Fiche technique du capteur PIR, spécifications de brochage, fonctionnement

Dans cet article, nous allons explorer la fiche technique du capteur radial infrarouge PIR ou pyroélectrique HC-SR501. Nous comprendrons dans quel but le capteur PIR est utilisé? Ses opérations de déclenchement de base, les détails de connexion des broches, les spécifications techniques et enfin nous examinerons certaines applications réelles.

Nous commencerons par comprendre l'unité de capteur PIR réelle qui est installée à l'intérieur modules PIR standard et apprenez ses caractéristiques internes, les détails de brochage et les détails de fonctionnement interne.

Qu'est-ce qu'un capteur PIR?

PIR est l'acronyme de Pyroelectic Infrared Radial Sensor ou Passive Infrared Sensor. Le PIR est un capteur électronique qui détecte les changements de la lumière infrarouge sur une certaine distance et émet un signal électrique à sa sortie en réponse à un signal IR détecté. Il peut détecter tout objet émettant des infrarouges, tel que des êtres humains ou des animaux, s'il se trouve à portée du capteur, ou s'éloigne de la plage, ou se déplace dans la plage du capteur.
Le module de capteur PIR peut être divisé en deux parties: un cristal sensible aux infrarouges et le circuit de traitement.

Illustration du cristal sensible PIR:

La partie sombre du métal où se trouve le cristal sensible aux infrarouges, le cristal sensible peut détecter le niveau d'infrarouge dans l'environnement. Il abrite en fait deux capteurs pyroélectiques pour détecter les objets en mouvement. Si l'un des cristaux sensibles détecte un changement dans l'infrarouge (incrément ou décrément) par rapport à l'autre cristal sensible, la sortie est déclenchée.

Une structure en plastique en forme de dôme est normalement placée sur ce cristal sensible qui agit comme une lentille pour focaliser la lumière infrarouge sur les capteurs.

Comment fonctionne PIR

L'opération de détection d'un capteur infrarouge pyroélectrique est basée sur la propriété ou caractéristique qui devient responsable de la modification de la polarisation de son matériau en réponse aux changements de température.

Ces capteurs utilisent un double ou une paire d'éléments de détection pour détecter les signaux IR en deux étapes, ce qui garantit une détection infaillible en annulant les variations de température indésirables dans l'étage EMI existant. Ce processus de détection en deux étapes améliore la stabilité globale du capteur et aide à détecter les signaux IR uniquement de la présence humaine.

Lorsqu'un être humain ou une source IR pertinente passe devant un capteur PIR, le rayonnement pénètre dans la paire d'éléments de détection d'une manière alternative, déclenchant la sortie pour générer une paire d'impulsions ON / OFF ou haute et basse, comme illustré dans le forme d'onde suivante:

La simulation Gif approximative suivante montre comment un capteur PIR répond à un humain en mouvement et développe quelques impulsions courtes et pointues sur ses fils de sortie pour le traitement requis ou le déclenchement d'un étage de relais configuré de manière appropriée

Disposition interne d'un PIR

La figure suivante montre la disposition interne ou la configuration à l'intérieur d'un capteur PIR standard.

Sur la gauche, nous pouvons voir une paire d'éléments de détection IR connectés en série. L'extrémité supérieure de cette série est connectée à la porte d'un FET intégré qui agit comme un petit amplificateur de signal IR. La résistance de tirage vers le bas Rg fournit la logique de mise à zéro de veille requise au FET pour s'assurer qu'il reste complètement éteint en l'absence d'un signal IR.

Lorsqu'un signal IR mobile est détecté par la paire d'éléments de détection, il génère une paire correspondante de signaux logiques haut et bas comme décrit ci-dessus:

Ces impulsions sont amplifiées de manière appropriée par le FET et répliquées à sa broche de sortie pour un traitement ultérieur par un circuit attaché.

Les étapes EMI associées avec le condensateur fournissent une filtration supplémentaire au processus, afin de produire un ensemble propre d'impulsions à la broche de sortie indiquée du PIR.

Configuration des tests pour le capteur PIR

L'image suivante montre une configuration de test de capteur PIR standard. La sortie et les broches Vss (broche négative) du PIR sont connectées à une résistance de tirage externe, la broche Vdd est alimentée en 5V.

Un corps noir de papeterie génère le rayonnement infrarouge équivalent requis pour le capteur PIR via un mécanisme hacheur. La plaque hacheuse coupe en alternance les signaux IR imitant une cible IR mobile.

Ce signal IR haché frappe le capteur PIR générant les impulsions spécifiées à travers sa broche de sortie, qui est amplifiée de manière appropriée par un amplificateur opérationnel pour l'analyse sur un oscilloscope.

Les conditions de test idéales pour la configuration ci-dessus peuvent être vues ci-dessous:

Équilibrage de la sortie de l'élément sensible

Puisqu'un double mécanisme de détection est utilisé dans les PIR, il devient nécessaire de s'assurer que le traitement à travers la paire de lentilles est correctement équilibré.

