ultimo aggiornamento 31 marzo 2010

Che cos’è un sensore PIR?

Un Passive InfraRes sensor (Sensore a infrarossi passivo detto PIR), il cui schema a blocchi è riportato sotto

è un dispositivo elettronico che misura la luce a infrarossi (IR) irradiata dagli oggetti nel suo campo di vista.
Questi sensori PIR vengono spesso utilizzati nella costruzione di sensori di movimento. Questo in quanto viene rilevata quando una sorgente a raggi infrarossi con una certa temperatura, come ad esempio un umano, passa davanti a una sorgente a raggi infrarossi con un altro temperatura, come ad esempio un muro.
Tutti gli oggetti emettono ciò che è noto come radiazione di corpo nero. Si tratta di radiazioni infrarosse solitamente che sono invisibili all'occhio umano, ma possono essere rilevate da dispositivi elettronici progettati per un tale scopo. Il termine passivo in questo caso significa che il dispositivo PIR non emette un fascio di luce a infrarossi, ma semplicemente passivamente rileva in ingresso le radiazioni infrarosse.

http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_infrared_sensor Descrizione del sensore PIR

Il sensore

La radiazione infrarossa entra attraverso la parte anteriore del sensore, focalizzata tramite una lente detta di fresnel

Lente fresnel (1) – lente standard (2)

che, a differenza delle normali lenti, permette di avere una piccola distanza focale senza l'ingombro con uno spessore e un peso ridotto a parità di potere diottrico.
Appositamente filtrata, va a colpire il nucleo del sensore rappresentato da una piastrina di materiale piroelettrico, generalmente sotto forma di un sottile pellicola, di nitruro di gallio (GaN), nitrato di cesio (CsNO3), fluoruri di polivinile, ect.

Sensore PIR

Il sensore fa parte di un circuito integrato in cui figurano un amplificatore differenziale seguito da comparatore e altri circuiti che hanno il compito, durante le misurazioni del PIR di annullare la temperatura media del campo di vista che viene rimosso dal segnale elettrico; un aumento dell'energia IR attraverso il sensore è automaticamente cancellata e non attiverà il dispositivo. In questo modo, il dispositivo resiste a false indicazioni di cambiamento come nel caso di esposizione a vampate di illuminazione o a luce intensa che potrebbe saturare il materiale del sensore e disabilitare il sensore per altre misurazioni. Allo stesso tempo, questo dispositivo riduce al minimo l' interferenza dovuta a campi elettrici nelle vicinanze.

Rilevatore di movimento basato su PIR

Come abbiamo già detto, di fronte al sensore sono presenti delle lenti di Fresnel con il compito di concentrare la radiazione infrarossa che raggiunge il sensore piroelettrico attraverso una finestra in plastica, trasparente alle radiazioni infrarosse (ma traslucido alla luce visibile). Questo filtro impedisce inoltre, l'intrusione di polvere e/o di insetti che potrebbero oscurare il campo di visione del sensore e nel caso di insetti, generazione di falsi allarmi.
Il filtro può essere utilizzato anche per limitare le lunghezze d'onda comprese tra gli 8-14 µm più vicine alle radiazioni all'infrarosso emesse dagli esseri umani.
Il sensore è poi collegato ad un’ulteriore circuito integrato che ha il compito di interpretare i segnale in uscita dal sensore e comandare i circuiti esterni.
Sotto è visibile un esempio di circuito

Schema applicativo dell'integrato BISS0001

Il sensore utilizzato

Il sensore utilizzato in questo esempio è prodotto dalla SURE Electronics CO. Ltd ed è il modello tipo DC-SS502V110, si presenta come una scheda dalle seguenti dimensioni 50x38x30mm e di 28g di peso.

Caratteristiche sensore

Caratteristiche integrato BISS0001

Caratteristiche sensore piroelettrico

Ha un range di tensioni di alimentazione molto ampio (anche se nel nostro caso sarà utilizzato alimentandola con +5V), diverse modalità operative e due modi differenti per il segnale di uscita (uscita a livello di impulso e uscita per controllo relè)
Il modulo comprende un sensore passivo piroelettrico (PIR), e un integrato BISS0001 per l’interfaccia.
Questo modello di sensore possiede inoltre uno switch che permette di impostare alcuni parametri di funzionamento, e in particolare lo switch K2 permette di abilitare o disabilitare la fotocellula presente sul lato anteriore del sensore: quando è attivato il sensore e la luce ambiente raggiunge un certo livello, l’uscita viene disattivata e il livello rimane basso.
Nel caso invece che la fotocellula sia disattivata il sensore resta sempre attivo.
Questa funzione serve per utilizzare il sensore solamente nel periodo notturno o in un locale chiuso senza luce.
Il trimmer serve poi per regolare la sensibilità.
 

Caratteristiche del sensore

• Tensione di alimentazione: DC +3,3V oppure DC da 8V a 24V (ma può essere alimentato anche a +5V)
• Uscita proporzionale oppure per controllo relè
• Sensibilità regolabile
• Angolo di rilevamento 100°
• Range di rilevamento 3 / 4 metri
• Corrente di alimentazione 4,7 mA
• Tempo di ritenzione del livello alto 10 - 12 sec.
• Intervallo tra 2 livelli alti 2 -3 sec

Angolo e distanza di rilevazione del sensore.

Il sensore dispone sul lato posteriore di una morsettiera di collegamento con 6 pin

Pinout

ma nel nostro caso sono sufficienti tre pin: alimentazione, massa e segnale.

Si potranno utilizzare altri modelli di sensore, in questo caso occorrerà far riferimento alla documentazione allegata per determinare quali sono i pin da utilizzare.

Link utili
http://www.sureelectronics.net Sito del produttore del sensore PIR
http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=932 Link del sensore PIR