سنسورهای PIR یا حسگرهای حرکتی از جمله پرکاربردترین سنسورهای موجود در دنیا هستند. این سنسورها بر اساس تغییر در تابش مادون قرمز برای تشخیص حرکت استفاده می‌شوند. تابش مادون قرمز (IR) یک نوع تابش الکترومغناطیسی است که طول موج‌های بلندتری نسبت به نور مرئی دارد. همه اجسام گرم، از جمله انسان‌ها، حیوانات و حتی گیاهان، مقداری تابش مادون قرمز ساطع می‌کنند.
در این مقاله از سایت اینترنتی ایرانکمز به بررسی سنسور PIR پرداخته ایم تا اطلاعات بیشتری را در مورد این سنسور برایتان بازگو نماییم.
سنسور PIR چیست؟
سنسور PIR یا سنسور مادون قرمز غیرفعال (Passive Infrared Sensor) یک نوع سنسور الکترونیکی است که نور مادون قرمز تابش شده از اجسام در محدوده دید خود را اندازه گیری می کند. این سنسورها اغلب در تشخیص دهنده های حرکت مبتنی بر PIR استفاده می شوند. سنسورهای PIR معمولاً در آلارم های امنیتی، هشدارهای تشخیص حرکت و کاربردهای روشنایی خودکار استفاده می شوند.
سنسورهای PIR از یک مدار الکترونیکی برای تشخیص تغییرات در میزان نور مادون قرمز استفاده می کنند. این مدار معمولاً شامل دو دیود نوری مادون قرمز است که در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند. یک دیود نوری مادون قرمز به عنوان یک فرستنده عمل می کند و نور مادون قرمز را به محیط می تاباند. دیود نوری مادون قرمز دیگر به عنوان یک گیرنده عمل می کند و نور مادون قرمز بازتاب شده از محیط را دریافت می کند.
هنگامی که یک جسم در محدوده دید سنسور PIR حرکت می کند، نور مادون قرمز بازتاب شده از آن جسم تغییر می کند. این تغییر در نور مادون قرمز توسط مدار الکترونیکی سنسور PIR تشخیص داده می شود و باعث فعال شدن خروجی سنسور می شود.
*** سنسورهای PIR می توانند برای تشخیص حرکت در یک محدوده وسیع استفاده شوند. این سنسورها نسبتاً ارزان و آسان برای نصب هستند.
تاریخچه سنسور PIR
تاریخچه سنسورهای PIR به دهه 1970 باز می گردد. اولین سنسورهای PIR توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، برای تشخیص حرکت در تاریکی توسعه یافتند. این سنسورها از یک مدار الکترونیکی برای تشخیص تغییرات در میزان نور مادون قرمز استفاده می کردند.
در دهه 1980، سنسورهای PIR به طور گسترده ای در کاربردهای امنیتی مانند آلارم های حرکتی استفاده می شدند. در دهه 1990، سنسورهای PIR همچنین در کاربردهای روشنایی خودکار مانند چراغ های خیابانی و چراغ های سقفی استفاده شدند.
در دهه 2000، سنسورهای PIR به طور گسترده ای در کاربردهای صنعتی مانند کنترل دما و کنترل ورودی/خروجی استفاده شدند.
در حال حاضر، سنسورهای PIR در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شوند. این سنسورها نسبتاً ارزان و آسان برای نصب هستند و می توانند در یک محدوده وسیع حرکت را تشخیص دهند.
سنسورهای PIR اولیه دارای چندین محدودیت بودند. آنها نسبتاً بزرگ و گران بودند و حساسیت آنها به نور پس زمینه زیاد بود.
سنسورهای PIR مدرن امروزی از فناوری های پیشرفته تری استفاده می کنند که این محدودیت ها را برطرف می کند. سنسورهای PIR مدرن کوچکتر و ارزان تر هستند و حساسیت آنها به نور پس زمینه کمتر است.
سنسورهای PIR مدرن از یک یا چند سنسور مادون قرمز استفاده می کنند که در یک آرایه قرار گرفته اند. این آرایه ها به سنسورها اجازه می دهد تا حرکت را با دقت بیشتری تشخیص دهند.
سنسورهای PIR مدرن همچنین از الگوریتم های پردازش سیگنال پیشرفته ای استفاده می کنند که به آنها کمک می کند تا از فعال شدن کاذب جلوگیری کنند.
