détecte la présence humaine

J'ai déjà discuté de nombreuses applications de détecteurs de mouvement basées sur PIR sur ce site Web, mais toutes ces applications nécessitent que la présence humaine soit constamment en mouvement afin de maintenir le PIR détectant leur présence, cela semble être un gros inconvénient qui empêche ces unités de détecter une occupation humaine constante ou stationnaire.

Cependant, l'inconvénient expliqué ci-dessus a une raison derrière cela. Les capteurs PIR conventionnels fonctionnent en détectant les signaux IR d'un corps humain à travers quelques fentes parallèles sur leur lentille frontale, et son circuit interne ne s'active que lorsque les signaux infrarouges traversent ces fentes de détection (`` visions '').

Le croisement des signaux IR à travers les fentes de détection permet au circuit PIR de traduire les informations en deux impulsions alternatives correspondantes, qui sont à leur tour redressées pour générer la tension de déclenchement à la broche de sortie du PIR.

Le PIR ne peut pas détecter la cible de papeterie

Cela implique que si la source IR est immobile, elle n'invitera pas le module PIR à produire un déclenchement sur sa broche de sortie. Cela implique également que le signal infrarouge de la source doit en quelque sorte continuer à traverser les créneaux de détection PIR donnés afin de lui permettre de détecter un être humain donné dans la zone.

Il semble qu'il n'y ait pas de remède direct ou simple à cela, car les modules PIR ne peuvent pas être modifiés en interne pour cela, ce qui empêche l'unité de détecter la présence humaine stationnaire.

Cependant, une observation logique nous dit que si c'est une source IR variable qui peut être nécessaire pour maintenir le module PIR activé, alors pourquoi ne pas forcer le PIR lui-même à être en mouvement constant au lieu du sujet.

Le concept peut être visualisé à partir de la simulation GIF suivante, qui montre un module PIR oscillant et un être humain statique dans la zone de détection.

Ici, nous pouvons voir comment un PIR oscillant s'adapte au problème et se transforme en permettant la détection de sujets IR même statiques.

Cela devient possible car par son mouvement, le module PIR transforme la source IR stationnaire en une imagerie IR en constante évolution à travers ses deux fentes de réception.

Bien que l'idée semble complexe, elle peut être simplement résolue en utilisant un circuit moteur commandé par PwM à oscillation lente.

Nous apprendrons tout le mécanisme et les détails du circuit dans les sections suivantes.

Comme nous l'avons déjà mentionné, les modules PIR conventionnels sont capables de détecter uniquement des objets vivants en mouvement et ne peuvent pas identifier une cible stationnaire, ce qui rend son application limitée en tant que détecteur de mouvement humain uniquement.

Pour les applications où la détection de l'occupation humaine sans mobilité devient nécessaire dans de tels scénarios, un PIR conventionnel peut devenir inutile, et peut nécessiter un arrangement externe pour se mettre à niveau.

Conception du PIR pour détecter les cibles immobiles

Dans la section ci-dessus, nous avons appris qu'au lieu d'avoir besoin que la cible soit en mouvement, le module PIR peut être lui-même déplacé sur un rayon donné pour mettre en œuvre la détection de cible statique souhaitée.

Dans les sections suivantes, nous apprenons un mécanisme de circuit simple qui peut être utilisé avec un PIR monté sur un petit moteur à courant continu pour les oscillations proposées.

Le pilote de moteur contrôlé PWM / Flip Flop

Le système nécessite essentiellement une détermination de la vitesse contrôlée PWM et un basculement bascule pour le moteur. Le schéma suivant montre comment ces caractéristiques peuvent être attribuées au moteur PIR à l'aide d'un circuit simple:

Le circuit illustré utilise un IC unique IC HEF40106 à grille de schmitt inverseur hexadécimal IC qui comprend 6 portes NON inverseuses.

Les portes N1 et N2 sont configurées pour produire une sortie PWM réglable qui est fournie aux portes N4, N5, N6 formant les tampons.

La sortie commune de ces portes de tampon se termine sur la porte d'un mosfet de commande de moteur.

