Устройство датчика

Основным элементом датчика движения является чувствительный элемент PIR датчик и линза Френеля.

Что такое PIR датчик?
   ПИР датчик улавливает движения в зоне контроля. Он достаточно компактен, имеет низкую стоимость, малое энергопотребление, прост в применении и у него большой срок эксплуатации. Благодаря этим свойствам сенсор можно встретить в приборах и устройствах, применяемые дома и в бизнесе.
   Можно встретить название " ПИР датчик", "Пассивный инфракрасный датчик", "Пироэлектрический датчик", или "датчик движения ИК".
   В основе датчика лежит пироэлектрический кристалл, размещенный в металлическом корпусе, чувствительный элемент определяет уровень инфракрасного излучения. Сам датчик состоит из двух частей, благодаря этому при движении сравнивается уровень фона половинок, при движении слева направо или наоборот. Если с одной из половины поступает сигнал больше чем с другой, появляется на выходе сигнал. В обычном состоянии потенциалы уравниваются и сигнал отсутствует. Чувствительный элемент имеет усилитель сигнала, обвязку состоящую из электронных компонентов - резисторов и конденсаторов.

В электронной схеме датчика, микрочип преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой выходной сигнал.
   Для большинства изделий ПИР датчик стал незаменимым элементом благодаря потребительским свойствам, заслуженно вошел в нашу жизнь и верно служит для обнаружения движения на порученных объектах. Благодаря малому энергопотреблению двух элементов питания хватает на год беспрерывной работы. Не забываем, что датчик не способен определить сколько людей находится в контролируемой зоне и на каком они расстоянии от датчика. Самые распространенные сенсоры D203B, D204B, D205B и др.
   ИК-датчик, для улучшения его характеристик, выпускается в герметически закрытом металлическом корпусе, улучшающий шумовые, температурные и защитные свойства.
   В корпусе имеется окно, которое изготовлено из ИК-прозрачного материала, защищающий чувствительный элемент. На пластине располагаются два сбалансированных сенсора.
Зона чувствительности детектора PIR имеет вид.

 

 

   В отличие от инфракрасных оптических датчиков, которые используют LED - передатчик и ИК - приемник, ПИР- сенсор ничего не излучает, он работает в пассивном режиме, принимает слабое инфракрасное излучение от объектов. Самым распространенным источником сигнала для сенсора PIR является организм человека, поэтому это свойство успешно применяется для автоматического включения освещения, систем сигнализации и открывания дверей.
   Любой объект, при температуре выше абсолютного нуля, является источником инфракрасного излучения. Это излучение невидимое для человеческого глаза, но не для пироэлектрических материалов который использует PIR датчик. При воздействии инфракрасного излучения, в пироэлектрических материалах образуется слабый электрический заряд, похожий на заряд создаваемый в солнечных батареях.
   Температура тела примерно 34-градуса, как правило, она выше, чем температура общего фона. При нахождении человека в зоне датчика, его более высокая температура вызывает появление потенциала в пироэлектрическом материале. Электронной схемой усиливается слабый сигнал, сгенерированный инфракрасным излучением и далее поступает на вход дифференциального компаратора. Компаратор сравнивает уровень сигнала с предыдущими значениями, что вызывает его срабатывание. В действительности, это слишком простой механизм работы, который может быть использован с любым источником излучения, в том числе таких, как яркий солнечный свет, появления отражений от объектов в жаркие и солнечные дни.
Разработан и применяется алгоритм уменьшения ложных срабатываний. Во-первых, человеческое тело испускает инфракрасное излучение длиной волн от 9 до 10 мкм.
Поэтому, размещается ИК-фильтр перед датчиком, который пропускает длины волн в диапазоне от 8 до 14 мкм, а это соответственно увеличивает чувствительность к теплу, идущих от человеческого тела.

Схема прохождения сигнала от датчика движения.