انواع سنسورهای PIR
سنسورهای PIR را می توان بر اساس عوامل مختلفی طبقه بندی کرد. برخی از عوامل رایج عبارتند از:
نوع خروجی
سنسورهای PIR می توانند خروجی های آنالوگ یا دیجیتال داشته باشند. خروجی های آنالوگ یک ولتاژ یا جریان متغیر را در پاسخ به حرکت تولید می کنند. خروجی های دیجیتال یک سیگنال منطقی را در پاسخ به حرکت تولید می کنند.
دامنه دید
سنسورهای PIR می توانند دامنه دیدهای مختلفی داشته باشند. دامنه دید به زاویه ای که سنسور می تواند حرکت را تشخیص دهد اشاره دارد.
زاویه دید
سنسورهای PIR می توانند زوایای دید مختلفی داشته باشند. زاویه دید به زاویه ای که سنسور می تواند حرکت را در آن تشخیص دهد اشاره دارد.
حساسیت
سنسورهای PIR می توانند حساسیت های مختلفی داشته باشند. حساسیت به میزان حرکتی که سنسور برای فعال شدن نیاز دارد اشاره دارد.
زمان تاخیر
سنسورهای PIR می توانند زمان تاخیرهای مختلفی داشته باشند. زمان تاخیر به مدت زمانی که سنسور پس از تشخیص حرکت فعال می ماند اشاره دارد.
در ادامه برخی از انواع خاص سنسورهای PIR آورده شده است:
سنسورهای PIR خطی
سنسورهای PIR خطی برای تشخیص حرکت در یک خط مستقیم استفاده می شوند.
سنسورهای PIR منطقه ای
سنسورهای PIR منطقه ای برای تشخیص حرکت در یک منطقه مشخص استفاده می شوند.
سنسورهای PIR چرخشی
سنسورهای PIR چرخشی برای تشخیص حرکت در یک منطقه دایره ای استفاده می شوند.
ویژگی های سنسور PIR
سنسورهای PIR دارای ویژگی های زیر هستند:
حساسیت به حرکت
سنسورهای PIR می توانند حرکت را در یک محدوده وسیع تشخیص دهند. این محدوده به عوامل مختلفی از جمله اندازه سنسور، فاصله سنسور از هدف و تنظیمات سنسور بستگی دارد.
حساسیت به نور پس زمینه
سنسورهای PIR ممکن است توسط نور پس زمینه فعال شوند. این امر می تواند باعث فعال شدن کاذب سنسور شود. سنسورهای PIR مدرن از فناوری هایی برای کاهش حساسیت به نور پس زمینه استفاده می کنند.
سرعت پاسخ
سنسورهای PIR می توانند حرکت را به سرعت تشخیص دهند. این امر آنها را برای کاربردهایی که به پاسخ سریع نیاز دارند، مانند آلارم های امنیتی، مناسب می کند.
دقت
سنسورهای PIR می توانند حرکت را با دقت بالایی تشخیص دهند. این امر آنها را برای کاربردهایی که به دقت بالای تشخیص حرکت نیاز دارند، مانند کنترل ورودی/خروجی، مناسب می کند.
پارامترهای تنظیم سنسور PIR
سنسورهای PIR دارای چندین پارامتر تنظیم هستند که می توانند بر عملکرد آنها تأثیر بگذارند. این پارامترها عبارتند از:
- حساسیت: این پارامتر تعیین می کند که سنسور تا چه حد به حرکت حساس است.
- زمان تاخیر: این پارامتر تعیین می کند که سنسور پس از تشخیص حرکت تا چه مدت فعال می ماند.
- دامنه دید: این پارامتر تعیین می کند که سنسور می تواند حرکت را در چه ناحیه ای تشخیص دهد.
- زاویه دید: این پارامتر تعیین می کند که سنسور می تواند حرکت را در چه زاویه ای تشخیص دهد.
با تنظیم صحیح این پارامترها، می توان عملکرد سنسور PIR را برای کاربردهای مختلف بهینه کرد.
مزیت های سنسور PIR
سنسورهای PIR مزایای زیادی نسبت به سایر فناوری‌های تشخیص حرکت دارند. این سنسورها:
قیمت پایین
سنسورهای PIR نسبتاً ارزان هستند. این امر آنها را برای کاربردهای مختلف مقرون به صرفه می‌کند.
نصب آسان
سنسورهای PIR معمولاً آسان برای نصب هستند. آنها معمولاً با پیچ یا نوار دو طرفه به دیوار یا سقف نصب می‌شوند.
محدوده دید وسیع
سنسورهای PIR می‌توانند حرکت را در یک محدوده وسیع تشخیص دهند. این امر آنها را برای کاربردهایی مانند نظارت بر محیط‌های بزرگ یا کنترل روشنایی در مناطق وسیع مناسب می‌کند.
