PIR 모션 센서란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

방에 들어서자마자 자동으로 켜지는 조명이 어떻게 작동하는지 궁금하신가요? 아니면 어떻게 보안 시스템으로 움직임 감지 알람을 울리는 방법이 궁금하신가요? 이 글에서는 PIR 모션 센서의 매혹적인 세계에 대해 자세히 살펴볼 것입니다. DIY 애호가든 단순히 이러한 장치 뒤에 숨은 기술을 이해하는 데 관심이 있든 관계없이 PIR 모션 센서의 정의, 작동 방식 및 다양한 응용 분야를 살펴볼 것입니다. 자동 조명부터 보안 시스템, 비접촉식 온도계까지, 이 독창적인 기술 뒤에 숨겨진 비밀을 밝혀낼 준비를 하세요.

콘텐츠

• PIR 모션 센서란?
• PIR 모션 센서의 작동 원리
  • 열전 센서
  • 렌즈
• PIR 탐지 범위 및 패턴
• PIR 애플리케이션 설계 시 고려해야 할 사항
  • 센서 배치
  • 감지 범위
  • 감도 조정
  • 환경적 요인
  • 전원 소스
  • 다른 시스템과의 통합
  • 잠금 시간 및 전원 켜기 지연
• PIR 모션 센서 애플리케이션
  • 자동 조명
  • 보안 애플리케이션
  • PIR 비접촉식 온도계
  • 반려동물 면역 PIR 동작 감지기

PIR 모션 센서란?

PIR (패시브 적외선) 모션 센서 의 변화를 측정하여 움직임을 감지하는 장치입니다. 적외선 복사. 특히 인체를 포함한 따뜻한 신체와 따뜻한 물체에서 방출되는 적외선의 수치를 감지합니다. 적외선은 적외선 파장에서 방출되기 때문에 사람의 눈에는 보이지 않습니다. PIR 센서는 다음에 영향을 받지 않습니다. 가시광선를 사용하여 밝은 환경과 어두운 환경 모두에서 효과적으로 작업할 수 있습니다.

PIR 센서는 초전 센서와 프레넬 렌즈라고 하는 렌즈의 두 가지 주요 부품으로 구성됩니다. 초전 센서는 둥근 금속 하우징의 중앙에 위치한 직사각형 크리스털입니다. 이 센서는 센서 앞에 있는 물체의 온도와 표면 특성에 따라 달라지는 적외선의 양 변화를 감지합니다. The 렌즈 는 적외선 신호를 초전 센서에 집중시킵니다. 이는 들어오는 적외선을 센서에 집중시켜 감도를 향상시켜 움직임을 정확하게 감지하는 데 도움이 됩니다.

PIR 모션 센서는 자체적으로 열이나 에너지를 방출하지 않기 때문에 수동적입니다. 시야에 들어오는 따뜻한 물체에서 방출되는 적외선을 감지하는 방식으로 작동합니다. 따라서 매우 효율적이며 자동 조명 시스템, 보안 시스템, 비접촉식 온도계 등 다양한 애플리케이션에 적합합니다.

PIR 모션 센서의 작동 원리

PIR 모션 센서는 사람이나 동물과 같은 생명체가 방출하는 방사선을 감지하도록 설계되었습니다. 따뜻한 물체나 사람이 PIR 모션 센서의 감지 범위 내에서 움직이면 적외선을 방출하고 센서의 렌즈가 이 적외선을 초전 센서에 집중시킵니다. 적외선이 센서에 도달하면 열전 물질의 전하에 변화를 일으킵니다.

이 전하의 변화는 전기 신호로 변환되어 센서의 회로에 의해 처리됩니다. 전하의 변화가 특정 임계값을 초과하면 센서가 연결된 장치 또는 시스템에 신호를 전송하여 움직임이 있음을 나타냅니다.

PIR 모션 센서는 입력과 출력에 영향을 미치는 여러 변수로 인해 다른 센서보다 더 복잡합니다. PIR 센서의 두 가지 주요 구성 요소는 초전 센서와 렌즈입니다:

열전 센서

초전 센서는 PIR 모션 센서의 주요 구성 요소입니다. 초전 센서는 지원 회로, 저항기, 커패시터와 함께 적외선을 감지하고 이를 디지털 출력 펄스로 변환하는 역할을 합니다. 이 디지털 출력 펄스는 움직임이 감지되었는지 여부를 나타냅니다.

