¿Qué es un sensor de movimiento PIR y cómo funciona?

¿Siente curiosidad por saber cómo se encienden esas luces automáticas nada más entrar en una habitación? O tal vez se ha preguntado cómo los sistemas de seguridad detectan el movimiento y activar alarmas? No busque más, porque en este artículo nos adentraremos en el fascinante mundo de los sensores de movimiento PIR. Tanto si es un aficionado al bricolaje como si simplemente le interesa comprender la tecnología que hay detrás de estos dispositivos, exploraremos qué es un sensor de movimiento PIR, cómo funciona y sus diversas aplicaciones. Desde iluminación automática hasta sistemas de seguridad e incluso termómetros sin contacto, prepárese para descubrir los secretos de esta ingeniosa tecnología.

Contenido

• Qué es un sensor de movimiento PIR
• Cómo funcionan los sensores de movimiento PIR
  • La barrera piroeléctrica
  • El objetivo
• Cobertura y patrón de detección PIR
• Qué tener en cuenta al diseñar aplicaciones PIR
  • Colocación del sensor
  • Rango de detección
  • Ajuste de la sensibilidad
  • Factores medioambientales
  • Fuente de energía
  • Integración con otros sistemas
  • Tiempo de bloqueo y retardo a la conexión
• Aplicaciones del sensor de movimiento PIR
  • Iluminación automática
  • Aplicaciones de seguridad
  • Termómetro sin contacto PIR
  • Detector de movimiento PIR Pet Immune

Qué es un sensor de movimiento PIR

UN PIR (Infrarrojos pasivos) sensor de movimiento es un dispositivo que detecta el movimiento midiendo los cambios en radiación infrarroja. Detecta específicamente los niveles de radiación infrarroja emitida por cuerpos y objetos calientes, incluido el cuerpo humano. La radiación infrarroja no es visible para el ojo humano, ya que se emite en longitudes de onda infrarrojas. Los sensores PIR no se ven afectados por luz visibleque les permite trabajar eficazmente tanto en entornos iluminados como oscuros.

El sensor PIR consta de dos partes principales: un sensor piroeléctrico y una lente, a menudo denominada lente fresnel. El sensor piroeléctrico es un cristal rectangular situado en el centro de una carcasa metálica redonda. Detecta los cambios en la cantidad de radiación infrarroja que incide sobre él, que varía en función de la temperatura y las características de la superficie de los objetos situados delante del sensor. El sitio lente concentra las señales infrarrojas en el sensor piroeléctrico. Ayuda a concentrar la radiación infrarroja entrante en el sensor, mejorando su sensibilidad para detectar el movimiento con precisión.

Los sensores de movimiento PIR son pasivos porque no emiten calor ni energía por sí mismos. Se basan en la detección de la radiación infrarroja emitida por los objetos calientes en su campo de visión. Esto los hace muy eficaces y adecuados para diversas aplicaciones, como sistemas de iluminación automática, sistemas de seguridad y termómetros sin contacto.

Cómo funcionan los sensores de movimiento PIR

Los sensores de movimiento PIR están diseñados para detectar la radiación emitida por seres vivos, como personas o animales. Cuando un objeto caliente o una persona se mueven dentro del rango de detección del sensor de movimiento PIR, emiten radiación infrarroja y la lente del sensor enfoca esta radiación hacia el sensor piroeléctrico. Cuando la radiación infrarroja llega al sensor, provoca un cambio en la carga eléctrica del material piroeléctrico.

Este cambio en la carga eléctrica se convierte entonces en una señal eléctrica, que es procesada por los circuitos del sensor. Si el cambio en la carga eléctrica supera un determinado umbral, el sensor envía una señal al dispositivo o sistema conectado, indicando la presencia de movimiento.

