PIRセンサーデータシート、ピン配置仕様、動作

PIRセンサーデータシート、ピン配置仕様、動作

この投稿では、PIRまたは焦電赤外線ラジアルセンサーHC-SR501のデータシートについて説明します。 PIRセンサーがどのような目的で使用されているかを理解しますか?その基本的なトリガー操作、ピン接続の詳細、技術仕様、そして最後にいくつかの実際のアプリケーションを見ていきます。

まず、内部に設置されている実際のPIRセンサーユニットを理解することから始めます 標準のPIRモジュール その内部特性、ピン配置の詳細、および内部作業の詳細を学びます。



PIRセンサーとは何ですか?

PIRは、Pyroelectic Infrared RadialSensorまたはPassiveInfraredSensorの略です。 PIRは、特定の距離にわたる赤外線の変化を検出し、検出されたIR信号に応答して出力で電気信号を出力する電子センサーです。センサーの範囲内にある場合、範囲から離れている場合、またはセンサーの範囲内に移動している場合は、人間や動物などの赤外線放射物体を検出できます。
PIRセンサーモジュールは、赤外線に敏感な水晶と処理回路の2つの部分に分けることができます。



PIRセンシティブクリスタルのイラスト:

PIRイメージセンサー

IRセンシティブクリスタルが収納されている金属の暗い部分で、センシティブクリスタルは周囲の赤外線レベルを検出できます。実際には、動く物体を検出するための2つのパイロエレクトリックセンサーが搭載されています。敏感な水晶の1つが、他の敏感な水晶よりも赤外線の変化(インクリメントまたはデクリメント)を検出すると、出力がトリガーされます。

ドーム型のプラスチック構造は通常、センサーに赤外線を集束させるレンズとして機能するこの敏感な結晶の上に配置されます。



PIRの仕組み

焦電赤外線センサーの検知操作は、温度変化に応じて材料の偏光を変更する原因となる特性または特性に基づいています。

これらのセンサーは、2つのステップでIR信号を検知するためのデュアルまたはペアの検知要素を採用しており、既存のEMIステージ内の不要な温度変化をキャンセルすることで確実な検出を保証します。この2段階の検知プロセスにより、センサーの全体的な安定性が向上し、人間の存在からのみIR信号を検出するのに役立ちます。

人間または関連するIRソースがPIRセンサーを通過すると、放射線は別の方法でセンサー要素のペアに切り込み、出力をトリガーして、オン/オフまたはハイパルスとローパルスのペアを生成します。次の波形:



PIRセンサー出力パルス波形

次の大まかなGifシミュレーションは、PIRセンサーが移動する人間にどのように応答し、必要な処理または適切に構成されたリレーステージのトリガーのために、出力リード全体に2つの短い鋭いパルスを発生させるかを示しています。

PIRの内部レイアウト

次の図は、標準のPIRセンサーの内部レイアウトまたは構成を示しています。

PIRセンサーの内部構成、レイアウト、および構成


左側には、直列に接続された1対のIR検知要素があります。このシリーズの上端は、小型のIR信号増幅器として機能する内蔵FETのゲートに接続されています。 Rgプルダウン抵抗は必要なスタンバイゼロロジックをFETに提供し、IR信号がない場合にFETが完全にオフになっていることを確認します。

移動するIR信号がセンシング要素のペアによって検出されると、上記のように、対応するハイロジック信号とローロジック信号のペアが生成されます。

これらのパルスはFETによって適切に増幅され、接続された回路によるさらなる処理のためにその出力ピンで複製されます。

関連するEMIステージとコンデンサは、PIRの指定された出力ピンでクリーンなパルスのセットを生成するために、プロセスに追加のフィルタリングを提供します。

PIRセンサーのセットアップのテスト

次の画像は、標準のPIRセンサーテストのセットアップを示しています。 PIRの出力ピンとVssピン(負のピン)は外部プルダウン抵抗に接続され、Vddピンには5V電源が供給されます。

PIRセンサーテストのセットアップ

ステーショナリーブラックボディは、チョッパーメカニズムを介してPIRセンサーに必要な同等の赤外線放射を生成します。チョッパープレートは、移動するIRターゲットを模倣してIR信号を交互にカットします。

この切り刻まれたIR信号はPIRセンサーに当たり、出力ピンの両端に指定されたパルスを生成します。このパルスは、スコープでの分析のためにオペアンプを介して適切に増幅されます。

上記の設定の理想的なテスト条件は、以下のとおりです。

PIRテスト条件

センシングエレメント出力のバランス

PIRにはデュアルセンシングメカニズムが採用されているため、レンズのペアによる処理のバランスが正しく取れていることを確認する必要があります。

検出要素は、次の式でそれぞれの単一信号出力電圧(SSOV)を評価することにより、テストされ、適切に構成されます。

てんびん座:| Va-Vb | /(Va + Vb)x 100%
ここで、Va =サイドAの感度(mVピークツーピーク)
Vb =感度側B(mVピークツーピーク)