열전 센서는 밀폐된 금속 캔 안에 들어 있어 소음, 온도 및 습도에 대한 내성이 향상됩니다. 센서에는 적외선 투과성 소재(일반적으로 코팅된 실리콘)로 만들어진 창이 있어 감지 요소를 보호하면서 적외선을 통과시킬 수 있습니다.

열전 센서 내부에는 두 개의 균형 잡힌 적외선 센서 또는 전극이 있습니다. 이 전극은 움직임이 없을 때 서로 상쇄되는 방식으로 배선되어 있습니다. 즉, 움직임이 없을 때 두 슬롯 모두 동일한 양의 적외선을 감지하여 출력 신호가 0이 됩니다. 사람이나 동물과 같은 따뜻한 물체가 지나가면 센서의 절반을 가로채서 두 반쪽 사이에 양의 차동 변화를 일으킵니다. 따뜻한 물체가 감지 영역을 벗어나 센서의 나머지 절반을 가로채면 음의 차동 변화가 발생합니다. 이러한 전압 변화를 감지하여 PIR 모션 센서는 움직임을 감지할 수 있습니다.

렌즈

렌즈는 PIR 모션 센서의 또 다른 중요한 구성 요소입니다. 렌즈는 감지 영역의 폭, 범위, 감지 패턴을 결정합니다. PIR 모션 센서의 렌즈는 일반적으로 반투명 창이 있는 플라스틱 케이스에 들어 있습니다. 이 창을 통해 적외선이 들어오는 동시에 이물질이 센서의 시야를 가리거나 오경보를 유발할 가능성을 줄일 수 있습니다. 창에 사용된 플라스틱은 적외선에 투명하므로 센서가 원하는 적외선을 수신할 수 있습니다. 파장. 창은 적외선 에너지를 센서 표면으로 향하게 하는 초점 메커니즘의 역할도 할 수 있습니다. 이 창은 빛을 응축하여 센서에 더 넓은 범위의 적외선을 제공합니다. 렌즈는 여러 개의 패싯 섹션으로 나뉘며, 각 섹션은 별도의 프레넬 렌즈 역할을 합니다. 

프레넬 렌즈는 플라스틱에 새겨진 동심원 모양의 홈으로 구성되며, 이 홈은 초점에 평행한 광선을 모으는 개별 굴절 표면 역할을 합니다. 프레넬 렌즈는 크기는 작지만 기존 광학 렌즈와 유사하게 빛의 초점을 맞출 수 있습니다. 이 설계는 서로 교차하는 다양한 감지 영역을 생성하여 센서가 더 넓은 시야각에서 움직임을 감지할 수 있는 능력을 향상시킵니다. 서브 렌즈의 방향을 번갈아 가며 배치하면 렌즈의 중심이 일관되지 않게 나타나며, 각 렌즈가 PIR 감지 요소의 다른 절반을 가리키게 됩니다.

이 렌즈는 또한 햇빛이나 다음과 같은 원치 않는 적외선을 걸러내는 데 도움이 됩니다. 인공 조명를 사용하여 오경보를 유발할 수 있습니다. 적외선을 열전 센서에 집중시켜 적외선의 변화를 정확하게 감지할 수 있습니다.

프레넬 렌즈 설계 외에도 일부 PIR 모션 센서에는 적외선 에너지를 센서에 더욱 집중시키기 위해 내부에 세그먼트 포물선형 거울이 통합되어 있을 수 있습니다. 이러한 거울은 센서의 감도와 감지 범위를 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이러한 경우 플라스틱 창 커버에는 일반적으로 프레넬 렌즈가 성형되어 있지 않습니다.

렌즈를 사용하면 PIR 모션 센서는 지정된 범위와 시야 범위 내에서 움직임을 효과적으로 감지할 수 있습니다. PIR 센서는 다양한 렌즈로 구성하여 특정 감지 범위와 패턴을 제공할 수 있으므로 애플리케이션 요구 사항에 따라 맞춤 설정할 수 있습니다.

