Pasif kızılötesi sensör

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Pasif kızılötesi bir hareket sensörü
Tipik konut/ticari PIR tabanlı hareket dedektörü (PID).

Pasif kızılötesi sensör (PIR sensörü), görüş alanındaki nesnelerden yayılan kızılötesi (IR) ışığı ölçen elektronik bir sensör'dür. En sık olarak PIR tabanlı hareket dedektörlerinde kullanılırlar. PIR sensörleri, güvenlik alarmlarında ve otomatik aydınlatma uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

PIR sensörleri genel hareketi algılar, ancak kimin veya neyin hareket ettiği hakkında bilgi vermez. Bu amaçla, bir görüntüleme IR sensörü gereklidir.

PIR sensörleri genellikle "pasif kızılötesi dedektör" için basitçe "PIR" veya bazen "PID" olarak adlandırılır. Pasif terimi, PIR cihazlarının algılama amacıyla enerji yaymadığı gerçeğini ifade eder. Tamamen nesnelerden yayılan veya yansıyan kızılötesi radyasyon (radyan ısı) algılayarak çalışırlar.

TCP/IP üzerinden lojik değer taşır. Her dedektör için ayrı ayrı kablo ihtiyacını ortadan kaldırır. Analog lojik sinyallerinin birbirlerini etkilemelerini de önler. Panel kısmında herhangi bir donanım gerektirmez.

Çalışma prensipleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Mutlak sıfır üzerinde bir sıcaklığa sahip tüm nesneler, elektromanyetik radyasyon şeklinde ısı enerjisi yayar. Kızılötesi dalga boylarında yayıldığı için bu radyasyon genellikle insan gözü tarafından görülmez, ancak bu amaç için tasarlanmış elektronik cihazlar tarafından algılanabilir.

PIR tabanlı hareket dedektörü[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir dış mekan, otomatik ışığı kontrol etmek için kullanılan bir PIR hareket dedektörü.
PIR hareket dedektörlü bir kamera kapanı.
PIR tabanlı doluluk sensörü ile donatılmış bir iç mekan ışık anahtarı[1]

İnsanların, hayvanların veya diğer nesnelerin hareketini algılamak için PIR tabanlı bir hareket dedektörü kullanılır. Hırsız alarmılarında yaygın olarak kullanılırlar ve otomatik olarak devreye giren aydınlatma sistemlerinde kullanılırlar.

İşlem[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir PIR sensörü, sensörün önündeki nesnelerin sıcaklığına ve yüzey özelliklerine bağlı olarak değişen kızılötesi radyasyon miktarındaki değişiklikleri algılayabilir.[2] Duvar gibi bir insan gibi bir nesne arka planın önünden geçtiğinde, sensörün görüş alanındaki o noktadaki sıcaklık oda sıcaklığı'ndan vücut sıcaklığı'na yükselir ve sonra tekrar geri döner. Sensör, gelen kızılötesi radyasyonda ortaya çıkan değişikliği çıkış voltajındaki bir değişikliğe dönüştürür ve bu algılamayı tetikler. Benzer sıcaklığa ancak farklı yüzey özelliklerine sahip nesneler de farklı bir kızılötesi emisyon modeline sahip olabilir ve bu nedenle onları arka plana göre hareket ettirmek de dedektörü tetikleyebilir.[3]

PIR'ler, çok çeşitli uygulamalar için birçok biçimlerde gelir. En yaygın modeller çok sayıda fresnel merceklerine veya ayna segmentine, yaklaşık 10 metre (30 fit) etkili menzile ve 180°'den daha az görüş alanına sahiptir. 360° dahil olmak üzere daha geniş görüş alanlarına sahip modeller vardır ve genellikle bir tavana takılmak üzere tasarlanmıştır. Bazı daha büyük PIR'ler, tek parçalı aynalarla yapılır ve PIR'den 30 metre (100 fit) üzerindeki kızılötesi enerjideki değişiklikleri algılayabilir. Ayrıca geniş kapsama (110° genişlik) veya çok dar "perde" kapsamına izin veren ters çevrilebilir yönlendirme aynaları ile veya kapsamı "şekillendirmek" için ayrı ayrı seçilebilen bölümlerle tasarlanmış PIR'ler de vardır.

Diferansiyel algılama[değiştir | kaynağı değiştir]

Sensör elemanlarının çiftleri, bir diferansiyel yükseltici'ye zıt girişler olarak bağlanabilir. Böyle bir yapılandırmada, PIR ölçümleri, görüş alanının ortalama sıcaklığının elektrik sinyalinden çıkarılması için birbirini iptal eder; tüm sensör boyunca IR enerjisinin artması kendi kendini iptal eder ve cihazı tetiklemez. Bu, cihazın kısa süreli ışık flaşlarına veya alan çapında aydınlatmaya maruz kalması durumunda yanlış değişim göstergelerine direnmesini sağlar. (Sürekli yüksek enerjiye maruz kalma, sensör materyallerini doyurabilir ve sensörü daha fazla bilgi kaydedemez hale getirebilir.) Aynı zamanda, bu diferansiyel düzenleme, ortak mod girişimi’ni en aza indirerek cihazın yakındaki elektrik alanlarının tetiklemesine direnmesine izin verir. Ancak, bir diferansiyel sensör çifti bu yapılandırmada sıcaklığı ölçemez ve bu nedenle yalnızca hareket algılama için kullanışlıdır.

