Är du nyfiken på hur de automatiska lamporna tänds så fort du kommer in i ett rum? Eller kanske du har undrat hur säkerhetssystem upptäcker rörelse och utlöser larm? Leta inte längre, för i den här artikeln kommer vi att fördjupa oss i den fascinerande världen av PIR-rörelsesensorer. Oavsett om du är en DIY-entusiast eller bara intresserad av att förstå tekniken bakom dessa enheter, kommer vi att utforska vad en PIR-rörelsesensor är, hur den fungerar och dess olika tillämpningar. Från automatisk belysning till säkerhetssystem och till och med kontaktlösa termometrar, gör dig redo att avslöja hemligheterna bakom denna geniala teknik.
Innehåll
- Vad är en PIR-rörelsesensor
- Hur PIR-rörelsesensorer fungerar
- PIR-detekteringstäckning och -mönster
- Att tänka på när du designar PIR-applikationer
- PIR-rörelsesensorapplikationer
- PIR kontaktlös termometer
- Husdjursimmun PIR-rörelsedetektor
Vad är en PIR-rörelsesensor
En PIR (Passiv infraröd) rörelsesensor är en enhet som upptäcker rörelse genom att mäta förändringar i infraröd strålning. Den upptäcker specifikt nivåer av infraröd strålning som avges av varma kroppar och varma föremål, inklusive människokroppen. Den infraröda strålningen är inte synlig för det mänskliga ögat eftersom den sänds ut vid infraröda våglängder. PIR-sensorer påverkas inte av synligt ljus, vilket gör att de kan fungera effektivt i både ljusa och mörka miljöer.
PIR-sensorn består av två huvuddelar: en pyroelektrisk sensor och en lins, ofta kallad en fresnellins. Den pyroelektriska sensorn är en rektangulär kristall som är placerad i mitten av ett runt metallhölje. Den upptäcker förändringar i mängden infraröd strålning som träffar den, vilket varierar beroende på temperaturen och ytegenskaperna hos föremålen framför sensorn. Den lins fokuserar de infraröda signalerna på den pyroelektriska sensorn. Den hjälper till att koncentrera den inkommande infraröda strålningen på sensorn, vilket ökar dess känslighet för att upptäcka rörelse noggrant.
PIR-rörelsesensorer är passiva eftersom de inte avger någon värme eller energi själva. De förlitar sig på att detektera den infraröda strålningen som avges av varma föremål i deras synfält. Detta gör dem mycket effektiva och lämpliga för olika applikationer, inklusive automatiska belysningssystem, säkerhetssystem och kontaktlösa termometrar.
Hur PIR-rörelsesensorer fungerar
PIR-rörelsesensorer är utformade för att detektera strålningen som avges av levande varelser, som människor eller djur. När ett varmt föremål eller en person rör sig inom PIR-rörelsesensorns detekteringsområde, avger den infraröd strålning och sensorns lins fokuserar denna strålning på den pyroelektriska sensorn. När den infraröda strålningen når sensorn orsakar den en förändring i den elektriska laddningen av det pyroelektriska materialet.
Denna förändring i elektrisk laddning omvandlas sedan till en elektrisk signal, som bearbetas av sensorns kretsar. Om förändringen i elektrisk laddning överstiger ett visst tröskelvärde utlöser det sensorn att skicka en signal till den anslutna enheten eller systemet, vilket indikerar förekomsten av rörelse.
PIR-rörelsesensorer är mer komplexa än andra sensorer på grund av de många variabler som påverkar deras ingång och utgång. De två huvudkomponenterna i PIR-sensorer är: den pyroelektriska sensorn och linsen:
Den pyroelektriska sensorn
Den pyroelektriska sensorn är huvudkomponenten i en PIR-rörelsesensor. Den pyroelektriska sensorn, tillsammans med dess stödjande kretsar, motstånd och kondensatorer, är ansvarig för att detektera nivåer av infraröd strålning och omvandla dem till en digital utgångspuls. Denna digitala utgångspuls indikerar om rörelse har upptäckts eller inte.