초전 센서와 렌즈가 결합된 PIR 모션 센서는 사람이나 기타 원하는 대상을 정확하게 감지하고 반응할 수 있어 자동 조명, 보안 시스템, 비접촉 온도계 등 다양한 애플리케이션에서 유용한 구성 요소로 활용됩니다.

PIR 탐지 범위 및 패턴

PIR 센서의 감지 범위는 센서가 동작을 모니터링할 수 있는 영역입니다. 이 범위는 일반적으로 180도 또는 360도와 같은 각도로 표시되며 센서의 시야 범위를 나타냅니다.

PIR 센서의 감지 패턴은 설계에 사용된 렌즈 및/또는 미러에 따라 결정됩니다. PIR 센서는 종종 세그먼트 렌즈 또는 미러 세그먼트를 사용하여 시야를 여러 영역으로 나눕니다. 각 영역은 특정 감지 영역에 해당합니다. 물체나 사람이 감지 범위 내에서 움직이면 PIR 센서는 물체에서 방출되는 적외선의 변화를 감지합니다. 센서는 각 영역의 변화를 독립적으로 분석하여 움직임이 있는지 여부를 판단합니다. 이러한 세분화된 접근 방식은 환경적 요인이나 원하는 감지 영역을 벗어난 물체의 움직임으로 인한 오경보를 줄이는 데 도움이 됩니다.

PIR 센서의 감지 범위와 패턴은 특정 모델과 설계에 따라 달라질 수 있습니다. 일부 센서는 시야각이 더 좁거나 넓을 수 있으며 감지 영역의 수, 모양, 분포 및 감도도 다를 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 PIR 센서에는 넓은 범위 또는 매우 좁은 커튼 범위를 감지할 수 있는 리버시블 방향 미러가 있습니다. 360도를 포함하여 시야각이 더 넓은 PIR 센서는 일반적으로 천장 장착용으로 설계되었습니다.

PIR 모션 센서를 사용할 때 감지 범위 및 패턴과 관련하여 몇 가지 고려해야 할 사항이 있습니다:

• 동작을 모니터링해야 하는 특정 영역을 결정하고 적절한 커버리지 각도를 가진 PIR 센서를 선택합니다. 공간의 크기와 레이아웃을 고려하여 적절한 커버리지를 확보하세요. 일부 PIR 센서는 감도 조정이 가능하므로 움직임 수준이 다양하거나 오경보가 자주 발생하는 환경에서 유용할 수 있습니다.
• 최적의 감지를 위해서는 PIR 센서의 적절한 배치와 위치가 중요합니다. 센서의 시야가 방해받지 않도록 장착 높이, 각도, 잠재적 장애물 등의 요소를 고려해야 합니다. PIR 센서의 하우징에는 일반적으로 이물질이 센서의 시야를 가리거나 오경보를 유발할 가능성을 줄이면서 적외선이 들어올 수 있는 플라스틱 창이 있습니다. 플라스틱 창은 사람이 방출하는 적외선에 가장 가까운 파장으로 파장을 제한하는 필터 역할을 할 수도 있습니다.

PIR 애플리케이션 설계 시 고려해야 할 사항

디자인할 때 패시브 적외선 애플리케이션최적의 성능과 기능을 보장하기 위해 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다. 이러한 사항을 고려하면 PIR 모션 센서의 효과를 극대화하고 안정적이고 효율적인 시스템을 구축할 수 있습니다.

센서 배치

배치 PIR 모션 센서 는 정확한 감지를 위해 필수적입니다. 모니터링 영역에 대한 시야가 확보되는 위치에 센서를 배치합니다. 센서를 열원 근처에 두지 마세요. 직사광선이 발생할 수 있으므로 허위 경보 또는 부정확한 판독값이 발생할 수 있습니다. 또한 외부의 강한 적외선이 센서에 과부하를 일으켜 오경보를 유발할 수 있으므로 센서가 창밖을 '볼 수 없는' 방식으로 장착되어 있는지 확인하세요.

감지 범위

특정 애플리케이션에 필요한 감지 거리를 고려하세요. 원하는 영역을 효과적으로 커버하는 데 적합한 감지 범위를 가진 PIR 센서를 선택하세요. 감지 범위가 넓을수록 감도를 높게 설정해야 할 수 있으므로 오경보 발생 가능성이 높아질 수 있습니다.

