O que é um sensor de movimento PIR e como funciona?

Tem curiosidade em saber como é que aquelas luzes automáticas se acendem assim que entra numa divisão? Ou talvez se tenha interrogado sobre como sistemas de segurança detectam movimento e acionar alarmes? Não procure mais, porque neste artigo, vamos mergulhar no fascinante mundo dos sensores de movimento PIR. Quer seja um entusiasta da bricolage ou esteja simplesmente interessado em compreender a tecnologia por detrás destes dispositivos, vamos explorar o que é um sensor de movimento PIR, como funciona e as suas várias aplicações. Desde iluminação automática a sistemas de segurança e até termómetros sem contacto, prepare-se para descobrir os segredos por detrás desta tecnologia engenhosa.

Conteúdo

• O que é um sensor de movimento PIR
• Como funcionam os sensores de movimento PIR
  • O sensor piroelétrico
  • A lente
• Cobertura e padrão de deteção de PIR
• O que considerar ao conceber aplicações PIR
  • Colocação do sensor
  • Gama de deteção
  • Ajuste da sensibilidade
  • Factores ambientais
  • Fonte de energia
  • Integração com outros sistemas
  • Tempo de bloqueio e atraso de ligação
• Aplicações do sensor de movimento PIR
  • Iluminação automática
  • Aplicações de segurança
  • Termómetro sem contacto PIR
  • Detetor de movimento PIR Pet Immune

O que é um sensor de movimento PIR

UM PIR (Infravermelhos passivos) sensor de movimento é um dispositivo que detecta o movimento através da medição das alterações na radiação infravermelha. Detecta especificamente os níveis de radiação infravermelha emitidos por corpos quentes e objectos quentes, incluindo o corpo humano. A radiação infravermelha não é visível ao olho humano, uma vez que é emitida em comprimentos de onda infravermelhos. Os sensores PIR não são afectados por luz visívelpermitindo-lhes trabalhar eficazmente tanto em ambientes claros como escuros.

O sensor PIR é composto por duas partes principais: um sensor piroelétrico e uma lente, frequentemente designada por lente fresnel. O sensor piroelétrico é um cristal retangular localizado no centro de uma caixa metálica redonda. Detecta alterações na quantidade de radiação infravermelha que incide sobre ele, que varia consoante a temperatura e as características da superfície dos objectos em frente ao sensor. O lente concentra os sinais de infravermelhos no sensor piroelétrico. Ajuda a concentrar a radiação infravermelha de entrada no sensor, aumentando a sua sensibilidade para detetar o movimento com precisão.

Os sensores de movimento PIR são passivos porque não emitem qualquer calor ou energia. Baseiam-se na deteção da radiação infravermelha emitida por objectos quentes no seu campo de visão. Isto torna-os altamente eficientes e adequados para várias aplicações, incluindo sistemas de iluminação automáticos, sistemas de segurança e termómetros sem contacto.

Como funcionam os sensores de movimento PIR

Os sensores de movimento PIR são concebidos para detetar a radiação emitida por seres vivos, tais como humanos ou animais. Quando um objeto quente ou uma pessoa se move dentro do alcance de deteção do sensor de movimento PIR, este emite radiação infravermelha e a lente do sensor foca esta radiação no sensor piroelétrico. Quando a radiação infravermelha atinge o sensor, provoca uma alteração na carga eléctrica do material piroelétrico.

Esta alteração na carga eléctrica é então convertida num sinal elétrico, que é processado pelo circuito do sensor. Se a alteração da carga eléctrica exceder um determinado limiar, o sensor envia um sinal para o dispositivo ou sistema ligado, indicando a presença de movimento.

Os sensores de movimento PIR são mais complexos do que outros sensores devido às múltiplas variáveis que afectam a sua entrada e saída. Os dois componentes principais dos sensores PIR são: o sensor piroelétrico e a lente:

O sensor piroelétrico

O sensor piroelétrico é o principal componente de um sensor de movimento PIR. O sensor piroelétrico, juntamente com os seus circuitos de suporte, resistências e condensadores, é responsável por detetar níveis de radiação infravermelha e convertê-los num impulso de saída digital. Este impulso de saída digital indica se foi detectado movimento ou não.