Pratik Uygulama[değiştir | kaynağı değiştir]

PIR sensörü, diferansiyel modda yapılandırıldığında, özellikle bir hareket dedektörü cihazı olarak uygulanabilir hale gelir. Bu modda, sensörün "görüş hattı" içinde bir hareket algılandığında, sensörün çıkış pininde bir çift tamamlayıcı darbe<> işlenir. Bu çıkış sinyalini bir röle veya veri kaydedici veya Alarm cihazı alarmı gibi bir yükün pratik tetiklenmesine uygulamak için diferansiyel sinyal bir köprü doğrultucu kullanılarak doğrultulur ve bir transistörlü röle sürücü devresine verilir. Bu rölenin kontakları, PIR'den gelen sinyallere yanıt olarak kapanır ve açılır, bağlı yükü kontakları boyunca etkinleştirir ve önceden belirlenmiş kısıtlı alan içindeki bir kişinin algılanmasını onaylar.

Ürün tasarımı[değiştir | kaynağı değiştir]

PIR sensörü genellikle, sensörün kendisinden gelen sinyalleri yorumlamak için gerekli elektronikleri içeren bir baskılı devre kartı üzerine yerleştirilir. Komple montaj genellikle, sensörün izlenecek alanı kapsayabileceği bir yere monte edilmiş bir mahfaza içinde bulunur.

PIR hareket sensör tasarımı

Muhafaza genellikle kızılötesi enerjinin girebileceği plastik bir "pencereye" sahip olacaktır. Genellikle yalnızca yarı saydam görünür ışık olmasına rağmen, kızılötesi enerji pencereden sensöre ulaşabilir, çünkü kullanılan plastik şeffaf kızılötesi radyasyona sahiptir. Plastik pencere, yabancı nesnelerin (toz, böcekler, yağmur, vb.) sensörün görüş alanını engelleme, mekanizmaya zarar verme ve/veya yanlış alarmlara neden olma olasılığını azaltır. Pencere, dalga boylarını, insanlar tarafından yayılan kızılötesi radyasyona en yakın olan 8-14 mikrometre ile sınırlamak için bir filtre olarak kullanılabilir. Aynı zamanda bir odaklama mekanizması olarak da hizmet edebilir; aşağıya bakınız.

Odaklanma[değiştir | kaynağı değiştir]

Uzak kızılötesi enerjiyi sensör yüzeyine odaklamak için farklı mekanizmalar kullanılabilir.

Lensler[değiştir | kaynağı değiştir]

Plastik pencere kaplaması, kızılötesi enerjiyi sensöre odaklamak için içine kalıplanmış birden fazla yüze sahip olabilir. Her bir yüz bir Fresnel lens'tir.

Aynalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Bazı PIR'ler, kızılötesi enerjiyi odaklamak için dahili, bölümlere ayrılmış parabolik ayna'larla üretilir. Aynaların kullanıldığı yerlerde, plastik pencere kapağının içine kalıplanmış Fresnel lensleri yoktur.

Işın düzeni[değiştir | kaynağı değiştir]

Odaklanmanın bir sonucu olarak, dedektör görünümü aslında bir ışın modelidir. Belirli açılar (bölgeler) altında, PIR sensörü neredeyse hiç radyasyon enerjisi almaz ve diğer açılar altında PIR, konsantre miktarda kızılötesi enerji alır. Bu ayrım, hareket dedektörünün alan çapında aydınlatma ve hareketli nesneler arasında ayrım yapmasına yardımcı olur.

Bir kişi bir açıdan (ışın) diğerine geçtiğinde, dedektör hareket eden kişiyi yalnızca aralıklı olarak görecektir. Bu, elektronik devre tarafından bir alarmı tetiklemek veya aydınlatmayı açmak için kullanılan, hızla değişen bir sensör sinyali ile sonuçlanır. Yavaş değişen bir sinyal elektronik devre tarafından göz ardı edilir.

Bu bölgelerin sayısı, şekli, dağılımı ve hassasiyeti mercek ve/veya ayna tarafından belirlenir. Üreticiler, her uygulama için optimum hassasiyette ışın deseni oluşturmak için ellerinden gelenin en iyisini yaparlar.

Otomatik aydınlatma uygulamaları[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir aydınlatma sisteminin parçası olarak kullanıldığında, PIR'deki elektronikler tipik olarak şebeke voltajını değiştirebilen entegre bir röleyi kontrol eder. Bu, PIR'ın hareket algılandığında PIR'ye bağlı ışıkları açacak şekilde ayarlanabileceği anlamına gelir. Bu en yaygın olarak, suçluları caydırmak (güvenlik aydınlatması) veya karanlıkta anahtarlarınızı bulabilmeniz için ön kapı ışığının açılması gibi pratik kullanımlar için dış mekan senaryolarında kullanılır.

