سنسور PIR و کاربرد آن

سنسور PIR چیست؟
همه اجسام زنده که دمای بدن آن ها بیش از صفر درجه سانتی گراد است، گرما را به شکل اشعه فروسرخ از بدن خود منتشر می کنند که به آن «تابش گرمایی» (Thermal Radiation) نیز گفته می شود.

چشم انسان نمی تواند این انرژی تابشی را مشاهده کند. چنین سیگنال هایی را می توان با استفاده از سنسور PIR که برای چنین اهدافی طراحی شده است، تشخیص داد.

در «سنسور فروسرخ غیرفعال» (Passive Infrared Sensor) یا PIR، کلمه غیرفعال نشان می دهد که سنسور PIR هیچ انرژی را برای تشخیص اجسام تولید یا تابش نمی کند.

سنسورهای PIR گرما را اندازه نمی گیرند (تشخیص نمی دهند)، بلکه تابش فروسرخ ساطع شده یا منعکس شده از اجسام را تشخیص می دهند.

این سنسورها ارزان و کم مصرف هستند و استفاده از آن ها آسان است و معمولاً در خانه ها، کاربردهای پزشکی، کارخانه ها و… به کار می روند.

سنسور PIR چگونه کار می کند؟
سنسور PIR اساساً از یک سنسور «پیروالکتریک» (Pyroelectric) ساخته شده که می تواند سطح تابش فروسرخ را تشخیص دهد.

شکل زیر قطعه PIR را نشان می دهد که یک قوطی فلزی گرد با یک کریستال مستطیل شکل در مرکز است.

هر جسمی مقداری پرتو سطح پایین می تاباند و اجسام گرم تر نیز پرتو بیشتری از خود ساطع می کنند. سنسور در دو شکاف تقسیم شده است که به گونه ای سیم کشی می شوند تا یکدیگر را خنثی کنند.

اگر یک نیمه تابش فروسرخ را بیشتر یا کمتر از دیگری مشاهده کند، خروجی کم (LOW) یا زیاد (HIGH) می شود. سیگنال های ورودی از هر دو ترمینال عنصر PIR با استفاده از مدار تقویت کننده تقویت می شوند و با استفاده از مدار مقایسه کننده مقایسه می شوند.

قطعه PIR با لنز (عدسی) پوشانده شده تا دامنه عملکرد افزایش یابد. جسم در دو حالت می تواند بررسی شود: عدم وجود شخص و وجود شخص.

سنسور PIR از قطعه RE200B برای تشخیص فروسرخ استفاده می کند. هر دو اسلات (شکاف) این سنسور به تقویت کننده تفاضلی متصل هستند.

هنگامی که شخصی وجود ندارد، هر دو شکاف مقدار یکسانی فروسرخ را تشخیص می دهند. بنابراین، هیچ سیگنال خطایی بین ورودی های تفاضلی وجود ندارد و خروجی مدار مقایسه کننده صفر است.

اما اگر هر جسمِ گرمی از مقابل سنسور عبور کند، با یک شکاف از سنسور PIR تلاقی خواهد داشت. این امر باعث تغییر تفاضلی مثبت بین دو شکاف می شود. این تغییر توسط قسمت A در شکل زیر نشان داده شده است.

وقتی جسم گرم از ناحیه سنجش خارج می شود، سنسور تغییرات تفاضلی منفی ایجاد می کند. این تغییر توسط قسمت B در شکل نشان داده شده است. هر دو این تغییرات در پالس، بیانگر تشخیص جسم گرم است که سیگنال های فروسرخ را می تاباند.