O sensor piroelétrico está alojado numa lata de metal hermeticamente fechada, o que melhora a sua imunidade ao ruído, à temperatura e à humidade. O sensor tem uma janela feita de material transmissor de IV, normalmente silício revestido, que permite a passagem de radiação infravermelha enquanto protege o elemento sensor.

No interior do sensor piroelétrico, existem dois sensores de infravermelhos equilibrados ou eléctrodos. Estes eléctrodos estão ligados de tal forma que se anulam mutuamente quando não há movimento. Ou seja, quando não há movimento, ambas as ranhuras detectam a mesma quantidade de radiação infravermelha, resultando num sinal de saída zero. Quando um corpo quente, como um humano ou um animal, passa, intercepta uma metade do sensor, causando uma mudança diferencial positiva entre as duas metades. Quando o corpo quente deixa a região de deteção e intercepta a outra metade do sensor, ocorre uma alteração diferencial negativa. Ao detetar estas alterações na tensão, o sensor de movimento PIR pode detetar movimento.

A lente

A lente é outro componente crítico de um sensor de movimento PIR. A lente determina a amplitude, o alcance e o padrão de deteção da área de deteção. A lente de um sensor de movimento PIR está normalmente alojada num invólucro de plástico com uma janela translúcida. Esta janela permite a entrada de energia infravermelha, reduzindo a possibilidade de objectos estranhos obscurecerem o campo de visão do sensor ou causarem falsos alarmes. O plástico utilizado na janela é transparente à radiação infravermelha, permitindo que o sensor receba a energia infravermelha desejada. comprimentos de onda. A janela pode também servir como mecanismo de focagem, ajudando a direcionar a energia infravermelha para a superfície do sensor. Condensa a luz e fornece uma maior gama de infravermelhos ao sensor. A lente está dividida em várias secções facetadas, cada uma funcionando como uma lente Fresnel separada. 

Uma lente de Fresnel consiste em ranhuras concêntricas gravadas no plástico, actuando como superfícies refractoras individuais que reúnem raios de luz paralelos num ponto focal. Apesar do seu tamanho mais pequeno, uma lente de Fresnel pode focar a luz de forma semelhante a uma lente ótica convencional. Este design cria uma gama de áreas de deteção intercaladas entre si, aumentando a capacidade do sensor para detetar movimentos num campo de visão mais amplo. A orientação alternada das sub-lentes faz com que os centros das lentes pareçam inconsistentes, com cada uma a apontar para uma metade diferente do elemento de deteção PIR.

A lente também ajuda a filtrar fontes indesejadas de radiação infravermelha, como a luz solar ou iluminação artificialque poderia acionar falsos alarmes. Foca a radiação infravermelha no sensor piroelétrico, permitindo a deteção precisa de alterações na radiação infravermelha.

Para além da conceção da lente de Fresnel, alguns sensores de movimento PIR podem incorporar espelhos parabólicos segmentados internos para focar ainda mais a energia infravermelha no sensor. Estes espelhos podem aumentar a sensibilidade e o alcance do sensor. No entanto, nestes casos, a cobertura de plástico da janela não tem geralmente lentes de Fresnel moldadas.

Com a lente, os sensores de movimento PIR podem detetar eficazmente o movimento dentro do seu alcance e campo de visão designados. Os sensores PIR podem ser configurados com diferentes lentes para fornecer cobertura e padrões de deteção específicos, permitindo a personalização com base nos requisitos da aplicação.

Com a combinação do sensor piroelétrico e da lente, os sensores de movimento PIR podem detetar e responder com precisão a pessoas ou outros alvos desejados, tornando-os componentes valiosos em várias aplicações, como iluminação automática, sistemas de segurança e termómetros sem contacto.