Den pyroelektriska sensorn är inrymd i en hermetiskt försluten metallburk, vilket förbättrar dess brus-, temperatur- och fuktimmunitet. Sensorn har ett fönster av IR-transmittivt material, vanligtvis belagt kisel, som tillåter infraröd strålning att passera igenom samtidigt som det skyddar det avkännande elementet.
Inuti den pyroelektriska sensorn finns det två balanserade infraröda sensorer eller elektroder. Dessa elektroder är kopplade på ett sådant sätt att de tar ut varandra när det inte finns någon rörelse. Det vill säga, när det inte finns någon rörelse, detekterar båda spåren samma mängd infraröd strålning, vilket resulterar i en nollutgångssignal. När en varm kropp, som en människa eller ett djur, passerar förbi, fångar den upp ena halvan av sensorn, vilket orsakar en positiv differentiell förändring mellan de två halvorna. När den varma kroppen lämnar avkänningsområdet och fångar upp den andra halvan av sensorn, inträffar en negativ differentiell förändring. Genom att detektera dessa spänningsförändringar kan PIR-rörelsesensorn detektera rörelse.
Linsen
Linsen är en annan kritisk komponent i en PIR-rörelsesensor. Linsen bestämmer bredden, räckvidden och avkänningsmönstret för detektionsområdet. Linsen i en PIR-rörelsesensor är vanligtvis inrymd i ett plasthölje med ett genomskinligt fönster. Detta fönster tillåter infraröd energi att komma in samtidigt som det minskar risken för att främmande föremål skymmer sensorns synfält eller orsakar falsklarm. Plasten som används i fönstret är transparent för infraröd strålning, vilket gör att sensorn kan ta emot den önskade våglängder. Fönstret kan också fungera som en fokuseringsmekanism som hjälper till att rikta den infraröda energin mot sensorytan. Den kondenserar ljus och ger ett större utbud av infrarött till sensorn. Linsen är uppdelad i flera fasettsektioner, som var och en fungerar som en separat Fresnel-lins.
En Fresnel-lins består av koncentriska spår som är snidade i plasten och fungerar som individuella brytande ytor som samlar parallella ljusstrålar vid en brännpunkt. Trots sin mindre storlek kan en Fresnel-lins fokusera ljus på samma sätt som en konventionell optisk lins. Denna design skapar en rad detekteringsområden som är sammanflätade med varandra, vilket förbättrar sensorns förmåga att detektera rörelse över ett bredare synfält. Den alternerande orienteringen av dellinserna resulterar i att linsernas centra verkar inkonsekventa, där var och en pekar mot en annan halva av PIR-avkänningselementet.
Linsen hjälper också till att filtrera bort oönskade källor till infraröd strålning, som solljus eller artificiell belysning, vilket kan utlösa falsklarm. Den fokuserar den infraröda strålningen på den pyroelektriska sensorn, vilket möjliggör noggrann detektering av förändringar i infraröd strålning.
Förutom Fresnel-linsdesignen kan vissa PIR-rörelsesensorer innehålla interna segmenterade paraboliska speglar för att ytterligare fokusera den infraröda energin på sensorn. Dessa speglar kan förbättra sensorns känslighet och räckvidd. Men i sådana fall har plastfönsterluckan i allmänhet inte Fresnel-linser gjutna i den.
Med linsen kan PIR-rörelsesensorer effektivt detektera rörelse inom sitt avsedda räckvidd och synfält. PIR-sensorer kan konfigureras med olika linser för att ge specifik detekteringstäckning och mönster, vilket möjliggör anpassning baserat på applikationskraven.
Med kombinationen av den pyroelektriska sensorn och linsen kan PIR-rörelsesensorer noggrant detektera och reagera på mänskliga eller andra önskade mål, vilket gör dem till värdefulla komponenter i olika applikationer som automatisk belysning, säkerhetssystem och beröringsfria termometrar.
