PIR čidlo, neboli pasivní infračervené čidlo (PIR zkracuje anglické "passive infrared"), je druh elektromagnetického čidla, které detekuje infračervené záření. Jedno PIR Senzor je elektronická součástka široce používaná v detekci pohybu. Dokáže snímat změny infračerveného záření (tj. tepla) z lidského těla, zvířat nebo jiných zdrojů tepla. Často se označuje jako infračervený senzor pohybu, PIR detektor nebo PIR pohybový senzor. Ve srovnání s aktivními infračervenými senzory (které potřebují vyzařovat infračervené světlo a detekovat odrazy pro snímání objektů), PIR Pohybové senzory potřebují pouze detekovat změny přirozeného tepla a nevysílají žádné signály. Díky tomu je PIR senzor energeticky úspornější a také snižuje falešné poplachy způsobené odrazem světla nebo změnami prostředí.
Jak funguje PIR čidlo?
Objekty s teplotou vyšší než absolutní nula vyzařují teplo ve formě záření, které sice člověk většinou nerozpozná, nicméně specializované zařízení jej detekovat dokáže. PIR čidlo si při instalaci zapamatuje výchozí teplotu a následně ve svém zorném poli reaguje na její změnu (tedy pohyb). Rozumět principu fungování PIR senzorů, musíme nejprve pochopit vědecký základ infračerveného záření, to znamená, že všechny objekty nad absolutní nulou budou nepřetržitě vyzařovat infračervené paprsky. PIR Senzor dokáže přesně využít tohoto přírodního jevu. Jeho jádro je speciální materiál s pyroelektrickým efektem, který dokáže snímat infračervené teplo.
Většina PIR Pohybových senzorů má dva snímací prvky umístěné vedle sebe. Když je okolní teplota stabilní, obě komponenty přijímají stejný signál a výstup PIR senzoru zůstává na nízké úrovni. Když se zdroj tepla (například lidské tělo) pohybuje v oblasti snímání, jedna součástka zaznamená změnu teploty dříve než druhá.
PIR Senzory dokáží citlivě zachytit signály pohybu tepelných zdrojů, jako jsou lidská těla a zvířata. Když dojde k pohybu, PIR Senzor dokáže reagovat v extrémně krátkém čase.
Výhody a použití PIR senzorů
PIR Senzory se díky svým mnoha výhodám široce používají v moderní elektronice a automatizaci. Lze je nalézt v různých zařízeních, jako jsou bezpečnostní alarmy, automatické osvětlení, zařízení pro chytrou domácnost, automatické dveře a prodejní automaty. Například v chytrém osvětlení se světla automaticky rozsvítí, jakmile vstoupíte do místnosti. V bezpečnostních alarmech okamžitě zachytí jakýkoli podezřelý pohyb. Pokaždé, když vidíte, že se světla automaticky rozsvítí, je velmi pravděpodobné, že infračervený senzor pohybu pracuje tiše.
Čtěte také: Efektivní správa energie na DIN lištu
Výběr a umístění PIR čidla
Při výběru čidla se dívejte na údaje dosah a úhel snímání. Detekční vzdálenost běžných PIR senzorů je obvykle 5 až 12 metrů a snímací úhel je většinou mezi 90 a 120 stupni. Stále záleží na konstrukci čočky a modelu modulu. V praktických aplikacích je výběr vhodného PIR Modulu senzoru klíčem k dosažení přesné a stabilní detekce pohybu. V neposlední řadě samozřejmě nepodceňte ani vzhled, velikost, materiál a barvu detektoru. Mezi nejkvalitnější značky patří čidla Theben, B.E.G. Luxomat, Steinel a Esylux. PIR čidlo do podhledu na dálkové ovládání je například B.E.G.