Cobertura e padrão de deteção de PIR

A cobertura de deteção de um sensor PIR é a área que o sensor pode monitorizar para detetar movimento. Esta cobertura é normalmente representada como um ângulo, como 180 graus ou 360 graus, indicando o alcance do campo de visão do sensor.

O padrão de deteção de um sensor PIR é determinado pela lente e/ou espelho utilizado na sua conceção. Os sensores PIR utilizam frequentemente lentes segmentadas ou segmentos de espelho para dividir o campo de visão em várias zonas. Cada zona corresponde a uma área de deteção específica. Quando um objeto ou pessoa se move dentro da cobertura de deteção, o sensor PIR detecta alterações na radiação infravermelha emitida pelo objeto. O sensor analisa as alterações em cada zona de forma independente para determinar se existe movimento presente. Esta abordagem segmentada ajuda a reduzir os falsos alarmes causados por factores ambientais ou pelo movimento de objectos fora da área de deteção pretendida.

A cobertura e o padrão de deteção de um sensor PIR podem variar consoante o modelo e a conceção específicos. Alguns sensores podem ter um campo de visão mais estreito ou mais largo, e o número, forma, distribuição e sensibilidade das zonas de deteção também podem variar. Por exemplo, estes sensores PIR têm espelhos de orientação reversível que permitem uma cobertura ampla ou uma cobertura de cortina muito estreita. Estão disponíveis sensores PIR com campos de visão mais amplos, incluindo 360 graus, normalmente concebidos para montagem no teto.

Ao utilizar sensores de movimento PIR, há várias considerações a ter em conta relativamente à cobertura e ao padrão de deteção:

• Determine a área específica que necessita de ser monitorizada quanto a movimentos e seleccione um sensor PIR com um ângulo de cobertura adequado. Considere o tamanho e a disposição do espaço para garantir uma cobertura adequada. Alguns sensores PIR também permitem o ajuste da sensibilidade, o que pode ser útil em ambientes com níveis variáveis de movimento ou alarmes falsos frequentes.
• A colocação e o posicionamento correctos do sensor PIR são importantes para uma deteção óptima. Factores como a altura de montagem, o ângulo e potenciais obstruções devem ser considerados para garantir que o campo de visão do sensor não é obstruído. A caixa do sensor PIR tem normalmente uma janela de plástico que permite a entrada de energia infravermelha, reduzindo a possibilidade de objectos estranhos obscurecerem a visão do sensor ou causarem falsos alarmes. A janela de plástico pode também servir de filtro para limitar os comprimentos de onda aos mais próximos da radiação infravermelha emitida pelos seres humanos.

O que considerar ao conceber aplicações PIR

Ao conceber aplicações de infravermelhos passivosPara garantir um desempenho e uma funcionalidade ideais, há vários factores a considerar. Ao ter estas considerações em conta, pode maximizar a eficácia do seu sensor de movimento PIR e criar um sistema fiável e eficiente.

Colocação do sensor

A colocação do Sensor de movimento PIR é vital para uma deteção precisa. Posicione o sensor num local com uma linha de visão clara para a área monitorizada. Evite colocar o sensor perto de fontes de calor ou luz solar direta, pois isso pode causar falsos alarmes ou leituras incorrectas. Além disso, certifique-se de que o sensor está montado de forma a não poder "ver" através de uma janela, uma vez que as fortes fontes de infravermelhos do exterior podem sobrecarregar o sensor e acionar falsos alarmes.

Gama de deteção

Considere a distância de deteção necessária para a sua aplicação específica. Escolha um sensor PIR com um alcance de deteção adequado para cobrir eficazmente a área pretendida. Tenha em atenção que intervalos de deteção maiores podem exigir definições de sensibilidade mais elevadas, o que pode aumentar a probabilidade de falsos alarmes.