Les éléments de détection sont testés et configurés de manière appropriée en évaluant la tension de sortie de signal unique (SSOV) respective par la formule suivante:

Balance: |Va – Vb| / (Va + Vb) x 100%
Où, Va = Sensibilité du côté A (mV crête à crête)
Vb = côté sensibilité B (mV crête à crête)

Spécifications principales

Les principales spécifications techniques et paramètres de dimension d'un capteur PIR peuvent être tirés des détails suivants:

Utilisation des modules PIR Inside

Aujourd'hui, vous trouverez des modules PIR ayant un capteur PIR intégré avec un circuit de traitement spécialisé et une lentille. Cela améliore les performances du PIR de nombreux plis et permet à l'utilisateur final d'obtenir une sortie amplifiée et optimisée bien définie du module.

Cette sortie doit maintenant être configurée uniquement avec un étage de relais pour la commutation ON / OFF requise d'une charge en réponse à une présence humaine dans la zone spécifiée.

Le circuit à l'intérieur des modules standard se compose d'IC ​​BISS0001 qui est spécialement conçu pour les applications de détection de mouvement. Deux boutons sont fournis, un pour régler la sensibilité du module et un autre pour régler la durée pendant laquelle la sortie doit rester HIGH après le déclenchement du module.

Examinons maintenant les détails techniques du capteur PIR HC-SR501.

Tension de fonctionnement:

Le HC-SR501 est de 5 V à 20 V, ce qui offre une grande flexibilité aux concepteurs de circuits.

Consommation de courant:

Le HC-SR501 est un appareil compatible avec la batterie, sa consommation de courant est de 65 mA lorsqu'il détecte un changement de lumière infrarouge.

Tension de sortie:

Lorsque le module détecte un mouvement de l'infrarouge, la sortie passe à HAUT à 3,3 V, si le module ne détecte aucun mouvement, elle passe à BAS ou à 0 V après une période fixe.

Temporisation:

Un bouton est fourni pour régler le temps pendant lequel la sortie reste HAUTE après la détection de l'IR. Cette période peut être réglée de 5 secondes à 5 minutes.

Gamme de sensibilité:

L'angle de la zone de détection est d'environ 110 degrés de cône. Un potard est donné pour régler la sensibilité on peut varier de 3 mètres à 7 mètres perpendiculairement au senor. La sensibilité diminue lorsque nous nous déplaçons de chaque côté du capteur.

Température de fonctionnement:

Le HC-SR501 a une température de fonctionnement impressionnante allant de -15 à +70 degrés Celsius.

Courant de repos:

Le courant de repos est le courant consommé par l'alimentation, lorsque le capteur ne détecte aucun mouvement ou lorsqu'il est au repos. Il consomme moins de 50 uA, ce qui rend la batterie du capteur conviviale.

Brochage PIR et modes de déclenchement

Modes de déclenchement:

Le module PIR a deux modes de déclenchement: le mode de déclenchement unique / sans répétition et le déclenchement de répétition. Ces deux modes sont accessibles en changeant la position du cavalier donnée dans le module.

Mode de déclenchement unique / Mode sans répétition:

Lorsque le capteur PIR est réglé en mode de déclenchement unique (et que le bouton de la minuterie / le temps de retard est réglé sur 5 secondes (par exemple)), lorsqu'un humain est détecté, la sortie devient HAUTE pendant 5 secondes et devient BASSE.

Répéter le mode de déclenchement:

Lorsque le capteur PIR est réglé en mode de déclenchement répété, lorsqu'un humain est détecté, la sortie passe à HAUT, la minuterie compte pendant 5 secondes, mais lorsqu'un autre humain est détecté avec dans ces 5 secondes, la minuterie est remise à zéro et compte encore 5 secondes après le 2ème l'homme est détecté.

Temps de blocage:

Le temps de blocage est l'intervalle de temps pendant lequel le capteur est désactivé ou ne détecte pas de mouvement. Le temps de blocage pour HC-

SR501 est de 3 secondes par défaut.

Cela se produit après le temps de retard (qui a été réglé par le bouton de minuterie), la sortie passe à BAS pendant 3 secondes pendant cet intervalle, aucun mouvement ne sera détecté. Après les 3 secondes (LOW), le capteur sera à nouveau prêt à détecter un mouvement.
En d'autres termes, lorsque le capteur détecte un mouvement, la sortie passe à HAUT, la sortie reste HAUTE selon le bouton de la minuterie (disons 5 secondes), après 5 secondes, le capteur PIR passe à BAS, le signal BAS restera pendant 3 secondes quel que soit le nouveau mouvement le cas échéant.

Dimensions du module:

Le capteur est suffisamment compact pour se cacher de la vue des gens afin qu'il n'affecte pas les décorations, etc. Il mesure 32 mm x 24 mm.

Taille de l'objectif:

La structure du dôme blanc qui entoure le capteur pyroélectrique est appelée lentilles de Fresnel, ce qui augmente la plage de détection et elle semble opaque. Il mesure 23 mm de diamètre.

Applications:

• Systèmes de sécurité.
• Lumières automatiques.
• Contrôle des automates industriels.
• Portes automatiques.

Vous pouvez trouver certains des projets utilisant le capteur PIR sur ce site.

Circuit de module PIR typique

Pour les amateurs qui ont l'intention de construire le module PIR complet avec le capteur et un amplificateur à part entière, le schéma standard suivant peut être utilisé et utilisé pour tout déclenchement d'application basé sur un capteur PIR pertinent.

Vous avez d'autres doutes ou questions? N'hésitez pas à les mettre en avant dans la boîte de commentaires ci-dessous