PIR-detekteringstäckning och -mönster
Detekteringstäckningen för en PIR-sensor är det område som sensorn kan övervaka för rörelse. Denna täckning representeras vanligtvis som en vinkel, till exempel 180 grader eller 360 grader, vilket indikerar räckvidden för sensorns synfält.
Detekteringsmönstret för en PIR-sensor bestäms av linsen och/eller spegeln som används i dess design. PIR-sensorer använder ofta segmenterade linser eller spegelsegment för att dela upp synfältet i flera zoner. Varje zon motsvarar ett specifikt detekteringsområde. När ett objekt eller en person rör sig inom detekteringstäckningen detekterar PIR-sensorn förändringar i den infraröda strålningen som objektet avger. Sensorn analyserar förändringarna i varje zon oberoende för att avgöra om det finns rörelse närvarande. Detta segmenterade tillvägagångssätt hjälper till att minska falsklarm orsakade av miljöfaktorer eller rörelse av objekt utanför det önskade detekteringsområdet.
Du kanske är intresserad av
Detekteringstäckningen och mönstret för en PIR-sensor kan variera beroende på specifik modell och design. Vissa sensorer kan ha ett smalare eller bredare synfält, och antalet, formen, fördelningen och känsligheten för detekteringszonerna kan också variera. Till exempel har dessa PIR-sensorer reversibla orienteringsspeglar som möjliggör antingen bred täckning eller mycket smal gardintäckning. PIR-sensorer med bredare synfält, inklusive 360 grader, är tillgängliga och är vanligtvis utformade för takmontering.
När du använder PIR-rörelsesensorer finns det flera saker att tänka på när det gäller detekteringstäckning och mönster:
- Bestäm det specifika område som behöver övervakas för rörelse och välj en PIR-sensor med en lämplig täckningsvinkel. Tänk på utrymmets storlek och layout för att säkerställa tillräcklig täckning. Vissa PIR-sensorer tillåter också justering av känsligheten, vilket kan vara användbart i miljöer med varierande rörelsenivåer eller frekventa falsklarm.
- Korrekt placering och positionering av PIR-sensorn är viktigt för optimal detektering. Faktorer som monteringshöjd, vinkel och potentiella hinder bör beaktas för att säkerställa att sensorns synfält inte hindras. Höljet på PIR-sensorn har vanligtvis ett plastfönster som tillåter infraröd energi att komma in samtidigt som risken minskar för att främmande föremål skymmer sensorns sikt eller orsakar falsklarm. Plastfönstret kan också fungera som ett filter för att begränsa våglängderna till de som ligger närmast den infraröda strålningen som avges av människor.
Att tänka på när du designar PIR-applikationer
Vid design passiva infraröda applikationer, finns det flera faktorer att beakta för att säkerställa optimal prestanda och funktionalitet. Genom att ta hänsyn till dessa överväganden kan du maximera effektiviteten hos din PIR-rörelsesensor och skapa ett pålitligt och effektivt system.
Sensorplacering
Placeringen av PIR-rörelsesensorn är avgörande för korrekt detektering. Placera sensorn på en plats med fri sikt mot det övervakade området. Undvik att placera sensorn nära värmekällor eller direkt solljus, eftersom detta kan orsaka falsklarm eller felaktiga avläsningar. Se dessutom till att sensorn är monterad på ett sätt som gör att den inte kan "se" ut genom ett fönster, eftersom starka infraröda källor från utsidan kan överbelasta sensorn och utlösa falsklarm.
Detektionsområde
Tänk på det erforderliga detekteringsavståndet för din specifika applikation. Välj en PIR-sensor med ett detekteringsområde som är lämpligt för att täcka det önskade området effektivt. Tänk på att större detekteringsområden kan kräva högre känslighetsinställningar, vilket kan öka risken för falsklarm.