Ajuste da sensibilidade

A maioria dos sensores de movimento PIR permite-lhe ajustar o nível de sensibilidade. Este ajuste determina a facilidade com que o sensor dispara um alarme ou ativa um dispositivo em resposta ao movimento detectado. Encontre o equilíbrio correto entre sensibilidade e falsos alarmes, testando o sensor em diferentes cenários e ajustando-o em conformidade. Alguns sensores são concebidos para "ignorar" os animais domésticos, definindo um limiar de sensibilidade mais elevado ou concentrando-se na parte superior da divisão para evitar a deteção de movimento no chão.

Factores ambientais

Os sensores de movimento PIR podem ser afectados por factores ambientais como a temperatura, a humidade e o fluxo de ar. Para minimizar estes efeitos, sele o sensor PIR dentro de um material que reduza a influência da temperatura ou da humidade, como o silicone. Evite colocar o sensor numa posição em que as aberturas de ventilação soprem ar quente ou frio para a janela do sensor, pois isso pode alterar a temperatura e acionar falsos alarmes.

Fonte de energia

Considere os requisitos da fonte de alimentação para a sua aplicação PIR. Escolha um sensor que seja compatível com a sua fonte de alimentação e certifique-se de que cumpre os requisitos de consumo de energia da sua aplicação.

Integração com outros sistemas

Se estiver a integrar o sensor PIR com outros sistemas ou dispositivos, tais como alarmes, iluminação ou sistemas de domótica, assegure a compatibilidade e a comunicação adequada entre os componentes. Considere os protocolos e interfaces necessários para uma integração perfeita.

Tempo de bloqueio e atraso de ligação

Os sensores PIR têm um tempo de bloqueio e períodos de atraso na ligação. Durante o tempo de bloqueio, normalmente cerca de 2 segundos, qualquer movimento detectado é ignorado para evitar falsos disparos. Além disso, os sensores PIR requerem um período de calibração de cerca de 30 a 60 segundos após serem ligados para aprenderem a assinatura de infravermelhos do ambiente. Ignore quaisquer accionamentos durante este período de calibração para evitar falsos alarmes.

Aplicações do sensor de movimento PIR

Os sensores de movimento PIR têm uma vasta gama de aplicações devido à sua capacidade de detetar o movimento humano e de ativar vários dispositivos e sistemas com o seu baixo consumo de energia, baixo custo e facilidade de utilização. No entanto, os sensores PIR têm limitações e não fornecem informações sobre o número de pessoas ou a sua proximidade do sensor. Além disso, podem ser accionados por animais domésticos, pelo que poderá ser necessário experimentar e afinar em determinadas situações.

Vamos explorar algumas das aplicações mais comuns dos sensores de movimento PIR.

Iluminação automática

A iluminação automática é uma aplicação muito utilizada dos sensores de movimento PIR, oferecendo comodidade e eficiência energética em vários ambientes. Quando uma pessoa entra numa divisão ou área, o sensor de movimento PIR detecta o seu movimento e acende as luzes. Isto elimina a necessidade de interruptores manuais e garante que as luzes só se acendem quando necessário, resultando em poupança de energia e redução dos custos de eletricidade.

O sensor de movimento PIR funciona através da deteção de alterações na radiação infravermelha dentro do seu alcance de deteção. Quando uma pessoa se move dentro do campo de visão do sensor, o calor do seu corpo emite radiação infravermelha, que é detectada pelo sensor. Subsequentemente, o sensor envia um sinal para o sistema de iluminação, dando-lhe instruções para ligar as luzes.

Durante a sequência de inicialização, que normalmente demora cerca de 30 a 60 segundos depois de ser ligado, o sensor de movimento PIR calibra-se para o ambiente, aprendendo a assinatura de infravermelhos do ambiente. Podem ocorrer falsos accionamentos durante este tempo de calibração, pelo que quaisquer accionamentos durante este período devem ser ignorados. Minimizar o movimento em frente ao sensor durante a auto-calibração pode ajudar a evitar interferências no processo de calibração.