감도 조정

대부분의 PIR 모션 센서는 감도 레벨을 조정할 수 있습니다. 이 조정에 따라 센서가 감지된 동작에 반응하여 얼마나 쉽게 알람을 트리거하거나 디바이스를 활성화할지 결정됩니다. 다양한 시나리오에서 센서를 테스트하고 그에 따라 조정하여 감도와 오경보 사이의 적절한 균형을 찾으세요. 일부 센서는 감도 임계값을 높게 설정하거나 바닥의 움직임을 감지하지 못하도록 방의 윗부분에 초점을 맞춰 반려동물을 '무시'하도록 설계되어 있습니다.

환경적 요인

PIR 모션 센서는 온도, 습도, 공기 흐름과 같은 환경적 요인에 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 영향을 최소화하려면 실리콘과 같이 온도나 습도의 영향을 줄이는 재료로 PIR 센서를 밀봉하세요. 온도를 변화시키고 오경보를 트리거할 수 있으므로 HVAC 환기구가 센서의 창에 더운 공기나 찬 공기를 불어넣는 위치에 센서를 배치하지 마세요.

전원 소스

PIR 애플리케이션의 전원 요구 사항을 고려하세요. 전원과 호환되는 센서를 선택하고 애플리케이션의 전력 소비 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

다른 시스템과의 통합

알람, 조명 또는 홈 자동화 시스템과 같은 다른 시스템 또는 장치와 PIR 센서를 통합하는 경우 구성 요소 간의 호환성 및 적절한 통신을 확인하십시오. 원활한 통합을 위해 필요한 프로토콜과 인터페이스를 고려하세요.

잠금 시간 및 전원 켜기 지연

PIR 센서에는 잠금 시간 및 전원 켜기 지연 기간이 있습니다. 일반적으로 약 2초의 잠금 시간 동안에는 잘못된 트리거를 방지하기 위해 감지된 모든 동작이 무시됩니다. 또한 PIR 센서는 전원을 켠 후 주변 환경의 적외선 신호를 학습하기 위해 약 30~60초의 보정 기간이 필요합니다. 이 보정 기간 동안에는 오경보를 방지하기 위해 모든 트리거를 무시하세요.

PIR 모션 센서 애플리케이션

PIR 모션 센서는 사람의 움직임을 감지하고 낮은 전력 소비, 저렴한 비용, 사용 편의성으로 다양한 디바이스 및 시스템에 트리거를 제공하는 기능으로 인해 광범위한 용도로 사용됩니다. 그러나 PIR 센서에는 한계가 있으며 사람 수나 센서에 대한 근접성에 대한 정보를 제공하지 않습니다. 또한 집안의 반려동물에 의해 트리거될 수 있으므로 특정 상황에서는 실험과 미세 조정이 필요할 수 있습니다.

PIR 모션 센서의 일반적인 애플리케이션 몇 가지를 살펴보겠습니다.

자동 조명

자동 조명은 다양한 설정에서 편리함과 에너지 효율성을 제공하는 PIR 모션 센서의 널리 사용되는 응용 분야입니다. 사람이 방이나 공간에 들어오면 PIR 모션 센서가 움직임을 감지하여 조명이 켜지도록 트리거합니다. 따라서 수동 스위치가 필요 없고 필요할 때만 조명이 켜지도록 하여 에너지를 절약하고 전기 비용을 절감할 수 있습니다.

PIR 모션 센서는 감지 범위 내에서 적외선의 변화를 감지하여 작동합니다. 사람이 센서의 시야 범위 내에서 움직이면 체온이 적외선을 방출하고, 이 적외선이 센서에 감지됩니다. 그 후 센서가 조명 시스템에 신호를 보내 조명을 켜도록 지시합니다.

일반적으로 전원을 켠 후 30~60초 정도 걸리는 초기화 시퀀스 동안 PIR 모션 센서는 주변 적외선 시그니처를 학습하여 환경에 맞게 보정합니다. 이 보정 시간 동안 잘못된 트리거가 발생할 수 있으므로 이 기간 내의 트리거는 무시해야 합니다. 자체 보정 중에 센서 앞에서의 움직임을 최소화하면 보정 과정의 간섭을 피할 수 있습니다.

