PIR-sensor: 5 belangrijke feiten die u moet weten

by

Inhoud

Wat zijn PIR-sensoren?

PIR-sensor of passieve infraroodsensor is een elektronisch instrument dat de IR-straling detecteert die wordt uitgezonden door objecten die zich in het gezichtsveld bevinden. De term "passief" wordt als voorvoegsel toegevoegd omdat dit soort sensoren op geen enkele manier energie uitstralen. Deze instrumenten worden gebruikt voor het detecteren van bewegingen in objecten, dieren en mensen door hun infraroodstraling te gebruiken. De uitgezonden straling van het zwarte lichaam (van een persoon, dier of object) behorende tot het midden-infrarode golflengtebereik wordt waargenomen en vergeleken met de temperatuur van de achtergrondobjecten door de detector.

Een infraroodgolf is een elektromagnetische straling met een frequentie tussen 300 GHz en 400 THz [golflengten variërend van 10-3 - 0.7 x 10-6M]. IR-straling is niet zichtbaar voor menselijke ogen. Infraroodgolven vinden hun toepassing bij het verwarmen van afstandsbedieningen voor voedsel en televisie, glasvezelkabels, warmtebeeldcamera's, medische toepassingen, bewegingsdetectoren, enz. PIR-sensoren worden voornamelijk gebruikt voor het detecteren en analyseren van de beweging van dingen of mensen.

PIR-sensor
Bewegingsmelder gemonteerd op een muur. Afbeeldingsbron: CHG, Bewegingsdetector, gemarkeerd als openbaar domein, meer informatie over Wikimedia Commons

Wat is het werkingsprincipe van PIR-sensoren?

Elk warm voorwerp, inclusief het menselijk lichaam, straalt warmte uit in de vorm van infraroodstraling. IR-straling is niet zichtbaar voor menselijke ogen. Deze stralingen kunnen alleen worden gedetecteerd door speciaal ontworpen elektronische apparaten. Passieve infraroodsensoren detecteren en zetten vervolgens de invallende lichtenergie (in de vorm van infraroodgolven) om in een elektrisch (elektronen) signaal. IR-sensoren worden ernstig beïnvloed door waterdamp omdat water het maximale deel van de ontvangen straling absorbeert. Hierdoor zijn infrarooddetectoren soms niet in staat om nauwkeurige resultaten te geven wanneer deze in een buitenomgeving worden gebruikt. De hoeveelheid straling varieert afhankelijk van de temperatuur en oppervlakte-eigenschappen van de betreffende objecten.

Doorgaans zijn deze detectoren in staat om één stralingsband in het bereik van 4.4 micrometer te detecteren en de andere twee banden in het bereik boven en onder het spectrum van 4.4 micrometer. Door de onderscheidende detectie van de twee bereiken kan de sensor onderscheid maken tussen de werkelijke vlammen en de niet-vlamstraling die de resultaten mogelijk heeft beïnvloed. Deze sensoren kunnen nauwkeurigere vlamdetectieresultaten opleveren na negeren van de effecten van de achtergrondstraling.

Bewegingsmelder met straalpatroon
Een demonstratie van de gevoeligheid van een PIR-sensor met betrekking tot richting. Afbeeldingsbron: Andreas CT, Bewegingsmelder met straalpatroon, CC BY-SA 4.0

Lenzen die worden gebruikt in PIR-sensoren

De meest populaire PIR-detectormodellen gebruiken Fresnel-lenzen of spiegelsegmenten met een effectief bereik van ongeveer 10 meter of 30 voet en een gezichtsveld van minder dan 180 graden. Deze lenzen worden gebruikt voor het focusseren van de infraroodstraling die door het apparaat wordt gedetecteerd. Sommige geavanceerde modellen hebben een veel breder gezichtsveld van ongeveer 360 graden. Dit soort lenzen wordt aan het plafond gemonteerd. Passieve infraroodsensoren kunnen variaties in infraroodenergie detecteren van meer dan 30 meter of 100 voet. Parabolische spiegels worden gebruikt in plaats van Fresnel-lenzen om de stralingsenergie effectief te focussen.

Wat is de toepassing van de PIR-sensor in thermische beeldvorming?