Los sensores de movimiento PIR son más complejos que otros sensores debido a las múltiples variables que afectan a su entrada y salida. Los dos componentes principales de los sensores PIR son: el sensor piroeléctrico y la lente:

La barrera piroeléctrica

El sensor piroeléctrico es el componente principal de un sensor de movimiento PIR. El sensor piroeléctrico, junto con sus circuitos de soporte, resistencias y condensadores, es responsable de detectar los niveles de radiación infrarroja y convertirlos en un pulso de salida digital. Este impulso digital de salida indica si se ha detectado movimiento o no.

El sensor piroeléctrico está alojado en una lata metálica herméticamente cerrada, lo que mejora su inmunidad al ruido, la temperatura y la humedad. El sensor tiene una ventana de material transmisor de infrarrojos, normalmente silicio recubierto, que permite el paso de la radiación infrarroja al tiempo que protege el elemento sensor.

En el interior del sensor piroeléctrico hay dos sensores infrarrojos equilibrados o electrodos. Estos electrodos están cableados de tal forma que se anulan mutuamente cuando no hay movimiento. Es decir, cuando no hay movimiento, ambas ranuras detectan la misma cantidad de radiación infrarroja, lo que da como resultado una señal de salida cero. Cuando pasa un cuerpo caliente, como un ser humano o un animal, intercepta una mitad del sensor, provocando un cambio diferencial positivo entre las dos mitades. Cuando el cuerpo caliente abandona la zona de detección e intercepta la otra mitad del sensor, se produce un cambio diferencial negativo. Al detectar estos cambios de tensión, el sensor de movimiento PIR puede detectar el movimiento.

El objetivo

La lente es otro componente crítico de un sensor de movimiento PIR. La lente determina la amplitud, el alcance y el patrón de detección del área de detección. La lente de un sensor de movimiento PIR suele estar alojada en una carcasa de plástico con una ventana translúcida. Esta ventana permite la entrada de energía infrarroja al tiempo que reduce la posibilidad de que objetos extraños oscurezcan el campo de visión del sensor o provoquen falsas alarmas. El plástico utilizado en la ventana es transparente a la radiación infrarroja, lo que permite al sensor recibir la longitudes de onda. La ventana también puede servir como mecanismo de enfoque, ayudando a dirigir la energía infrarroja hacia la superficie del sensor. Condensa la luz y proporciona un mayor rango de infrarrojos al sensor. La lente está dividida en varias secciones facetadas, cada una de las cuales actúa como una lente de Fresnel independiente. 

Una lente de Fresnel consta de ranuras concéntricas talladas en el plástico, que actúan como superficies refractoras individuales que reúnen rayos de luz paralelos en un punto focal. A pesar de su menor tamaño, una lente Fresnel puede enfocar la luz de forma similar a una lente óptica convencional. Este diseño crea una serie de áreas de detección intercaladas entre sí, lo que mejora la capacidad del sensor para detectar el movimiento en un campo de visión más amplio. La orientación alterna de las sublentes hace que los centros de las lentes parezcan incoherentes, apuntando cada una a una mitad distinta del elemento sensor PIR.

La lente también ayuda a filtrar las fuentes no deseadas de radiación infrarroja, como la luz solar o la iluminación artificialque podrían desencadenar falsas alarmas. Focaliza la radiación infrarroja en el sensor piroeléctrico, lo que permite detectar con precisión los cambios en la radiación infrarroja.

Además del diseño de lente Fresnel, algunos sensores de movimiento PIR pueden incorporar espejos parabólicos segmentados internos para enfocar aún más la energía infrarroja hacia el sensor. Estos espejos pueden aumentar la sensibilidad y el alcance del sensor. Sin embargo, en estos casos, la cubierta de plástico de la ventana no suele tener lentes de Fresnel moldeadas.

Con la lente, los sensores de movimiento PIR pueden detectar eficazmente el movimiento dentro de su alcance y campo de visión designados. Los sensores PIR pueden configurarse con distintas lentes para proporcionar una cobertura y unos patrones de detección específicos, lo que permite personalizarlos en función de los requisitos de la aplicación.

Con la combinación del sensor piroeléctrico y la lente, los sensores de movimiento PIR pueden detectar con precisión y responder a objetivos humanos u otros objetivos deseados, lo que los convierte en componentes valiosos en diversas aplicaciones, como la iluminación automática, los sistemas de seguridad y los termómetros sin contacto.

Cobertura y patrón de detección PIR

La cobertura de detección de un sensor PIR es el área que el sensor puede vigilar en busca de movimiento. Esta cobertura se representa normalmente como un ángulo, como 180 grados o 360 grados, que indica el alcance del campo de visión del sensor.

El patrón de detección de un sensor PIR viene determinado por la lente y/o el espejo utilizados en su diseño. Los sensores PIR suelen utilizar lentes segmentadas o segmentos de espejo para dividir el campo de visión en varias zonas. Cada zona corresponde a un área de detección específica. Cuando un objeto o una persona se mueve dentro de la cobertura de detección, el sensor PIR detecta cambios en la radiación infrarroja emitida por el objeto. El sensor analiza los cambios en cada zona de forma independiente para determinar si hay movimiento. Este enfoque segmentado ayuda a reducir las falsas alarmas causadas por factores ambientales o por el movimiento de objetos fuera del área de detección deseada.

La cobertura y el patrón de detección de un sensor PIR pueden variar en función del modelo y el diseño específicos. Algunos sensores pueden tener un campo de visión más estrecho o más amplio, y el número, la forma, la distribución y la sensibilidad de las zonas de detección también pueden variar. Por ejemplo, estos sensores PIR tienen espejos de orientación reversible que permiten una cobertura amplia o una cobertura de cortina muy estrecha. Los sensores PIR con campos de visión más amplios, incluyendo 360 grados, están disponibles normalmente diseñados para montaje en techo.

Cuando se utilizan sensores de movimiento PIR, hay varias consideraciones a tener en cuenta en relación con la cobertura y el patrón de detección:

• Determine el área específica que debe vigilarse en busca de movimiento y seleccione un sensor PIR con un ángulo de cobertura adecuado. Tenga en cuenta el tamaño y la distribución del espacio para garantizar una cobertura adecuada. Algunos sensores PIR también permiten ajustar la sensibilidad, lo que puede ser útil en entornos con distintos niveles de movimiento o falsas alarmas frecuentes.
• La colocación y el posicionamiento adecuados del sensor PIR son importantes para una detección óptima. Deben tenerse en cuenta factores como la altura de montaje, el ángulo y las posibles obstrucciones para garantizar que no se obstruya el campo de visión del sensor. La carcasa del sensor PIR suele tener una ventana de plástico que permite la entrada de energía infrarroja al tiempo que reduce la posibilidad de que objetos extraños obstruyan la visión del sensor o provoquen falsas alarmas. La ventana de plástico también puede servir como filtro para limitar las longitudes de onda a las más cercanas a la radiación infrarroja emitida por los seres humanos.

Qué tener en cuenta al diseñar aplicaciones PIR

Al diseñar aplicaciones de infrarrojos pasivosPara garantizar un rendimiento y una funcionalidad óptimos, hay que tener en cuenta varios factores. Si tiene en cuenta estas consideraciones, podrá maximizar la eficacia de su sensor de movimiento PIR y crear un sistema fiable y eficiente.

Colocación del sensor

La colocación del Sensor de movimiento PIR es vital para una detección precisa. Coloque el sensor en un lugar con una línea de visión despejada hacia la zona vigilada. Evite colocar el sensor cerca de fuentes de calor o luz solar directaya que esto puede causar falsas alarmas o lecturas inexactas. Además, asegúrese de que el sensor esté montado de forma que no pueda "ver" a través de una ventana, ya que las fuentes de infrarrojos potentes del exterior pueden sobrecargar el sensor y activar falsas alarmas.

Rango de detección

Tenga en cuenta la distancia de detección necesaria para su aplicación específica. Elija un sensor PIR con un alcance de detección adecuado para cubrir eficazmente la zona deseada. Tenga en cuenta que los rangos de detección más grandes pueden requerir ajustes de sensibilidad más altos, lo que puede aumentar las posibilidades de falsas alarmas.