Nos sistemas de iluminação automática, a eletrónica do sensor de movimento PIR controla normalmente um relé integrado capaz de comutar a tensão da rede. Isto permite que o PIR active as luzes a ele ligadas quando detecta movimento. Esta aplicação é normalmente utilizada em cenários exteriores para iluminação de segurança ou para fins práticos, como iluminar a área da porta da frente para ajudar a encontrar as chaves no escuro. A iluminação automática também pode ser implementada em casas de banho públicas, copas, corredores e outras áreas onde o controlo automático das luzes é benéfico. Ao ativar as luzes apenas quando necessário, é possível poupar energia e não é necessário que os utilizadores se lembrem de desligar as luzes quando saem da área.

Aplicações de segurança

Os sensores de movimento PIR têm uma vasta gama de aplicações de segurança, o que os torna uma adição valiosa a qualquer sistema de segurança.

Deteção de intrusões

Os sensores de movimento PIR são frequentemente integrados em sistemas de alarme contra roubo para detetar entradas não autorizadas num local. Estes sensores podem detetar o calor emitido pelo corpo de uma pessoa à medida que esta se move dentro do alcance de deteção. Se for detectado qualquer movimento, o sensor dispara um alarme, alertando os ocupantes ou um serviço de monitorização de segurança.

Proteção do perímetro

Sensores de movimento PIR podem ser estrategicamente colocados ao longo do perímetro de uma propriedade para detetar qualquer acesso não autorizado. Ao cobrir os principais pontos de entrada, como portas, janelas e portões, estes sensores podem monitorizar eficazmente as imediações e acionar um alarme se for detectado qualquer movimento.

Segurança exterior

Os sensores de movimento PIR são normalmente utilizados para aplicações de segurança no exterior. Podem ser instalados em dispositivos de iluminação exterior ou em unidades autónomas para detetar qualquer movimento nas proximidades. Isto ajuda a dissuadir potenciais intrusos e a melhorar a segurança geral da propriedade. Por exemplo, a iluminação de segurança pode ser configurada para se ligar quando é detectado movimento, quer para dissuadir criminosos, quer para fins práticos, como encontrar chaves no escuro.

Vigilância por vídeo

Os sensores de movimento PIR podem ser integrados em sistemas de videovigilância para aumentar a sua eficácia. Quando um sensor PIR detecta movimento, pode acionar a gravação de imagens de vídeo, permitindo ao pessoal de segurança rever os eventos que levaram à deteção de movimento. Esta funcionalidade é particularmente útil na identificação de potenciais ameaças e na recolha de provas em caso de incidentes de segurança.

Controlo de acesso

Os sensores de movimento PIR podem ser utilizados em sistemas de controlo de acesso para monitorizar o movimento de indivíduos dentro de uma área restrita. Ao detetar movimento, estes sensores podem acionar o desbloqueio de portas ou portões, permitindo a entrada de pessoal autorizado. Isto acrescenta uma camada extra de segurança ao garantir que apenas indivíduos autorizados podem aceder a áreas sensíveis.

Alarmes de pânico

Os sensores de movimento PIR podem ser integrados em sistemas de alarme de pânico para fornecer uma camada adicional de segurança em situações de emergência. Estes sensores podem ser programados para detetar padrões de movimento ou gestos específicos que indiquem perigo. Quando acionado, o sensor pode ativar um alarme, notificando o pessoal de segurança ou os serviços de emergência para assistência imediata.

Termómetro sem contacto PIR

Um termómetro sem contacto PIR é um tipo de termómetro que utiliza um sensor de movimento PIR para medir a temperatura de um objeto sem necessidade de contacto físico. Esta tecnologia é particularmente útil em situações em que os termómetros de contacto podem não ser práticos ou seguros de utilizar, como quando se mede a temperatura de objectos em movimento, superfícies quentes ou em ambientes onde a contaminação cruzada é uma preocupação.