主な仕様

PIRセンサーの主な技術仕様と寸法パラメーターは、次の詳細から学ぶことができます。

PIR技術仕様

モジュール内のPIRの使用

今日では、特殊な処理回路とレンズが統合されたPIRセンサーを備えたPIRモジュールが見つかります。これにより、PIRのパフォーマンスが何倍も向上し、エンドユーザーはモジュールから明確に定義された最適化された増幅出力を取得できます。

この出力は、規定されたゾーン全体での人間の存在に応じて、負荷の必要なオン/オフ切り替えのためにリレーステージを使用して構成する必要があるだけです。

標準モジュール内の回路は、モーション検出アプリケーション用に特別に設計されたICBISS0001で構成されています。 2つのノブが用意されています。1つはモジュールの感度を調整するためのもので、もう1つはモジュールがトリガーされた後に出力がHIGHに留まる時間の長さを調整するためのものです。

PIRモジュール部品の詳細

それでは、PIRセンサーHC-SR501の技術的な詳細を調べてみましょう。

動作電圧:

HC-SR501は5V〜20 Vであるため、回路設計者にとって大きな柔軟性があります。

消費電流:

HC-SR501はバッテリーに優しいデバイスであり、IR光の変化を検出したときの消費電流は65mAです。

出力電圧:

モジュールが赤外線の動きを検出すると、出力は3.3 VでHIGHになり、モジュールが動きを検出しない場合は、一定期間後にLOWまたは0Vになります。

遅延時間:

IRを検出した後、出力がHIGHに留まる時間を調整するためのノブが用意されています。これは、5秒から5分まで調整できる時間です。

感度範囲:

検出領域の角度は約110度の円錐です。感度を調整するためのノブが付いており、センサーに垂直に3メートルから7メートルまで変化させることができます。センサーのいずれかの側を動かすと、感度が低下します。

動作温度:

HC-SR501の動作温度は、摂氏-15度から+70度の範囲です。

静止電流:

静止電流は、センサーが動きを検出していないとき、またはアイドル状態のときに、電源から消費される電流です。消費電力は50uA未満であるため、センサーはバッテリーに優しいです。

PIRモジュールのトリガーモード、+電源、出力、グランドピン配列の説明

PIRのピン配置とトリガーモード

トリガーモード:

PIRモジュールには、シングルトリガー/非リピートモードとリピートトリガーの2つのトリガーモードがあります。これらの2つのモードには、モジュールで指定されたジャンパー位置を変更することでアクセスできます。

シングルトリガーモード/非リピートモード:

PIRセンサーがシングルトリガーモードに設定されている場合(およびタイマーノブ/遅延時間が5秒に設定されている場合(たとえば))、人間が検出されると、出力は5秒間HIGHになり、LOWになります。

トリガーモードを繰り返します。

PIRセンサーがリピートトリガーモードに設定されている場合、人間が検出されると出力がHIGHになり、タイマーは5秒間カウントされますが、別の人間が検出されると、タイマーはゼロにリセットされ、2秒後にさらに5秒間カウントされます。人間が検出されました。

ブロック時間:

ブロック時間は、センサーが無効になっているか、動きを検出しない時間間隔です。 HC-のブロック時間

SR501はデフォルトで3秒です。

これは、(タイマーノブで設定された)遅延時間の後に発生します。この間隔の間に出力が3秒間LOWになり、モーションは検出されません。 3秒(LOW)後、センサーは再び動きを検出する準備が整います。
言い換えると、センサーが動きを検出すると、出力がHIGHになり、タイマーノブに従って出力がHIGHのままになり(たとえば5秒)、5秒後にPIRセンサーがLOWになり、LOW信号は新しいものに関係なく3秒間残りますもしあれば、動き。

モジュールの寸法:

センサーは人の視界から隠すのに十分コンパクトなので、装飾などに影響を与えません。サイズは32 mm x 24mmです。

レンズサイズ:

焦電センサーを囲む白いドーム構造はフレネルレンズと呼ばれ、検出範囲が広がり、不透明に見えます。直径23mmです。

アプリケーション:

• セキュリティシステム。
•• 自動ライト。
•産業用オートマトン制御。
•自動ドア。

このサイトでは、PIRセンサーを使用したプロジェクトのいくつかを見つけることができます。

典型的なPIRモジュール回路

センサーと本格的なアンプとともに完全なPIRモジュールを構築する予定の愛好家の場合、次の標準回路図を使用して、関連するPIRセンサーベースのアプリケーショントリガーに使用できます。

PIRモジュール回路

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