Ajuste de la sensibilidad

La mayoría de los sensores de movimiento PIR permiten ajustar el nivel de sensibilidad. Este ajuste determina la facilidad con la que el sensor activará una alarma o un dispositivo en respuesta al movimiento detectado. Encuentre el equilibrio adecuado entre sensibilidad y falsas alarmas probando el sensor en diferentes escenarios y ajustándolo en consecuencia. Algunos sensores están diseñados para "ignorar" a las mascotas domésticas estableciendo un umbral de sensibilidad más alto o centrándose en la parte superior de la habitación para evitar detectar movimiento en el suelo.

Factores medioambientales

Los sensores de movimiento PIR pueden verse afectados por factores ambientales como la temperatura, la humedad y el flujo de aire. Para minimizar estos efectos, selle el sensor PIR dentro de un material que reduzca la influencia de la temperatura o la humedad, como la silicona. Evite colocar el sensor en una posición en la que las rejillas de ventilación de la calefacción, ventilación y aire acondicionado soplen aire caliente o frío sobre la ventana del sensor, ya que esto puede cambiar la temperatura y activar falsas alarmas.

Fuente de energía

Tenga en cuenta los requisitos de la fuente de alimentación para su aplicación PIR. Elija un sensor que sea compatible con su fuente de alimentación y asegúrese de que cumple los requisitos de consumo de energía de su aplicación.

Integración con otros sistemas

Si va a integrar el sensor PIR con otros sistemas o dispositivos, como alarmas, iluminación o sistemas domóticos, asegúrese de la compatibilidad y la correcta comunicación entre los componentes. Tenga en cuenta los protocolos e interfaces necesarios para una integración perfecta.

Tiempo de bloqueo y retardo a la conexión

Los sensores PIR tienen un tiempo de bloqueo y períodos de retardo de encendido. Durante el tiempo de bloqueo, que suele ser de unos 2 segundos, se ignora cualquier movimiento detectado para evitar falsos disparos. Además, los sensores PIR requieren un periodo de calibración de aproximadamente 30 a 60 segundos después de ser encendidos para aprender la firma infrarroja ambiental del entorno. Ignore cualquier disparo durante este periodo de calibración para evitar falsas alarmas.

Aplicaciones del sensor de movimiento PIR

Los sensores de movimiento PIR tienen una amplia gama de aplicaciones debido a su capacidad para detectar el movimiento humano y proporcionar un disparador para diversos dispositivos y sistemas con su bajo consumo de energía, bajo coste y facilidad de uso. Sin embargo, los sensores PIR tienen limitaciones y no proporcionan información sobre el número de personas o su proximidad al sensor. Además, pueden ser activados por animales domésticos, por lo que en determinadas situaciones puede ser necesario experimentar y realizar ajustes.

Exploremos algunas de las aplicaciones más comunes de los sensores de movimiento PIR.

Iluminación automática

La iluminación automática es una aplicación muy utilizada de los sensores de movimiento PIR, que ofrece comodidad y eficiencia energética en diversos entornos. Cuando una persona entra en una habitación o zona, el sensor de movimiento PIR detecta su movimiento y activa el encendido de las luces. Esto elimina la necesidad de interruptores manuales y garantiza que las luces sólo se enciendan cuando sea necesario, lo que se traduce en un ahorro de energía y una reducción de los costes de electricidad.

El sensor de movimiento PIR funciona detectando cambios en la radiación infrarroja dentro de su campo de detección. Cuando una persona se mueve dentro del campo de visión del sensor, su calor corporal emite radiación infrarroja, que es detectada por el sensor. Posteriormente, el sensor envía una señal al sistema de iluminación, ordenándole que encienda las luces.