자동 조명 시스템에서 PIR 모션 센서 내의 전자 장치는 일반적으로 주전원 전압을 전환할 수 있는 통합 릴레이를 제어합니다. 이를 통해 PIR은 움직임을 감지하면 연결된 조명을 활성화할 수 있습니다. 이 애플리케이션은 일반적으로 실외 시나리오에서 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 보안 조명 또는 어둠 속에서 열쇠를 찾는 데 도움이 되도록 현관문을 비추는 등 실용적인 목적으로도 사용할 수 있습니다. 자동 조명은 공중 화장실, 대형 식료품 저장실, 복도 등 조명을 자동으로 제어하는 것이 유용한 기타 공간에서도 구현할 수 있습니다. 필요할 때만 조명을 활성화하면 에너지를 절약할 수 있으며, 사용자가 해당 구역을 떠날 때 조명을 끄는 것을 기억할 필요가 없습니다.

보안 애플리케이션

PIR 모션 센서는 광범위한 보안 애플리케이션에 사용할 수 있으므로 모든 보안 시스템에 유용하게 사용할 수 있습니다.

침입 탐지

PIR 모션 센서는 무단 침입을 감지하기 위해 도난 경보 시스템에 통합되는 경우가 많습니다. 이 센서는 감지 범위 내에서 사람이 움직일 때 사람의 몸에서 방출되는 열을 감지할 수 있습니다. 움직임이 감지되면 센서가 알람을 트리거하여 거주자 또는 보안 모니터링 서비스에 알립니다.

경계 보호

PIR 모션 센서 를 건물 외곽에 전략적으로 배치하여 무단 접근을 감지할 수 있습니다. 이러한 센서는 문, 창문, 게이트와 같은 주요 진입 지점을 커버함으로써 주변을 효과적으로 모니터링하고 움직임이 감지되면 알람을 트리거할 수 있습니다.

실외 보안

PIR 모션 센서는 일반적으로 실외 보안 애플리케이션에 사용됩니다. 실외 조명 설비 또는 독립형 장치에 설치하여 주변의 모든 움직임을 감지할 수 있습니다. 이는 잠재적인 침입자를 억제하고 부동산의 전반적인 보안을 강화하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 움직임이 감지되면 보안 조명이 켜지도록 설정하여 범죄자를 억제하거나 어둠 속에서 열쇠를 찾는 등의 실용적인 용도로 사용할 수 있습니다.

비디오 감시

PIR 모션 센서는 비디오 감시 시스템과 통합하여 효율성을 높일 수 있습니다. PIR 센서가 움직임을 감지하면 비디오 영상 녹화를 트리거하여 보안 담당자가 모션 감지에 이르는 이벤트를 검토할 수 있습니다. 이 기능은 잠재적인 위협을 식별하고 보안 사고 발생 시 증거를 캡처하는 데 특히 유용합니다.

액세스 제어

PIR 모션 센서는 출입 통제 시스템에서 제한 구역 내 개인의 움직임을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 센서는 동작을 감지하여 문이나 게이트의 잠금 해제를 트리거하여 권한이 있는 사람만 출입할 수 있도록 합니다. 이렇게 하면 권한이 있는 사람만 민감한 구역에 접근할 수 있도록 하여 보안을 한층 강화할 수 있습니다.

공황 경보

PIR 모션 센서를 공황 경보 시스템에 통합하여 비상 상황에서 추가적인 보안 계층을 제공할 수 있습니다. 이러한 센서는 조난을 나타내는 특정 움직임 패턴이나 제스처를 감지하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 센서가 작동하면 경보가 울려 보안 요원이나 응급 서비스에 알려 즉각적인 도움을 요청할 수 있습니다.

PIR 비접촉식 온도계

PIR 비접촉식 온도계는 PIR 모션 센서를 사용하여 물리적 접촉 없이 물체의 온도를 측정하는 온도계 유형입니다. 이 기술은 움직이는 물체나 뜨거운 표면의 온도를 측정할 때, 교차 오염이 우려되는 환경 등 접촉식 온도계를 사용하기에 실용적이지 않거나 안전하지 않을 수 있는 상황에서 특히 유용합니다.

