Para estabelecer comunicação sem fio com um dispositivo remoto, geralmente usamos ondas de rádio, radiações ópticas e às vezes ondas acústicas. Basicamente, esses tipos de comunicação sem fio mudam suas frequências. Todas essas comunicações têm frequências variáveis a partir de bandas como bandas HF, LF, VHF, UHF e assim por diante. As radiações ópticas usam infravermelho e a seção visível do espectro. As ondas acústicas usam uma parte ultrassônica do espectro de frequência e as ondas micro e milimétricas são chamadas de ondas de rádio.

Sensor infravermelho passivo

A radiação IV é a seção do espectro eletromagnético que possui comprimentos de onda menores do que as microondas e maiores do que os comprimentos de onda da luz visível. A região do infravermelho é de 0,75um a 1000um e, as ondas IR são muito pequenas para serem vistas com os olhos humanos. Se a região do comprimento de onda é de 0,75um a 3um - é chamada de infravermelho próximo, a região de 3um a 6um é chamada de médio infravermelho e, se a região for maior que 6um, é denominado infravermelho distante.

Essas radiações têm sido amplamente utilizadas em vários sensores e dispositivos eletrônicos. Desde os controles remotos de TV até os dispositivos complicados, como equipamentos de visão noturna, usam ondas infravermelhas. A seção a seguir discute sobre o Noções básicas do sensor PIR e suas aplicações .

Sensor infravermelho passivo (PIR)

O termo PIR é a forma abreviada do PassiveInfra Red. O termo “passivo” indica que o sensor não participa ativamente do processo, o que significa que ele não emite os referidos sinais IR, mas detecta passivamente as radiações infravermelhas provenientes do corpo humano nas proximidades.

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Sensor PIR

As radiações detectadas são convertidas em uma carga elétrica, que é proporcional ao nível de radiação detectado. Em seguida, essa carga é ainda melhorada por um FET embutido e alimentado ao pino de saída do dispositivo que se torna aplicável a um circuito externo para um maior acionamento e amplificação dos estágios de alarme. O alcance do sensor PIR é de até 10 metros em um ângulo de + 15o ou -15o.

A imagem abaixo mostra uma configuração típica de pinos do sensor PIR, que é bastante simples de entender as pinagens e, pode-se facilmente organizá-las em um circuito de trabalho com a ajuda dos seguintes pontos:

Configuração de Pinos de PIR

Os sensores infravermelhos passivos consistem em três pinos, conforme indicado no diagrama mostrado acima.

O pino 1 corresponde ao terminal de drenagem do dispositivo, que deve ser conectado à alimentação positiva de 5 Vcc.
O pino 2 corresponde ao terminal de origem do dispositivo, que deve ser conectado ao terminal de aterramento por meio de um resistor de 100K ou 47K. O Pin2 é o pino de saída do sensor, e o sinal IR detectado é transportado para um amplificador do pino 2 do sensor.
O pino 3 do sensor é conectado ao solo.

Princípio de funcionamento do sensor PIR

Os sensores PIR são mais complicados do que os outros sensores, pois consistem em dois slots. Esses slots são feitos de um material especial que é sensível a infravermelho. A lente de Fresnel é usada para ver se os dois slots do PIR podem ver além de alguma distância. Quando o sensor está inativo, as duas ranhuras detectam a mesma quantidade de infravermelho. A quantidade ambiente irradia do exterior, paredes ou sala, etc.

Quando um corpo humano ou qualquer animal passa, ele intercepta o primeiro slot do sensor PIR. Isso causa uma mudança diferencial positiva entre as duas bissecções. Quando um corpo humano deixa a área de detecção, o sensor gera uma mudança diferencial negativa entre as duas bissecções. O próprio sensor infravermelho é alojado em um metal hermeticamente selado para melhorar a umidade / temperatura / ruído / imunidade. Há uma janela que é feita de material de silicone normalmente revestido para proteger o elemento sensor.