Känslighetsjustering
De flesta PIR-rörelsesensorer låter dig justera känslighetsnivån. Denna justering avgör hur lätt sensorn kommer att utlösa ett larm eller aktivera en enhet som svar på detekterad rörelse. Hitta rätt balans mellan känslighet och falsklarm genom att testa sensorn i olika scenarier och justera därefter. Vissa sensorer är utformade för att "ignorera" husdjur genom att ställa in en högre känslighetströskel eller fokusera på den övre delen av rummet för att undvika att upptäcka rörelse på golvet.
Miljöfaktorer
PIR-rörelsesensorer kan påverkas av miljöfaktorer som temperatur, luftfuktighet och luftflöde. För att minimera dessa effekter, försegla PIR-sensorn inuti ett material som minskar påverkan av temperatur eller luftfuktighet, såsom silikon. Undvik att placera sensorn i en position där HVAC-ventiler blåser varm eller kall luft på sensorns fönster, eftersom detta kan ändra temperaturen och utlösa falsklarm.
Strömkälla
Tänk på strömkällans krav för din PIR-applikation. Välj en sensor som är kompatibel med din strömkälla och se till att den uppfyller strömförbrukningskraven för din applikation.
Integration med andra system
Om du integrerar PIR-sensorn med andra system eller enheter, såsom larm, belysning eller hemautomationssystem, se till att det finns kompatibilitet och korrekt kommunikation mellan komponenterna. Tänk på de protokoll och gränssnitt som krävs för sömlös integration.
Låsningstid och påslagningsfördröjning
PIR-sensorer har spärrtid och påslagningsfördröjningsperioder. Under spärrtiden, vanligtvis cirka 2 sekunder, ignoreras all detekterad rörelse för att förhindra falska utlösare. Dessutom kräver PIR-sensorer en kalibreringsperiod på cirka 30 till 60 sekunder efter att de har slagits på för att lära sig den omgivande infraröda signaturen för miljön. Ignorera alla utlösare under denna kalibreringsperiod för att undvika falsklarm.
PIR-rörelsesensorapplikationer
PIR-rörelsesensorer har ett brett utbud av applikationer på grund av deras förmåga att detektera mänsklig rörelse och ge en utlösare för olika enheter och system med sin låga strömförbrukning, låga kostnad och användarvänlighet. PIR-sensorer har dock begränsningar och ger ingen information om antalet personer eller deras närhet till sensorn. Dessutom kan de utlösas av husdjur, så experiment och finjustering kan vara nödvändigt i vissa situationer.
Låt oss utforska några av de vanligaste applikationerna för PIR-rörelsesensorer.
Automatisk belysning
Automatisk belysning är en allmänt använd applikation av PIR-rörelsesensorer, som erbjuder bekvämlighet och energieffektivitet i olika miljöer. När en person går in i ett rum eller område detekterar PIR-rörelsesensorn deras rörelse och utlöser att lamporna tänds. Detta eliminerar behovet av manuella strömbrytare och säkerställer att lamporna bara är tända när det behövs, vilket resulterar i energibesparingar och minskade elkostnader.
Bli inspirerad av Rayzeeks portföljer för rörelsesensorer.
Hittar du inte det du vill ha? Oroa dig inte. Det finns alltid alternativa sätt att lösa dina problem. Kanske kan någon av våra portföljer hjälpa dig.
PIR-rörelsesensorn fungerar genom att detektera förändringar i infraröd strålning inom sitt detektionsområde. När en person rör sig inom sensorns synfält avger deras kroppsvärme infraröd strålning, som detekteras av sensorn. Därefter skickar sensorn en signal till belysningssystemet och instruerar det att tända lamporna.
Under initialiseringssekvensen, som vanligtvis tar cirka 30 till 60 sekunder efter att den slagits på, kalibrerar PIR-rörelsesensorn sig själv till miljön genom att lära sig den omgivande infraröda signaturen. Falska utlösare kan inträffa under denna kalibreringstid, så alla utlösare under denna period bör ignoreras. Att minimera rörelser framför sensorn under självkalibreringen kan hjälpa till att undvika störningar i kalibreringsprocessen.