Durante la secuencia de inicialización, que suele durar entre 30 y 60 segundos tras el encendido, el sensor de movimiento PIR se calibra con el entorno aprendiendo la señal infrarroja ambiental. Durante este tiempo de calibración pueden producirse falsos disparos, por lo que cualquier disparo que se produzca durante este periodo debe ignorarse. Minimizar el movimiento delante del sensor durante la autocalibración puede ayudar a evitar interferencias con el proceso de calibración.

En los sistemas de iluminación automática, la electrónica del sensor de movimiento PIR suele controlar un relé integrado capaz de conmutar la tensión de red. Esto permite al PIR activar las luces conectadas al detectar movimiento. Esta aplicación suele emplearse en exteriores para iluminación de seguridad o fines prácticos, como iluminar la zona de la puerta principal para ayudar a encontrar las llaves en la oscuridad. La iluminación automática también puede instalarse en aseos públicos, despensas, pasillos y otras zonas en las que el control automático de las luces sea beneficioso. Al activar las luces sólo cuando es necesario, se ahorra energía y no hay que depender de que los usuarios se acuerden de apagarlas al abandonar la zona.

Aplicaciones de seguridad

Los sensores de movimiento PIR tienen una amplia gama de aplicaciones de seguridad, lo que los convierte en un valioso complemento para cualquier sistema de seguridad.

Detección de intrusos

Los sensores de movimiento PIR suelen integrarse en los sistemas de alarma antirrobo para detectar la entrada no autorizada en un local. Estos sensores pueden detectar el calor emitido por el cuerpo de una persona cuando se mueve dentro del rango de detección. Si se detecta algún movimiento, el sensor dispara una alarma, alertando a los ocupantes o a un servicio de vigilancia de seguridad.

Protección perimetral

Sensores de movimiento PIR pueden colocarse estratégicamente a lo largo del perímetro de una propiedad para detectar cualquier acceso no autorizado. Al cubrir puntos de entrada clave como puertas, ventanas y verjas, estos sensores pueden vigilar eficazmente los alrededores y activar una alarma si se detecta algún movimiento.

Seguridad exterior

Los sensores de movimiento PIR se utilizan habitualmente para aplicaciones de seguridad en exteriores. Pueden instalarse en dispositivos de iluminación exterior o en unidades independientes para detectar cualquier movimiento en las inmediaciones. Esto ayuda a disuadir a posibles intrusos y a mejorar la seguridad general de la propiedad. Por ejemplo, la iluminación de seguridad puede configurarse para que se encienda cuando se detecte movimiento, ya sea para disuadir a los delincuentes o con fines prácticos como encontrar las llaves en la oscuridad.

Videovigilancia

Los sensores de movimiento PIR pueden integrarse con sistemas de videovigilancia para aumentar su eficacia. Cuando un sensor PIR detecta movimiento, puede activar la grabación de secuencias de vídeo, lo que permite al personal de seguridad revisar los acontecimientos previos a la detección de movimiento. Esta función es especialmente útil para identificar posibles amenazas y capturar pruebas en caso de incidentes de seguridad.

Control de acceso

Los sensores de movimiento PIR pueden utilizarse en sistemas de control de acceso para supervisar el movimiento de personas dentro de un área restringida. Al detectar movimiento, estos sensores pueden activar el desbloqueo de puertas o portones, permitiendo la entrada al personal autorizado. Esto añade una capa adicional de seguridad al garantizar que sólo las personas autorizadas puedan acceder a zonas sensibles.

Alarmas antipánico

Los sensores de movimiento PIR pueden integrarse en sistemas de alarma antipánico para proporcionar una capa adicional de seguridad en situaciones de emergencia. Estos sensores pueden programarse para detectar patrones de movimiento o gestos específicos que indiquen peligro. Cuando se dispara, el sensor puede activar una alarma y avisar al personal de seguridad o a los servicios de emergencia para que presten ayuda inmediata.

Termómetro sin contacto PIR

Un termómetro PIR sin contacto es un tipo de termómetro que utiliza un sensor de movimiento PIR para medir la temperatura de un objeto sin necesidad de contacto físico. Esta tecnología es especialmente útil en situaciones en las que los termómetros de contacto pueden no ser prácticos o seguros, como cuando se mide la temperatura de objetos en movimiento, superficies calientes o en entornos en los que la contaminación cruzada es un problema.