Infraroodsensoren voor warmtebeeldtechnologie zijn speciaal ontworpen om infraroodstraling te detecteren en afbeeldingen te vormen. De beelden die door thermische beeldvorming worden geproduceerd, zijn afhankelijk van de hoeveelheid warmte die door het object wordt uitgestraald en het temperatuurverschil tussen objecten op de voorgrond en op de achtergrond. Warmtebeeldvorming is het meest geschikt voor beeldvorming in extreem donkere omstandigheden. Behalve brillen zijn er ook warmtebeeldcamera-sensoren beschikbaar voor het vastleggen van beelden in het donker. Deze instrumenten hebben een breed scala aan toepassingen op verschillende gebieden. Het proces van het analyseren van warmtebeeldgegevens staat bekend als thermografie.

Cameraval fotopulapka camera lesna camera obserwacyjna
Een camera val PIR bewegingsdetector. Afbeeldingsbron;Dariusz Kowalczyk, Camera val, fotopułapka, camera leśna, camera obserwacyjna, CC BY-SA 4.0

Waar is de toepassing van de PIR-sensor in beveiligingssystemen?

PIR-sensoren worden veel gebruikt in verschillende beveiligingssystemen. Het PIR-systeem is verantwoordelijk voor het aansturen van een klein relais. Dit relais verbindt het beveiligingscircuit met een paar elektrische contacten die zijn aangesloten op een detectie-ingangszone van de inbraakalarmcentrale. In het geval dat er geen bewegingsdetectie of variatie is, is het relaiscontact gesloten of is er een 'normaal gesloten' (NC) relais. In het geval dat er bewegingsdetectie of variatie is, opent het relais het circuit en activeert het alarm door een signaal te verzenden.

Passieve sensoren detecteren de stralingsreflecties uit de omgeving. Deze sensoren maken meestal geen gebruik van een zender. Deze instrumenten analyseren de stralingsvariaties van de omringende objecten en sturen vervolgens een elektrische puls of signaal naar de ingebouwde microcomputer. Deze microcomputer werkt vervolgens samen met het mechanische deel van de sensor op basis van het ontvangen signaal. Sensorfabrikanten adviseren vaak een berekende plaatsing van het op passieve infrarood detector gebaseerde alarm om de kans op valse alarmsituaties te verkleinen. Het is raadzaam om een ​​sensor niet met de richting van een raam te monteren, aangezien dit een interferentieprobleem kan veroorzaken.

Lichtschakelaar met passieve infraroodsensor
PIR-beveiligingsschakelaar. Afbeeldingsbron: Z22, Lichtschakelaar met passieve infraroodsensor, CC BY-SA 4.0

Wat zijn de materialen die worden gebruikt in PIR-sensoren?

IR-sensoren kunnen van verschillende materialen zijn gemaakt op basis van de vereisten van de vorm van informatie die het moet leveren. Enkele veelgebruikte materialen in IR-detectoren zijn:

  • Kwikcadmiumtelluride (bekend als MCT, HgCdTe)
  • Lood (II) sulfide (PbS)
  • Indiumantimonide (InSb)
  • Indium galliumarsenide
  • Indiumarsenide
  • Lithiumtantalaat (LiTaO3)
  • Loodselenide
  • Quantum Well infrarood fotodetector (QWIP)
  • Triglycinesulfaat (TGS)
  • Platina Siliciet (PtSi)

Bewegingsdetectietechnologieën zijn in de loop der jaren sterk ontwikkeld. Gewoonlijk wordt een bepaalde combinatie van twee of meer bewegingsdetectietechnologieën gebruikt om de best mogelijke resultaten te verkrijgen. De combinatie van passieve infraroodtechnologieën en computer vision-software wint de laatste tijd aan populariteit op het gebied van bewegingsdetectie. Dergelijke technologieën produceren zelden fouten in de resultaten en controleren ook opnieuw de beweging die wordt geregistreerd door de computer vision-camera. Deze apparaten hebben een breed scala aan toepassingen op verschillende gebieden.

Bezoek voor meer informatie over infraroodsensoren https://techiescience.com/ir-sensors/

Lees ook: