如何將PIR與Arduino集成

步驟1：什么是PIR傳感器？

= 1》

被動紅外傳感器是一種對象檢測傳感器。物體檢測傳感器有兩種類型

主動物體檢測傳感器

被動物體檢測傳感器

物體存在傳感器和接近傳感器需要磁場，超聲或紅外輻射的活動源。被動紅外傳感器不需要任何此類源，并且對從被檢測物體輻射的熱量做出被動響應(yīng)。

步驟2：PIR有什么作用？

通常被稱為PIR的被動紅外運(yùn)動傳感器檢測黑體輻射，所有物體都根據(jù)其相對于絕對零溫度的溫度發(fā)射黑體輻射。傳感器對以10μm（10微米或10，000nm）為中心的紅外輻射作出響應(yīng)。這是人和動物的大概體溫。

“被動紅外” 一詞中的“被動” 是指人體的行為。探測器，它被動地接收紅外輻射。接近傳感器必須主動產(chǎn)生自己的紅外輻射，該紅外輻射會被附近的物體干擾或反射。

步驟3：原理圖符號

步驟4：PIR的典型應(yīng)用

1）對運(yùn)動敏感的室外照明幾乎總是基于PIR。類似地，當(dāng)PIR指示人類活動時，安全系統(tǒng)可能會發(fā)出警報或激活攝像機(jī)。

2）野生動物監(jiān)視系統(tǒng)使用PIR啟動攝像機(jī)，然后攝像機(jī)可以運(yùn)行預(yù)設(shè)的時間間隔。

3）已開發(fā)出使用后向PIR來檢測行人的汽車警告系統(tǒng)。

4）工業(yè)室內(nèi)照明可能會使用PIR，當(dāng)人們進(jìn)入時自動將燈打開房間，然后在房間中不再檢測到人時關(guān)閉燈光（經(jīng)過一定時間延遲后）。目標(biāo)是防止因員工忘記關(guān)燈而浪費(fèi)能源。

步驟5：PIR的工作原理

PIR模塊包含多個組件。最可見的是至少15個小透鏡的陣列，這些透鏡將來自環(huán)境區(qū)域的紅外光聚焦到熱電探測器上，也稱為熱電傳感器。檢測器的響應(yīng)由放大器處理，以便信號可以觸發(fā)機(jī)電繼電器或固態(tài)繼電器。該繼電器操作外部設(shè)備，例如燈光或警報器。

可能需要附加電路允許用戶控制PIR模塊的靈敏度以及繼電器保持閉合狀態(tài)的時間。用戶還可以設(shè)置PIR處于活動狀態(tài)的時間，或者另外的光電晶體管可以在白天關(guān)閉PIR。如果包含光電晶體管，則其靈敏度是可調(diào)的。

步驟6：熱釋電傳感器簡介

熱釋電探測器實(shí)際上是一種壓電器件。它基于鉭酸鋰晶片，該晶片會響應(yīng)入射的熱輻射而產(chǎn)生較小的電壓。

但是，與其他壓電元件一樣，它對穩(wěn)態(tài)輸入也沒有響應(yīng)，因此必須由過渡激活。這與其他類型的光傳感器（例如紅外光電二極管）不同，后者的響應(yīng)與溫度輸入始終相關(guān)

步驟7：熱釋電傳感器在一段時間內(nèi)的響應(yīng)

熱釋電傳感器的響應(yīng)如上圖所示

步驟8：PIR傳感器內(nèi)部的元件

div》 PIR模塊中的熱釋電檢測器安裝在密封的金屬容器中，如上圖A所示。檢測器中的矩形窗口通常由硅制成，它對可見波長不透明，但對長波紅外輻射透明。

PIR中使用的熱釋電檢測器至少包含兩個極性相反的元素，串聯(lián)連接。如果溫度的突然變化對兩個元素都產(chǎn)生同等影響，則它們的響應(yīng)將相互抵消。因此，檢測器忽略了環(huán)境溫度的變化。但是，如果適當(dāng)波段中的紅外輻射源先影響一個元素，則檢測器將發(fā)出兩個極性相反的脈沖

下一步是當(dāng)輻射落在兩個元素上時顯示輸出效果

步驟9：輻射落在兩個熱電元件上時輸出的影響

頂部：在熱釋電探測器中，如果溫度變化同時影響到兩個極性相反的元件，則它們的電壓會相互抵消。

底部：如果一個元素先于另一個元素被觸發(fā)，則檢測器會發(fā)出信號

步驟10：PIR的變體

PIR傳感器模塊可安裝在小板上，例如上圖所示。檢測范圍是5到10米，由板上的跳線選擇。照片中可見的三個引腳分別用于電源（3VDC至6VDC），接地和輸出。使用5VDC電源時，輸出可提供高達(dá)23mA的電流。該模塊在空閑狀態(tài)下的功耗僅為130μA，在活動狀態(tài)但沒有負(fù)載時其功耗為3mA。

這種類型的電路板仍需要額外的組件來設(shè)置燈的“開啟”時間或警報，并在白天關(guān)閉PIR?？梢詫IR作為包含兩個元件和FET晶體管的單個組件來購買，以放大信號。提供表面安裝和通孔版本，需要3VDC至15VDC的典型電源。但是，作為“裸機(jī)”組件購買的PIR需要使用比較器或運(yùn)算放大器的大量外部電路。電路設(shè)計并非易事，會帶來一些實(shí)際問題，例如運(yùn)算放大器對由激活共享相同電源的繼電器引起的電壓尖峰敏感。

步驟11：測量過程中可能出現(xiàn)的問題

溫度敏感性

在溫暖的天氣中，PIR視場中的物體將趨向于溫暖，它們與人體皮膚之間的溫差將減小。這會降低PIR的性能。

檢測器窗口漏洞

檢測器上的硅窗口易受污物的影響或油脂。如果沒有鏡片保護(hù)，請避免觸摸該組件。

水分易感性

水吸收遠(yuǎn)紅外光。因此，鏡頭或檢測器上的凝結(jié)會降低性能，并且PIR在大雨或大雪中可能無法正常工作。

步驟12：Arduino和PIR接口電路用于繼電器觸發(fā)

上圖顯示了用于繼電器觸發(fā)的Ardunio和PIR接口電路。

步驟13：Arduino代碼集成PIR和觸發(fā)繼電器。

int Relay_PIN = 9; // choose the pin for the LED

int Sensor_Pin = 2; // choose the input pin （for PIR sensor）

int pirState = LOW; // we start， assuming no motion detected

int val = 0; // variable for reading the pin status

void setup（）

{

pinMode（Relay_PIN， OUTPUT）; // declare LED as output

pinMode（inputPin， INPUT）; // declare sensor as input

Serial.begin（115200）;

}

void loop（）

{

val = digitalRead（Sensor_Pin）; // read input value

if （val == HIGH） // check if the input is HIGH

{

digitalWrite（Relay_PIN， LOW）; // turn Relay ON， Relay is low level triggered

if （pirState == LOW） // we have just turned on

{

Serial.println（“Hey We found you moving！”）; // We only want to print on the output change， not state

pirState = HIGH;

}

}

else

{

digitalWrite（Relay_PIN， HIGH）; // turn Relay OFF

if （pirState == HIGH）

{

// we have just turned of

Serial.println（“Please stop”）;

// We only want to print on the output change， not state

pirState = LOW;

}

}

}
責(zé)任編輯：wv