کمتر در معرض فعال شدن کاذب هستند
سنسورهای PIR کمتر در معرض فعال شدن کاذب هستند. این امر به این دلیل است که سنسورهای PIR از تابش مادون قرمز برای تشخیص حرکت استفاده می‌کنند. تابش مادون قرمز توسط همه اجسام گرم ساطع میشود، بنابراین سنسور PIR نمی‌تواند توسط عواملی مانند نور پس زمینه یا تغییرات در جزئیات تصویر تحریک شود.
کم مصرف
سنسورهای PIR معمولاً کم مصرف هستند و می‌توانند در شرایط سخت محیطی نیز کار کنند.
معایب سنسور PIR
معایب سنسورهای PIR عبارتند از:
حساسیت به تغییرات دما
سنسورهای PIR به تغییرات دما حساس هستند. این امر می‌تواند منجر به فعال شدن کاذب سنسور در شرایطی مانند طلوع آفتاب یا غروب آفتاب شود.
حساسیت به حرکت حیوانات خانگی
سنسورهای PIR همچنین می‌توانند توسط حیوانات خانگی فعال شوند. این امر می‌تواند منجر به ایجاد مزاحمت یا فعال شدن کاذب سیستم‌های امنیتی شود.
محدودیت در تشخیص حرکت
سنسورهای PIR تنها می‌توانند حرکت را در یک جهت تشخیص دهند. این امر می‌تواند در کاربردهایی که نیاز به تشخیص حرکت در تمام جهات وجود دارد، محدودیت ایجاد کند.
محدودیت در تشخیص حرکت سریع
سنسورهای PIR ممکن است نتوانند حرکت سریع را به طور دقیق تشخیص دهند. این امر می‌تواند در کاربردهایی که نیاز به تشخیص حرکت سریع وجود دارد، محدودیت ایجاد کند.
در مجموع، سنسورهای PIR یک فناوری ارزشمند هستند که می‌توانند در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده شوند. با این حال، مهم است که از معایب سنسورهای PIR نیز آگاه باشید تا بتوانید از آنها به طور موثر استفاده کنید.
در ادامه چند نکته برای کاهش معایب سنسورهای PIR آورده شده است:
- سنسور PIR را در مکانی نصب کنید که از تغییرات دما محافظت شود.
- سنسور PIR را در ارتفاعی نصب کنید که از دید حیوانات خانگی خارج باشد.
- از سنسورهای PIR با دامنه دید وسیع استفاده کنید تا حرکت در تمام جهات را تشخیص دهند.
- از سنسورهای PIR با سرعت پاسخ بالا استفاده کنید تا حرکت سریع را به طور دقیق تشخیص دهند.
کاربرد های سنسور PIR
سنسورهای PIR در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شوند. کاربردهای رایج سنسورهای PIR عبارتند از:
آلارم های امنیتی
سنسورهای PIR معمولاً در آلارم های امنیتی برای تشخیص حرکت استفاده می شوند. هنگامی که یک جسم در محدوده دید سنسور PIR حرکت می کند، سنسور فعال می شود و یک سیگنال هشدار را ارسال می کند.
هشدارهای تشخیص حرکت
سنسورهای PIR همچنین می توانند برای ایجاد هشدارهای تشخیص حرکت استفاده شوند. این هشدارها می توانند برای اهداف مختلفی مانند آگاه کردن افراد از حضور افراد در یک منطقه یا فعال کردن سایر سیستم ها استفاده شوند.
روشنایی خودکار
سنسورهای PIR می توانند برای روشنایی خودکار چراغ ها استفاده شوند. هنگامی که یک جسم در محدوده دید سنسور PIR حرکت می کند، سنسور فعال می شود و چراغ ها را روشن می کند. این امر می تواند برای صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود ایمنی استفاده شود.
کنترل دما
سنسورهای PIR می توانند برای کنترل دما استفاده شوند. به عنوان مثال، سنسورهای PIR می توانند برای کنترل سیستم های تهویه مطبوع یا گرمایشی استفاده شوند.
کنترل ورودی/خروجی
سنسورهای PIR می توانند برای کنترل ورودی/خروجی استفاده شوند. به عنوان مثال، سنسورهای PIR می توانند برای کنترل درب ها یا پنجره ها استفاده شوند.
در ادامه چند مثال خاص از کاربردهای سنسورهای PIR آورده شده است:
- در خانه ها، سنسورهای PIR اغلب برای روشنایی خودکار چراغ ها در راهروها، ورودی ها و سایر مناطق استفاده می شوند.
- در فروشگاه ها، سنسورهای PIR اغلب برای فعال کردن هشدارهای دزدی استفاده می شوند.