I automatiska belysningssystem styr elektroniken i PIR-rörelsesensorn vanligtvis ett integrerat relä som kan växla nätspänning. Detta gör att PIR kan aktivera lampor som är anslutna till den när den upptäcker rörelse. Denna applikation används ofta i utomhusscenarier för säkerhetsbelysning eller praktiska ändamål, som att belysa ytterdörren för att hjälpa till att hitta nycklar i mörkret. Automatisk belysning kan också implementeras i offentliga toaletter, skafferier, hallar och andra områden där automatisk styrning av belysning är fördelaktig. Genom att bara aktivera lamporna när det är nödvändigt kan energibesparingar uppnås, och det finns inget beroende av att användarna kommer ihåg att släcka lamporna när de lämnar området.
Säkerhetsapplikationer
PIR-rörelsesensorer har ett brett utbud av säkerhetsapplikationer, vilket gör dem till ett värdefullt tillskott till alla säkerhetssystem.
Intrångsdetektering
PIR-rörelsesensorer integreras ofta i inbrottslarmsystem för att upptäcka obehörig åtkomst till en lokal. Dessa sensorer kan detektera värmen som avges av en persons kropp när de rör sig inom detektionsområdet. Om någon rörelse upptäcks utlöser sensorn ett larm som varnar de boende eller en säkerhetsövervakningstjänst.
Perimeterskydd
PIR-rörelsesensorer kan placeras strategiskt längs en fastighets omkrets för att upptäcka obehörig åtkomst. Genom att täcka viktiga ingångspunkter som dörrar, fönster och grindar kan dessa sensorer effektivt övervaka omgivningen och utlösa ett larm om någon rörelse upptäcks.
Letar du efter rörelseaktiverade energibesparande lösningar?
Kontakta oss för kompletta PIR-rörelsesensorer, rörelseaktiverade energibesparande produkter, rörelsesensorbrytare och kommersiella lösningar för närvaro/frånvaro.
Utomhussäkerhet
PIR-rörelsesensorer används ofta för utomhussäkerhetsapplikationer. De kan installeras i utomhusbelysningsarmaturer eller fristående enheter för att upptäcka rörelser i närheten. Detta hjälper till att avskräcka potentiella inkräktare och förbättra fastighetens övergripande säkerhet. Till exempel kan säkerhetsbelysning ställas in för att tändas när rörelse upptäcks, antingen för att avskräcka brottslingar eller för praktiska ändamål som att hitta nycklar i mörkret.
Videoövervakning
PIR-rörelsesensorer kan integreras med videoövervakningssystem för att förbättra deras effektivitet. När en PIR-sensor upptäcker rörelse kan den utlösa inspelningen av video, vilket gör att säkerhetspersonal kan granska händelserna som ledde fram till rörelsedetekteringen. Denna funktion är särskilt användbar för att identifiera potentiella hot och fånga bevis i händelse av säkerhetsincidenter.
Åtkomstkontroll
PIR-rörelsesensorer kan användas i åtkomstkontrollsystem för att övervaka rörelser av individer inom ett begränsat område. Genom att detektera rörelse kan dessa sensorer utlösa upplåsning av dörrar eller grindar, vilket gör att behörig personal kan komma in. Detta lägger till ett extra säkerhetslager genom att säkerställa att endast behöriga personer kan komma åt känsliga områden.
Paniklarm
PIR-rörelsesensorer kan integreras i paniklarmssystem för att ge ett extra säkerhetslager i nödsituationer. Dessa sensorer kan programmeras för att upptäcka specifika rörelsemönster eller gester som indikerar nöd. När sensorn utlöses kan den aktivera ett larm som meddelar säkerhetspersonal eller räddningstjänst för omedelbar hjälp.
PIR kontaktlös termometer
En PIR-kontaktlös termometer är en typ av termometer som använder en PIR-rörelsesensor för att mäta temperaturen på ett objekt utan behov av fysisk kontakt. Denna teknik är särskilt användbar i situationer där kontakttermometrar kanske inte är praktiska eller säkra att använda, till exempel vid mätning av temperaturen på rörliga föremål, heta ytor eller i miljöer där korskontaminering är ett problem.