Sensor PIR funcionando

Um circuito de detecção de movimento usando sensor PIR

No segmento acima, aprendemos os pinos de um sensor PIR, agora vamos prosseguir para estudar uma aplicação simples do sensor PIR. O diagrama abaixo mostra um circuito sensor PIR detector de movimento . Na presença de uma energia ou radiação IR humana, o sensor infravermelho detecta a energia e imediatamente a converte em pulsos elétricos minúsculos, o suficiente para ativar o transistor BC547 em condução e para fazer seu coletor baixar.

Circuito de detecção de movimento usando sensor PIR

Como um comparador, o IC741 é configurado - que consiste em 8 pinos. Em que o pino 3 é alocado como a entrada de referência, enquanto o pino 2 como a entrada de detecção. Quando o terminal coletor do transistor fica baixo, o potencial pin2 do IC torna-se menor do que o potencial pin3. Imediatamente torna a saída do IC alta, acionando o driver do relé que consiste em outro transistor e relé. O relé dispara e liga o dispositivo de alarme, que está conectado ao circuito.

O capacitor 100uF / 25V garante que o relé permaneça ligado mesmo após o sensor infravermelho passivo ser desligado possivelmente devido à saída da fonte de radiação. O dispositivo sensor PIR deve ser devidamente fechado em uma tampa de lente Fresnel para garantir que sua eficiência seja suficientemente aprimorada.

Projetos baseados em sensores PIR com resumos

Ao entender o uso e as limitações dos sensores, dá uma ideia clara do desenvolvimento dos projetos. Projetos de nível avançado, como SCADA, controle de lógica difusa , aquisição de dados geralmente adota sistemas embarcados e esses projetos requerem conhecimento de domínio de software, especialmente a linguagem C. Aqui, os detalhes sobre alguns projetos baseados em sensores infravermelhos passivos com descrição são fornecidos abaixo.

Sistema de abertura automática de porta com base em sensor PIR

O objetivo principal deste projeto é a abertura e fechamento de portas, em locais onde a presença de uma pessoa é obrigatória - por exemplo, hotéis, shoppings, teatros, etc. este projeto consiste em um sensor PIR que detecta a presença do corpo humano e envia pulsos para o Microcontrolador 8051 . Este microcontrolador controla o driver do motor enviando pulsos adequados para seus pinos de entrada e habilitação.

Sistema de alarme de segurança baseado em sensor PIR

A principal intenção deste projeto é fornecer segurança. Este projeto é baseado em sensor PIR com circuito integrado que gera sirene. Este sensor detecta a radiação infravermelha emitida pelos humanos e, em seguida, fornece uma saída digital. Esta saída digital é aplicada ao IC UM3561. Assim, ele gera o som quando algum corpo humano é detectado. O UM3561 IC é um ROM IC, que gera tons de multi-sirene, como sirenes de bombeiros, sirenes de ambulância, som de metralhadora e sirenes de polícia.

Robô de detecção humana usando sensor PIR

O robô de detecção humana usando o sensor PIR detecta principalmente humanos, e é baseado em um Microcontrolador de 8 bits . Um sensor infravermelho passivo usado para detectar os seres humanos e este projeto é usado principalmente para resgatar pessoas presas em escombros durante o terremoto. Basicamente, traz humanos presos sob os destroços para a superfície, salvando-os de maneira eficaz.

Controle de motor de passo baseado em sensor PIR

O principal objetivo deste projeto é controlar um motor de passo usando sensor PIR. Este projeto é baseado principalmente no tecnologia robótica . Esta tecnologia é usada principalmente para aplicações avançadas. Neste projeto, o sensor PIR interno é usado para excelente desempenho - o sensor IR é usado em sistemas de alarme contra roubo , interruptores de luz, monitoramento de presença de visitantes e robôs. Na robótica, os motores de passo são amplamente usados e oferecem rotação contínua e uma precisão incrível.

Assim, uma visão geral dos fundamentos do sensor PIR e suas aplicações foi discutida. Esses sensores são usados em muitas aplicações, como monitoramento em tempo real, incluindo saúde física, sistemas eletrônicos de segurança , etc. Além disso, para qualquer ajuda sobre este tópico ou ideias de projetos baseados em sensores , você pode entrar em contato conosco comentando na seção de comentários abaixo.

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