El sensor de movimiento PIR de un termómetro sin contacto detecta la radiación infrarroja emitida por un objeto. Todo objeto con una temperatura superior al cero absoluto emite radiación infrarroja, y la intensidad de esta radiación está directamente relacionada con la temperatura del objeto. El sensor PIR convierte la radiación detectada en una señal eléctrica, que se procesa para determinar la temperatura del objeto.

Una aplicación interesante de los termómetros sin contacto PIR es la medición de objetos a distancia. En estos diseños, se utiliza un circuito PIR para medir la temperatura de un objeto a distancia. La señal de salida del sensor PIR se evalúa según una calibración específica del espectro infrarrojo del material observado. Esta calibración permite obtener a distancia mediciones de temperatura relativamente exactas y precisas.

Sin calibración para el tipo específico de material observado, un termómetro PIR sin contacto puede medir cambios en la emisión de infrarrojos que corresponden a cambios de temperatura. Sin embargo, los valores reales de temperatura no pueden calcularse sin la calibración.

La rapidez y comodidad de los termómetros sin contacto PIR los hacen ideales para diversas aplicaciones. Pueden proporcionar lecturas de temperatura instantáneas a distancia, lo que los hace adecuados para entornos industriales, aplicaciones médicas e incluso uso doméstico. En entornos industriales, los termómetros PIR sin contacto pueden medir la temperatura de maquinaria, motores u otros equipos sin necesidad de contacto físico, lo que mejora la seguridad y la eficacia. En aplicaciones médicas, suelen utilizarse para medir la temperatura corporal sin riesgo de contaminación cruzada.

Detector de movimiento PIR Pet Immune

Un detector de movimiento PIR inmune a mascotas es un tipo especializado de sensor de movimiento PIR diseñado para minimizar las falsas alarmas causadas por mascotas. Incorpora tecnología avanzada para diferenciar entre el movimiento de las mascotas y el de posibles intrusos, lo que lo convierte en la opción ideal para hogares con mascotas.

Los sensores de movimiento PIR tradicionales detectan cambios en la radiación infrarroja dentro de su rango de detección, lo que significa que cualquier movimiento, incluido el de las mascotas, puede activar el sensor y provocar falsas alarmas. Sin embargo, los detectores de movimiento PIR inmunes a mascotas utilizan varios métodos para superar este problema.

Un método común utilizado por los detectores de movimiento PIR inmunes a mascotas es establecer un umbral de peso. Esto significa que el sensor sólo activará una alarma si el movimiento detectado supera un determinado límite de peso. De este modo, los animales más pequeños, como gatos o perros pequeños, no son detectados como intrusos potenciales, lo que reduce las posibilidades de falsas alarmas. Si tiene mascotas más grandes, es esencial que elija un detector con un umbral de peso más alto para asegurarse de que no sean detectados erróneamente como intrusos.

Otro método es el uso de múltiples zonas de detección. Estos detectores dividen el área de detección en diferentes zonas y analizan los patrones de movimiento dentro de cada zona. De este modo, pueden diferenciar entre el movimiento de una mascota y el de un ser humano. Por ejemplo, si el movimiento se detecta sólo en las zonas inferiores, es más probable que sea causado por una mascota.

También se utiliza una configuración de amplificador diferencial para anular la temperatura media del campo de visión, lo que reduce las posibilidades de falsas indicaciones causadas por breves destellos de luz o iluminación de todo el campo. También minimiza las interferencias en modo común, mejorando aún más la capacidad del detector para resistir disparos debidos a campos eléctricos cercanos.

Colocar el detector a una altura adecuada puede ayudar a minimizar las posibilidades de falsas alarmas causadas por mascotas, mientras que ajustar el ángulo garantiza que cubra el área deseada evitando las zonas por las que es probable que deambulen las mascotas.