步驟1：什么是PIR傳感器？

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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。

步驟2：PIR有什么作用？

通常被稱為PIR的被動紅外運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。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的典型應用

1）對運動敏感的室外照明幾乎總是基于PIR。類似地，當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。

2）野生動物監(jiān)視系統(tǒng)使用PIR啟動攝像機，然后攝像機可以運行預設的時間間隔。

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，當人們進入時自動將燈打開房間，然后在房間中不再檢測到人時關閉燈光（經(jīng)過一定時間延遲后）。目標是防止因員工忘記關燈而浪費能源。

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。檢測器的響應由放大器處理，以便信號可以觸發(fā)機電繼電器或固態(tài)繼電器。該繼電器操作外部設備，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

熱釋電探測器實際上是一種壓電器件。它基于鉭酸鋰晶片，該晶片會響應入射的熱輻射而產(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，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，后者的響應與溫度輸入始終相關

步驟7：熱釋電傳感器在一段時間內(nèi)的響應

熱釋電傳感器的響應如上圖所示

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置燈的“開啟”時間或警報，并在白天關閉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”組件購買的PIR需要使用比較器或運算放大器的大量外部電路。電路設計并非易事，會帶來一些實際問題，例如運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，請避免觸摸該組件。

水分易感性

水吸收遠紅外光。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;

}

}

}
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