Le contenu PWM est défini à l'aide de P1, qui est finalement appliqué au moteur connecté via un ensemble de contacts de relais DPDT.

Ces contacts de relais déterminent le sens du mouvement du moteur (sens horaire ou anti-horaire).

Ces contacts de relais DPDT à bascule sont contrôlés par une minuterie astable configurée autour de la porte N3, dans laquelle le condensateur C3 / R3 détermine à quelle vitesse le relais doit basculer afin de permettre au moteur de changer son sens de rotation de manière cohérente.

La conception ci-dessus permet au moteur d'exécuter le mouvement oscillant lent de va-et-vient requis à travers une zone radiale donnée.

C3 peut être sélectionné pour lancer le changement toutes les 5 à 6 secondes, et le PWm peut être ajusté pour permettre un mouvement moteur extrêmement lent, car il suffit de s'assurer que les fentes du PIR croisent les signaux IR de la cible dans une manière opportune.

Cependant, étant donné que le fonctionnement du moteur est lent, la sortie du PIR devra être maintenue à travers un temporisateur d'arrêt afin que la charge connectée ne s'éteigne pas et ne se rallume pas pendant que le mouvement du moteur coupe alternativement les lignes infrarouges de l'occupation humaine.

La minuterie de retard

Le suivant étape de circuit de minuterie de retard peut être utilisé, ce qui garantit que chaque fois que la sortie PIR produit l'impulsion détectée, le retard de la minuterie est prolongé de 5 à 10 secondes et la charge connectée n'est jamais interrompue pendant le processus.

Dans la configuration ci-dessus, nous pouvons voir le moteur qui reçoit son alimentation d'entraînement électrique de l'étage PWM / bascule comme indiqué dans le paragraphe précédent.

La broche du moteur peut être vue couplée à un arbre horizontal sur lequel le PIR est serré, de sorte que lorsque le moteur se déplace, le PIR passe par un mouvement de va-et-vient radial variant en conséquence.

Tandis que le mouvement PIR ci-dessus est induit, les signaux IR d'une cible stationnaire dans la zone sont détectés sous la forme d'impulsions courtes alternées, qui sont générées à la broche de sortie du PIR indiquée par le fil bleu.

Ces impulsions sont appliquées à travers le condensateur de 1000 uF qui se charge à chaque impulsion et garantit que le BC547 est maintenu en mode conducteur sans interruption pendant le processus.

Le pilote de relais comprenant l'étage BC557 répond au signal stable ci-dessus du collecteur BC547 et maintient à son tour le relais activé, tant que le PIR continue de détecter une présence humaine.

La charge relais reste ainsi activée en permanence en raison de la présence d'un être humain stationnaire dans la zone.

Cependant dans le cas où l'occupation humaine est supprimée ou lorsque la cible s'éloigne de la zone, la phase de temporisation maintient le relais et la charge activés pendant les 5 à 10 secondes stipulées après quoi il s'éteint en permanence, jusqu'à ce que la zone soit à nouveau capturée. par une source potentielle d'émanation IR.

Liste des pièces

• R1, R4 = 10K
• R2 = 47 OHMS
• P1 = 100K POT
• D1, D2 = 1N4148
• D3 = MUR1560
• C1, C2 = 0,1 uF / 100 V
• Z1 = 15 V, 1/2 WATT
• Q1 = IRF540
• Q2 = BC547
• N1 --- N6 = IC MM74C14
• DPDT = COMMUTATEUR DPST OU RELAIS DPDT
• R3, C3 à déterminer par quelques essais et erreurs

METTRE À JOUR:

Le circuit PIR expliqué ci-dessus pour détecter la présence humaine statique peut être beaucoup simplifié en utilisant un circuit hacheur de signal comme illustré dans la simulation GIF suivante:

Une inspection minutieuse montre qu'en fait, un mouvement oscillatoire n'est tout simplement pas nécessaire, le moteur et la lame du hacheur pourraient être autorisés à tourner librement en maintenant le vitesse du moteur à un niveau inférieur .

Cela permettrait également d'accomplir efficacement l'opération de détection statique PIR prévue.

Démonstration vidéo prouvant la détection humaine statique d'un PIR