步驟1：什么是PIR傳感器？

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被動(dòng)紅外傳感器是一種對(duì)象檢測(cè)傳感器。物體檢測(cè)傳感器有兩種類(lèi)型

主動(dòng)物體檢測(cè)傳感器

被動(dòng)物體檢測(cè)傳感器

物體存在傳感器和接近傳感器需要磁場(chǎng)，超聲或紅外輻射的活動(dòng)源。被動(dòng)紅外傳感器不需要任何此類(lèi)源，并且對(duì)從被檢測(cè)物體輻射的熱量做出被動(dòng)響應(yīng)。

步驟2：PIR有什么作用？

通常被稱(chēng)為PIR的被動(dòng)紅外運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)黑體輻射，所有物體都根據(jù)其相對(duì)于絕對(duì)零溫度的溫度發(fā)射黑體輻射。傳感器對(duì)以10μm（10微米或10，000nm）為中心的紅外輻射作出響應(yīng)。這是人和動(dòng)物的大概體溫。

“被動(dòng)紅外” 一詞中的“被動(dòng)” 是指人體的行為。探測(cè)器，它被動(dòng)地接收紅外輻射。接近傳感器必須主動(dòng)產(chǎn)生自己的紅外輻射，該紅外輻射會(huì)被附近的物體干擾或反射。

步驟3：原理圖符號(hào)

步驟4：PIR的典型應(yīng)用

1）對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感的室外照明幾乎總是基于PIR。類(lèi)似地，當(dāng)PIR指示人類(lèi)活動(dòng)時(shí)，安全系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)出警報(bào)或激活攝像機(jī)。

2）野生動(dòng)物監(jiān)視系統(tǒng)使用PIR啟動(dòng)攝像機(jī)，然后攝像機(jī)可以運(yùn)行預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔。

3）已開(kāi)發(fā)出使用后向PIR來(lái)檢測(cè)行人的汽車(chē)警告系統(tǒng)。

4）工業(yè)室內(nèi)照明可能會(huì)使用PIR，當(dāng)人們進(jìn)入時(shí)自動(dòng)將燈打開(kāi)房間，然后在房間中不再檢測(cè)到人時(shí)關(guān)閉燈光（經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延遲后）。目標(biāo)是防止因員工忘記關(guān)燈而浪費(fèi)能源。

步驟5：PIR的工作原理

PIR模塊包含多個(gè)組件。最可見(jiàn)的是至少15個(gè)小透鏡的陣列，這些透鏡將來(lái)自環(huán)境區(qū)域的紅外光聚焦到熱電探測(cè)器上，也稱(chēng)為熱電傳感器。檢測(cè)器的響應(yīng)由放大器處理，以便信號(hào)可以觸發(fā)機(jī)電繼電器或固態(tài)繼電器。該繼電器操作外部設(shè)備，例如燈光或警報(bào)器。

可能需要附加電路允許用戶(hù)控制PIR模塊的靈敏度以及繼電器保持閉合狀態(tài)的時(shí)間。用戶(hù)還可以設(shè)置PIR處于活動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，或者另外的光電晶體管可以在白天關(guān)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(jiǎn)介

熱釋電探測(cè)器實(shí)際上是一種壓電器件。它基于鉭酸鋰晶片，該晶片會(huì)響應(yīng)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(duì)穩(wěn)態(tài)輸入也沒(méi)有響應(yīng)，因此必須由過(guò)渡激活。這與其他類(lèi)型的光傳感器（例如紅外光電二極管）不同，后者的響應(yīng)與溫度輸入始終相關(guān)

步驟7：熱釋電傳感器在一段時(shí)間內(nèi)的響應(yīng)

熱釋電傳感器的響應(yīng)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(cè)器安裝在密封的金屬容器中，如上圖A所示。檢測(cè)器中的矩形窗口通常由硅制成，它對(duì)可見(jiàn)波長(zhǎng)不透明，但對(duì)長(zhǎng)波紅外輻射透明。

PIR中使用的熱釋電檢測(cè)器至少包含兩個(gè)極性相反的元素，串聯(lián)連接。如果溫度的突然變化對(duì)兩個(gè)元素都產(chǎn)生同等影響，則它們的響應(yīng)將相互抵消。因此，檢測(cè)器忽略了環(huán)境溫度的變化。但是，如果適當(dāng)波段中的紅外輻射源先影響一個(gè)元素，則檢測(cè)器將發(fā)出兩個(gè)極性相反的脈沖

下一步是當(dāng)輻射落在兩個(gè)元素上時(shí)顯示輸出效果

步驟9：輻射落在兩個(gè)熱電元件上時(shí)輸出的影響

頂部：在熱釋電探測(cè)器中，如果溫度變化同時(shí)影響到兩個(gè)極性相反的元件，則它們的電壓會(huì)相互抵消。

底部：如果一個(gè)元素先于另一個(gè)元素被觸發(fā)，則檢測(cè)器會(huì)發(fā)出信號(hào)

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(cè)范圍是5到10米，由板上的跳線選擇。照片中可見(jiàn)的三個(gè)引腳分別用于電源（3VDC至6VDC），接地和輸出。使用5VDC電源時(shí)，輸出可提供高達(dá)23mA的電流。該模塊在空閑狀態(tài)下的功耗僅為130μA，在活動(dòng)狀態(tài)但沒(méi)有負(fù)載時(shí)其功耗為3mA。

這種類(lèi)型的電路板仍需要額外的組件來(lái)設(shè)置燈的“開(kāi)啟”時(shí)間或警報(bào)，并在白天關(guān)閉PIR?？梢詫IR作為包含兩個(gè)元件和FET晶體管的單個(gè)組件來(lái)購(gòu)買(mǎi)，以放大信號(hào)。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(jī)”組件購(gòu)買(mǎi)的PIR需要使用比較器或運(yùn)算放大器的大量外部電路。電路設(shè)計(jì)并非易事，會(huì)帶來(lái)一些實(shí)際問(wèn)題，例如運(yùn)算放大器對(duì)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(cè)量過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題

溫度敏感性

在溫暖的天氣中，PIR視場(chǎng)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(huì)降低PIR的性能。

檢測(cè)器窗口漏洞

檢測(cè)器上的硅窗口易受污物的影響或油脂。如果沒(méi)有鏡片保護(hù)，請(qǐng)避免觸摸該組件。

水分易感性

水吸收遠(yuǎn)紅外光。因此，鏡頭或檢測(cè)器上的凝結(jié)會(huì)降低性能，并且PIR在大雨或大雪中可能無(wú)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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