PIR-rörelsesensorn i en kontaktlös termometer detekterar den infraröda strålningen som avges av ett objekt. Varje objekt med en temperatur över absoluta nollpunkten avger infraröd strålning, och intensiteten av denna strålning är direkt relaterad till objektets temperatur. PIR-sensorn omvandlar den detekterade strålningen till en elektrisk signal, som sedan bearbetas för att bestämma objektets temperatur.
En intressant tillämpning av PIR-kontaktlösa termometrar är mätningen av fjärrobjekt. I dessa konstruktioner används en PIR-krets för att mäta temperaturen på ett objekt från ett avstånd. Utsignalen från PIR-sensorn utvärderas enligt en kalibrering som är specifik för det infraröda spektrumet för det material som observeras. Denna kalibrering möjliggör relativt noggranna och exakta temperaturmätningar som kan erhållas på distans.
Utan kalibrering till den specifika typen av material som observeras kan en PIR-kontaktlös termometer fortfarande mäta förändringar i infraröd emission som motsvarar temperaturförändringar. De faktiska temperaturvärdena kan dock inte beräknas utan kalibreringen.
Hastigheten och bekvämligheten med PIR-kontaktlösa termometrar gör dem idealiska för olika applikationer. De kan ge omedelbara temperaturavläsningar från ett avstånd, vilket gör dem lämpliga för industriella miljöer, medicinska applikationer och till och med hemmabruk. I industriella miljöer kan PIR-kontaktlösa termometrar mäta temperaturen på maskiner, motorer eller annan utrustning utan behov av fysisk kontakt, vilket förbättrar säkerheten och effektiviteten. I medicinska applikationer används de ofta för att mäta kroppstemperatur utan risk för korskontaminering.
Husdjursimmun PIR-rörelsedetektor
En husdjursimmun PIR-rörelsedetektor är en specialiserad typ av PIR-rörelsesensor som är utformad för att minimera falsklarm orsakade av husdjur. Den innehåller avancerad teknik för att skilja mellan rörelser av husdjur och potentiella inkräktare, vilket gör den till ett idealiskt val för hushåll med husdjur.
Traditionella PIR-rörelsesensorer detekterar förändringar i infraröd strålning inom sitt detektionsområde, vilket innebär att alla rörelser, inklusive husdjurs, kan utlösa sensorn och potentiellt leda till falsklarm. Husdjursimmuna PIR-rörelsedetektorer använder dock olika metoder för att övervinna detta problem.
En vanlig metod som används av husdjursimmuna PIR-rörelsedetektorer är att ställa in en vikttröskel. Detta innebär att sensorn endast utlöser ett larm om den detekterade rörelsen överstiger en viss viktgräns. Genom att göra det detekteras inte mindre djur som katter eller små hundar som potentiella inkräktare, vilket minskar risken för falsklarm. Om du har större husdjur är det viktigt att välja en detektor med en högre vikttröskel för att säkerställa att de inte misstas för inkräktare.
En annan metod är användningen av flera detektionszoner. Dessa detektorer delar in detektionsområdet i olika zoner och analyserar rörelsemönstren inom varje zon. Genom att göra det kan de skilja mellan rörelsen av ett husdjur och den av en människa. Till exempel, om rörelsen endast detekteras i de nedre zonerna är det mer sannolikt att den orsakas av ett husdjur.
En differentiell förstärkarkonfiguration används också för att ta bort den genomsnittliga temperaturen i synfältet, vilket minskar risken för falska indikationer orsakade av korta ljusblixtar eller fältbred belysning. Det minimerar också common-mode-interferens, vilket ytterligare förbättrar detektorns förmåga att motstå utlösning på grund av närliggande elektriska fält.
Att placera detektorn på en lämplig höjd kan hjälpa till att minimera risken för falsklarm orsakade av husdjur, medan justering av vinkeln säkerställer att den täcker det önskade området samtidigt som man undviker områden där husdjur sannolikt kommer att ströva omkring.