O sensor de movimento PIR de um termómetro sem contacto detecta a radiação infravermelha emitida por um objeto. Todos os objectos com uma temperatura acima do zero absoluto emitem radiação infravermelha e a intensidade desta radiação está diretamente relacionada com a temperatura do objeto. O sensor PIR converte a radiação detectada num sinal elétrico, que é depois processado para determinar a temperatura do objeto.

Uma aplicação interessante dos termómetros PIR sem contacto é a medição de objectos remotos. Nestes modelos, é utilizado um circuito PIR para medir a temperatura de um objeto à distância. O sinal de saída do sensor PIR é avaliado de acordo com uma calibração específica para o espetro de infravermelhos do material que está a ser observado. Esta calibração permite a obtenção de medições de temperatura relativamente exactas e precisas à distância.

Sem calibração para o tipo específico de material que está a ser observado, um termómetro PIR sem contacto pode ainda assim medir alterações na emissão de infravermelhos que correspondem a alterações de temperatura. No entanto, os valores reais de temperatura não podem ser calculados sem a calibração.

A rapidez e a conveniência dos termómetros PIR sem contacto tornam-nos ideais para várias aplicações. Podem fornecer leituras de temperatura instantâneas à distância, o que os torna adequados para ambientes industriais, aplicações médicas e até para uso doméstico. Em ambientes industriais, os termómetros PIR sem contacto podem medir a temperatura de máquinas, motores ou outro equipamento sem necessidade de contacto físico, melhorando a segurança e a eficiência. Em aplicações médicas, são normalmente utilizados para medir a temperatura corporal sem o risco de contaminação cruzada.

Detetor de movimento PIR Pet Immune

Um detetor de movimento PIR imune a animais de estimação é um tipo especializado de sensor de movimento PIR que foi concebido para minimizar os falsos alarmes causados por animais de estimação. Incorpora tecnologia avançada para diferenciar entre o movimento de animais de estimação e potenciais intrusos, o que o torna uma escolha ideal para casas com animais de estimação.

Os sensores de movimento PIR tradicionais detectam alterações na radiação infravermelha dentro do seu alcance de deteção, o que significa que qualquer movimento, incluindo o de animais de estimação, pode acionar o sensor e, potencialmente, conduzir a falsos alarmes. No entanto, os detectores de movimento PIR imunes a animais de estimação utilizam vários métodos para ultrapassar este problema.

Um método comum utilizado pelos detectores de movimento PIR imunes a animais de estimação é a definição de um limite de peso. Isto significa que o sensor só accionará um alarme se o movimento detectado exceder um determinado limite de peso. Ao fazê-lo, os animais mais pequenos, como gatos ou cães pequenos, não são detectados como potenciais intrusos, reduzindo as hipóteses de falsos alarmes. Se tiver animais de estimação maiores, é essencial escolher um detetor com um limite de peso mais elevado para garantir que não são detectados por engano como intrusos.

Outro método é a utilização de várias zonas de deteção. Estes detectores dividem a área de deteção em diferentes zonas e analisam os padrões de movimento dentro de cada zona. Ao fazê-lo, podem distinguir entre o movimento de um animal de estimação e o de um ser humano. Por exemplo, se o movimento for detectado apenas nas zonas mais baixas, é mais provável que seja causado por um animal de estimação.

É também utilizada uma configuração de amplificador diferencial para cancelar a temperatura média do campo de visão, reduzindo as hipóteses de falsas indicações causadas por breves flashes de luz ou iluminação em todo o campo. Também minimiza a interferência de modo comum, aumentando ainda mais a capacidade do detetor de resistir ao disparo devido a campos eléctricos próximos.

Colocar o detetor a uma altura adequada pode ajudar a minimizar as hipóteses de falsos alarmes causados por animais de estimação, enquanto o ajuste do ângulo garante que cobre a área desejada, evitando áreas onde é provável que os animais de estimação se desloquem.