- در کارخانه ها، سنسورهای PIR اغلب برای کنترل ایمنی کارگران استفاده می شوند.
- در مزارع، سنسورهای PIR اغلب برای نظارت بر حیوانات استفاده می شوند.
نحوه عملکرد سنسور PIR
سنسورهای PIR از یک ماده پیرالکتریک استفاده می کنند که می تواند تغییر در تابش مادون قرمز را تشخیص دهد. این ماده معمولاً یک کریستال کوارتز است که در یک میدان الکتریکی قرار گرفته است.
سنسور PIR شامل دو سنسور مادون قرمز است که در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند. یک سنسور به عنوان فرستنده عمل می کند و نور مادون قرمز را به محیط می تاباند. سنسور دیگر به عنوان گیرنده عمل می کند و نور مادون قرمز بازتاب شده از محیط را دریافت می کند.
هنگامی که یک جسم در محدوده دید سنسور PIR حرکت می کند، نور مادون قرمز بازتاب شده از آن جسم تغییر می کند. این تغییر در نور مادون قرمز توسط ماده پیرالکتریک تشخیص داده می شود و باعث ایجاد یک سیگنال خروجی می شود.
این سیگنال خروجی توسط یک مدار الکترونیکی پردازش می شود و در صورت تشخیص حرکت، یک سیگنال هشدار یا کنترل صادر می شود.
سنسورهای PIR از دو اصل اساسی برای تشخیص حرکت استفاده می کنند:
- تابش گرمایی: همه اجسام دارای تابش گرمایی هستند. تابش گرمایی یک نوع تابش الکترومغناطیسی است که در طول موج های مادون قرمز منتشر می شود.
- تفاوت دما: اجسام گرمتر تابش گرمایی بیشتری نسبت به اجسام سردتر ساطع می کنند.
هنگامی که یک جسم در محدوده دید سنسور PIR حرکت می کند، تابش گرمایی آن جسم در مقایسه با تابش گرمایی محیط تغییر می کند. این تغییر در تابش گرمایی توسط سنسور PIR تشخیص داده می شود و باعث فعال شدن خروجی سنسور می شود.
چرا دوربین های مداربسته از سنسور PIR استفاده می شود؟
دوربین های مداربسته از سنسور PIR استفاده می کنند تا دقت تشخیص حرکت را بهبود بخشند، فعال شدن کاذب را کاهش دهند و عمر باتری را افزایش دهند.
چرا در دوربین های مداربسته تحت شبکه و دوربین های بی سیم از سنسور PIR استفاده میشود؟
در دوربین مداربسته تحت شبکه و دوربین بی سیم از سنسور PIR استفاده می شود تا دقت تشخیص حرکت را بهبود بخشد. سنسورهای PIR می توانند حرکت را در یک محدوده وسیع تشخیص دهند و کمتر در معرض فعال شدن کاذب قرار می گیرند.
در دوربین مداربسته سنتی، تشخیص حرکت معمولاً با استفاده از تشخیص تصویر انجام می شود. این روش می تواند دقت بالایی داشته باشد، اما همچنین می تواند منجر به فعال شدن کاذب شود. این امر به این دلیل است که تشخیص تصویر می تواند توسط عواملی مانند نور پس زمینه، تغییرات در جزئیات تصویر و حرکت حیوانات خانگی یا سایر عوامل محیطی تحریک شود.
سنسورهای PIR مزایای زیر را نسبت به تشخیص تصویر دارند:
- کمتر در معرض فعال شدن کاذب هستند.
- می توانند حرکت را در یک محدوده وسیع تشخیص دهند.
با استفاده از سنسور PIR، دوربین های مداربسته تحت شبکه و دوربین های بی سیم می توانند دقت تشخیص حرکت را بهبود بخشند و فعال شدن کاذب را کاهش دهند. این امر می تواند به بهبود امنیت و همچنین کاهش هزینه های نگهداری دوربین مداربسته کمک کند.
چرا در دوربین های مداربسته خورشیدی از سنسور PIR استفاده می شود؟
در دوربین های مداربسته خورشیدی از سنسور PIR استفاده می شود تا عمر باتری دوربین را افزایش دهد. دوربین های مداربسته خورشیدی از انرژی خورشیدی برای تامین برق خود استفاده می کنند. با استفاده از سنسور PIR، دوربین مداربسته خورشیدی می تواند فقط در صورت تشخیص حرکت، شروع به ضبط ویدیو کند. این امر می تواند به کاهش مصرف انرژی دوربین کمک کند و عمر باتری دوربین را افزایش دهد.