비접촉식 온도계의 PIR 모션 센서는 물체에서 방출되는 적외선을 감지합니다. 온도가 절대 영도 이상인 모든 물체는 적외선을 방출하며, 이 복사의 강도는 물체의 온도와 직접적인 관련이 있습니다. PIR 센서는 감지된 적외선을 전기 신호로 변환한 다음 이를 처리하여 물체의 온도를 결정합니다.

PIR 비접촉 온도계의 흥미로운 응용 분야 중 하나는 원격 물체의 측정입니다. 이러한 설계에서는 멀리 떨어진 물체의 온도를 측정하기 위해 PIR 회로가 사용됩니다. PIR 센서의 출력 신호는 관찰 대상 물질의 적외선 스펙트럼에 맞는 보정에 따라 평가됩니다. 이 보정을 통해 원격으로 비교적 정확하고 정밀한 온도 측정값을 얻을 수 있습니다.

관찰 대상 물질의 특정 유형에 대한 보정 없이도 PIR 비접촉식 온도계는 온도 변화에 따른 적외선 방출 변화를 측정할 수 있습니다. 그러나 보정 없이는 실제 온도 값을 계산할 수 없습니다.

PIR 비접촉식 온도계의 속도와 편의성은 다양한 용도에 이상적입니다. 멀리서도 즉각적인 온도 판독이 가능하므로 산업 환경, 의료용, 심지어 가정용으로도 적합합니다. 산업 환경에서 PIR 비접촉식 온도계는 물리적 접촉 없이 기계, 모터 또는 기타 장비의 온도를 측정할 수 있어 안전과 효율성을 개선합니다. 의료 분야에서는 일반적으로 교차 오염의 위험 없이 체온을 측정하는 데 사용됩니다.

반려동물 면역 PIR 동작 감지기

반려동물 면역 PIR 동작 감지기는 반려동물로 인한 오경보를 최소화하도록 설계된 특수한 유형의 PIR 동작 센서입니다. 반려동물의 움직임과 잠재적 침입자를 구분하는 첨단 기술이 적용되어 반려동물을 키우는 가정에 이상적인 제품입니다.

기존의 PIR 모션 센서는 감지 범위 내에서 적외선의 변화를 감지하므로 반려동물의 움직임을 포함한 모든 움직임이 센서를 트리거하여 오경보를 유발할 수 있습니다. 하지만 반려동물 면역 PIR 모션 감지기는 이 문제를 극복하기 위해 다양한 방법을 활용합니다.

반려동물 면역 PIR 동작 감지기가 사용하는 일반적인 방법 중 하나는 체중 임계값을 설정하는 것입니다. 즉, 감지된 움직임이 특정 무게 제한을 초과하는 경우에만 센서가 알람을 트리거합니다. 이렇게 하면 고양이나 작은 개와 같은 작은 동물은 잠재적인 침입자로 감지되지 않으므로 오경보 발생 가능성이 줄어듭니다. 대형 반려동물을 키우는 경우에는 체중 임계값이 더 높은 감지기를 선택해야 침입자로 잘못 감지되지 않습니다.

또 다른 방법은 다중 감지 구역을 사용하는 것입니다. 이러한 감지기는 감지 영역을 여러 구역으로 나누고 각 구역 내의 움직임 패턴을 분석합니다. 이를 통해 반려동물의 움직임과 사람의 움직임을 구분할 수 있습니다. 예를 들어, 아래쪽 구역에서만 움직임이 감지되면 반려동물에 의한 움직임일 가능성이 높습니다.

차동 증폭기 구성은 시야의 평균 온도를 상쇄하는 데도 사용되어 짧은 섬광이나 필드 전체의 조명으로 인한 잘못된 표시 가능성을 줄입니다. 또한 공통 모드 간섭을 최소화하여 주변 전기장으로 인한 트리거링에 대한 감지기의 저항력을 더욱 향상시킵니다.

감지기를 적절한 높이에 배치하면 반려동물로 인한 오경보 발생 가능성을 최소화할 수 있으며, 각도를 조절하면 반려동물이 배회할 가능성이 있는 영역을 피하면서 원하는 영역을 커버할 수 있습니다.