Faktory ovlivňující funkčnost a spolehlivost
Přestože jsou PIR čidla nejběžnějším typem senzoru u pohybových čidel, musíte počítat s tím, že jejich fungování není stoprocentní. Dále počítejte s tím, že PIR čidlo může jako pohyb označit i vlnění horkého vzduchu, což se děje například, pokud má senzor ve svém zorném poli výkonný zdroj tepla. Proto je vždy důležité si rozmyslet, kam detektor pohybu umístíte. Kromě tepelných zdrojů jej nesměřujte ani na ventilaci, stoupačky s teplou vodou a nehodí se ani do místnosti s podlahovým topením. Vyvarujte se také směřování PIR čidla směrem na okno nebo skleněné dveře.
V případě domácích zvířat může být řešením pořízení duálního snímače s takzvanou PET imunitou. Ten má dvě čidla, kterými snímá jak pohyb v normální výšce, tak i při zemi.
Umístění a typ čidla
V první řadě si rozmyslete, zda chcete čidlo umístit na stěnu nebo na strop. Větší montážní výška zpravidla znamená i větší detekční pole. Větší úhel snímání mají většinou stropní senzory. Stropní čidlo bude potřebovat dostatečnou výšku, aby vidělo celou místnost. Pohybové čidlo má venku široké využití, výborně se hodí při úsporném osvětlení zahrady, přístupové cesty nebo jiného nepřehledného místa okolo vašeho domu.
Tabulka: Typy PIR čidel a jejich vlastnosti
| Typ čidla | Umístění | Výhody | Nevýhody / Specifika |
|---|---|---|---|
| Standardní PIR čidlo | Stěna/Strop | Univerzální, široké použití | Náchylnost na falešné poplachy od tepla |
| Duální snímač (PET imunita) | Stěna/Strop | Ignoruje pohyb domácích zvířat | Vyšší pořizovací cena |
| Venkovní PIR čidlo | Exteriér | Odolné vůči vlhkosti a povětrnostním vlivům (IP44 a vyšší) | Vyžaduje vyšší krytí |
| Stropní senzor | Strop | Větší úhel snímání, větší detekční pole | Potřebuje dostatečnou montážní výšku |
| PIR čidlo místo vypínače | Stěna (standardní krabice) | Integrované přepínání režimů (PIR/trvale svítit) | Omezené možnosti umístění |
Venkovní instalace
Plánujete detektor umístit do exteriéru? Pamatujte, že venkovní PIR čidlo musí být dostatečně odolné vůči vlhkosti, povětrnostním vlivům a dalším podmínkám. Mělo by jít tedy o čidlo minimálně s krytím IP44.
Čtěte také: Průvodce výběrem parozábrany
Alternativy
Alternativou jsou také soumrakové spínače, které reagují na určitou úroveň intenzity světla (tedy sepnou osvětlení při setmění).
PIR senzorové moduly a jejich zapojení
Jeden PIR Senzorový modul je kompaktní jednotka, která integruje pasivní infračervený senzor s odpovídajícími elektronickými součástkami. Někteří PIR Modely senzorů jsou obzvláště oblíbené díky svému vynikajícímu výkonu a snadnému použití. Například jeden z nejoblíbenějších PIR senzorových modulů na trhu je HC-SR501. Provozní napětí většiny PIR senzorových modulů je 3 V až 5 V DC, což je velmi vhodné pro požadavky různých jednočipových mikropočítačů a elektronických systémů. Jeho výstupní signál je obvykle digitální. To znamená, že když je detekován pohyb, výstupní pin PIR Detekční senzor bude na výstupu vydávat vysokou úroveň (obvykle 3.3 V nebo 5 V); pokud není detekována, bude na nízké úrovni. Někteří PIR Moduly senzorů také podporují režim duálního spouštění nebo speciální funkci časování výstupu.
Piny a jejich funkce
Pochopení rozpoznání senzorových pinů a jejich funkcí je velmi důležité pro správné a bezpečné používání modulu. Když PIR senzor pohybu detekuje pohyb, výstup OUT vydává vysokou úroveň (3.3 V nebo 5 V). Nastavte dobu, po kterou modul po detekci pohybu vysílá signál vysoké úrovně. Nastavte detekční vzdálenost pasivního infračerveného senzoru. Poznámka: Pořadí pinů modulů různých modelů se může mírně lišit.