Ek kullanımlar, umumi tuvaletler, gömme kiler, koridorlar veya otomatik ışık kontrolünün yararlı olduğu herhangi bir yerde olabilir. Bu, ışıklar yalnızca ihtiyaç duyulduğunda açıldığında ve kullanıcıların alanı terk ederken ışıkları kapatmayı hatırlamalarına gerek kalmadığından enerji tasarrufu sağlayabilir.

Güvenlik uygulamaları[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir güvenlik sisteminin parçası olarak kullanıldığında, PIR'deki elektronikler tipik olarak küçük bir röle yi kontrol eder. Bu röle, hırsız alarm kontrol paneli algılama giriş bölgesine bağlı bir çift elektrik kontağı üzerinden devreyi tamamlar. Sistem genellikle, herhangi bir hareket algılanmıyorsa, röle kontağı kapalı olacak şekilde tasarlanmıştır- 'normalde kapalı' (NC) bir röle. Hareket algılanırsa röle devreyi açarak alarmı tetikler; veya bir kablonun bağlantısı kesilirse alarm da çalışacaktır.

Yerleşim[değiştir | kaynağı değiştir]

Üreticiler, yanlış alarmları önlemek için ürünlerinin dikkatli bir şekilde yerleştirilmesini tavsiye eder (yani, davetsiz bir misafirin neden olmadığı herhangi bir algılama).

PIR'leri, PIR'nin bir pencereden "göremeyeceği" şekilde monte etmeyi önerirler. Çiplerin duyarlı olduğu kızılötesi radyasyonun dalga boyu cama çok iyi nüfuz etmemesine rağmen, güçlü bir kızılötesi kaynak (örneğin bir araç farından veya güneş ışığından gelen) sensöre aşırı yüklenebilir ve yanlış alarma neden olabilir. Camın diğer tarafında hareket eden bir kişi PID tarafından "görülmez". Bu, halka açık bir kaldırıma bakan bir pencere için iyi olabilir veya bir iç bölmedeki bir pencere için kötü olabilir.

Ayrıca PIR'nin, bir HVAC menfezinin muhafazanın penceresini kaplayan plastiğin yüzeyine sıcak veya soğuk hava üfleyeceği bir konuma yerleştirilmemesi de tavsiye edilir. Havanın yayıcılığı çok düşük olmasına rağmen (çok az miktarda kızılötesi enerji yayar), plastik pencere kapağına üfleyen hava, plastiğin sıcaklığını yanlış alarmı tetikleyecek kadar değiştirebilir.

Sensörler ayrıca genellikle daha yüksek bir hassasiyet eşiği ayarlayarak veya odanın zemininin odak dışında kalmasını sağlayarak köpekler veya kediler gibi evcil hayvanları "görmezden gelmek" için tasarlanmıştır.

PIR sensörleri 10 metreye (30 fit) kadar menzile sahip olduğundan, girişin yanına yerleştirilen bir dedektör, genellikle yalnızca bir girişli odalar için gerekli olan tek şeydir.

PIR tabanlı güvenlik sistemleri, dış mekan güvenliğinde ve harekete duyarlı aydınlatmada da kullanılabilir; bir avantajı güneş enerjisiyle çalıştırılmalarına izin veren düşük güç çekişleridir.

PIR uzaktan tabanlı termometre[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir PIR devresinin uzaktaki bir nesnenin sıcaklığını ölçtüğü tasarımlar uygulanmıştır.[4] Böyle bir devrede diferansiyel olmayan bir PIR çıkışı kullanılır. Çıkış sinyali, gözlemlenecek belirli bir madde türünün IR spektrumu için bir kalibrasyona göre değerlendirilir. Bu sayede uzaktan nispeten doğru ve hassas sıcaklık ölçümleri elde edilebilir. Bir PIR termometre cihazı, gözlemlenen malzeme türüne göre kalibrasyon yapılmadan, doğrudan sıcaklık değişikliklerine karşılık gelen IR emisyonundaki değişiklikleri ölçebilir, ancak gerçek sıcaklık değerleri hesaplanamaz.

Ayrıca bkz.[değiştir | kaynağı değiştir]

Dış bağlantılat[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ Product Specification for PR150-1L/PR180-1L. Leviton. Erişim tarihi: 6 Eylül 2014. [ölü/kırık bağlantı]
  2. ^ "How Infrared motion detector components work". Non commercial research page. Glolab Corporation. 
  3. ^ "PIR sensor technology". ecosirius.com. Erişim tarihi: 1 Şubat 2014. 
  4. ^ C. F. Tsai and M. S. Young (December 2003). "Pyroelectric infrared sensor-based thermometer for monitoring indoor objects". Review of Scientific Instruments. 74 (12): 5267-5273. doi:10.1063/1.1626005.