Optimalizace výkonu a stability
V praktických aplikacích je však výkon PIR modulů závislý nejen na samotných součástkách, ale je také významně ovlivněn rozvržením a designem desky plošných spojů. Rozumný design desky plošných spojů může účinně zlepšit odolnost modulu proti rušení, stabilitu signálu a celkový detekční účinek. Pasivní infračervené senzory jsou extrémně citlivé na slabé signály generované pohybem a změnami teploty. Elektromagnetické rušení může vážně ovlivnit jejich výkon a přesnost. Proto je dobré stínění proti elektromagnetickému rušení PIR senzorů velmi důležité. Může to pomoci minimalizovat šum a falešné spouštění. Optická čočka v PIR Modulu senzoru se používá k zaostření infračerveného signálu na snímací prvek. Fyzické uspořádání čoček a senzorů na desce plošných spojů přímo ovlivní PIR citlivost senzoru a spolehlivost detekce. Při provádění kompaktního návrhu by měly být vybrány čočky vhodného typu a polohy na základě požadavků na zorné pole daných aplikačních scénářů, aby se zlepšil výkon. Výběr jednovrstvé nebo vícevrstvé desky plošných spojů pro PIR senzorový modul má vliv na výkon i produkci.
Zapojení PIR čidla s relé
Při bastlení funkčních konstrukcí se vám může stát, že budete potřebovat arduinem spouštět motorky, světla a další spotřebiče. Kromě toho, že potřebujeme spouštět arduinem součástky, nebo zařízení, které pracují na jiném napěťovém rozsahu, než je arduiňáckých 5V na výstupu, má arduino limity i co se týče výstupního proudu. Maximální proud, který na výstupu dostaneme je 200mA, což je hodně málo. Desku arduina tak můžeme používat spíše pro regulaci, ale ne například pro pohon motorku. Jak tedy na to? Použijeme arduino pouze na to, aby nám řídilo celý obvod a od vyššího napětí, nebo vyšších proudů ho elektronicky oddělíme.
Čtěte také: Vylepšete vzhled Octavia III chromovými lištami
Relé je součástka založená na elektromagnetickém principu (elektrický proud v cívce pomocí indukce vybuzuje magnetismus a přitahuje pohyblivou kotvu, tím spíná, nebo rozpíná obvod). To co nás u reléových můstků zajímá je na jaké ovládací napětí jsou stavěny - pro arduino berte zásadně ty na 5V. Dalším parametrem je počet můstků (počet nezávisle spínaných, nebo rozpínaných kanálů). Každý můstek může jak spínat, tak rozepínat el. obvod, záleží na tom, který typ zapojení kanálu využijete.
Zapojte si obvod s PIR senzorem a jednokanálovým reléovým můstkem. Do desky arduina nahrajte program, kde v setupu nastavíte vstup pro připojení PIR senzoru. Program sleduje, jestli je senzor aktivovaný. V případě, že ano, pošle signál na pin 3 a tím sepne reléový můstek. Nezapomeňte, že reléovým můstkem spínáme externí zdroj napětí (baterka, trafo atp.).
Příklad zapojení:
- Nastavte vstup pro připojení PIR senzoru v programu Arduina.
- Program sleduje aktivaci senzoru.
- Pokud je senzor aktivovaný, pošle signál na pin 3.
- Signál sepne reléový můstek.
- Na můstku může být připojen například motorek nebo světlo.
- Přenastavte zapojení tak, aby místo spínání obvod rozpínalo.
PIR senzory se vyznačují jednoduchou strukturou, nízkou spotřebou energie a vysokou spolehlivostí, což z nich činí preferovanou volbu pro různé scénáře detekce pohybu. Světlo s čidlem samozřejmě najde i široké využití uvnitř domu, a to například na společné chodbě větších budov nebo veřejných toaletách. Pokud je to místnost určená jen k průchodu, tak PIR čidla nemusí být špatnou volbou. Pokud je to místnost, kde se bude člověk zdržovat nějakou dobu, mohly by být čidla nepraktické. Další řešení je například kombinace čidel a jednoho vypínače, který v případě potřeby sepne na trvalo.
tags: #pir #pro #spinani #svetel #pod #omitku