PIR センサーは現代の日常生活において重要な役割を果たしています。 一貫性、使いやすさ、コスト効率などの優れた機能により、ほとんどすべての最新のデバイスに組み込まれているため、これなしで始めることは誰も想像できません。

これらのセンサーは主に防犯警報装置に使用されます。 ドア開口部、エレベーターロビー、自動販売機、オートライトスイッチなど。 さらに、これらのセンサーはさまざまな利点をもたらすため、Arduino や Raspberry などのプロジェクトにも参加しています。 ただし、この記事では、PIR センサー、その使用法、用途、動作原理について説明します。

PIRセンサーとは何ですか?

パッシブ赤外線センサーまたは PIR センサーは、動物や人体などの物体から発せられる赤外線の光の測定に役立つセンサーの一種を指します。 PIR センサーは、指定された範囲内の人間や動物の動きを検出または識別する機能を備えています。 通常、体温がゼロを超えるすべての物体は、赤外線放射の形で熱を生成します。 したがって、物体の温度が高くなるほど、放射も大きくなります。 さらに、人間の目は、これらの放射線が発する赤外線波長のため、これらの放射線を見たり観察したりすることができません。 したがって、PIR センサーは基本的に、これらの種類の赤外線を検出し感知するように作られています。 主に人感センサー装置、オートライトスイッチ、防犯警報装置などに使用されます。

PIRセンサーの動作原理

PIR センサーには 2 つの基本コンポーネントが含まれています。 これには、フレネル レンズと焦電センサーが含まれます。 センサーは円形の金属製で、その中央に長方形の結晶が入っています。

ただし、フレネル センスとは、焦電センサーを通じて赤外線信号を識別するタイプのレンズを指します。 さらに、焦電センサーはさまざまなレベルの赤外線を検出できます。

焦電センサー

焦電センサーには、長方形の 2 つのスロットを持つウィンドウが含まれています。 さらにシリコンコーティングを施しており、赤外線をそのまま透過させます。 そして、赤外線センサーの 2 つの別々の電極を備えています。 これらの電極の両方で、一方は正の出力を生成し、もう一方は負の出力を生成します。

ただし、センサー領域の動きが停止すると、両方の長方形スロットが同様の赤外線を識別し、正の出力信号がゼロになります。 動物や人間の体がセンサー領域内で動いた場合でも、最初にセンサーの半分が遮断されるだけです。 したがって、2 つの部分の間にプラスの変化が生じます。 ただし、物体が残りの半分を通過すると、逆の結果、負の出力信号が生成されます。 電圧間の変化により動きを検出します。

フレネルレンズ

フレネル レンズは基本的にセンサーの視野と視野を強化します。 光を集める能力があり、コンパクトで軽量です。 したがって、センサーのサイズは小さくても強力になります。

動物や人間の体がセンサーの検出範囲に入ると、センサーは自動的に物体からの光の赤外線波長の取得を開始します。 赤外線を感知すると自動でライトが点灯します。 ただし、物体が範囲内を通過しない場合、センサーは波を感知できず、自動的に消灯します。 したがって、波を感知して照明を切り替えるタイプのセンサーは、パッシブ IR センサー ライトと呼ばれます。 また、検出場所に物体や物体が残っている場合も常時点灯します。 ただし、人体や物体が検出場所から離れると、遅延により自動的にライトが消えます。

PIRセンサーの仕様と特徴

PIR センサーは、さまざまなタイプの仕様と機能を提供します。 それらの中には、電圧供給入力および出力が含まれるものもあります。 入力の範囲は +5 ボルト、出力電圧の範囲は 3.3 ボルトである必要があります。 人や物を検知するのではなく、しっかりと区別してくれるのです。 さらに、反復不可能な操作モードと反復可能な操作モードの両方が含まれています。 電流のドレインは 60uA 以上に維持する必要があり、検出角度は 140 度以上に維持する必要があります。 同時に、7～3mの範囲の検出距離を提供します。 デフォルトでは 2.5 秒の封鎖時間が含まれています。 動作温度が +80 ～ 20°C の場合、消費電力は 65mA の範囲内でなければなりません。

さまざまな種類の PIR センサー

パッシブ赤外線センサーには 2 つのタイプがあります。 これらのタイプには以下が含まれます。

・熱赤外線センサー

焦電 IR センサーまたは熱 IR センサーは、物体の検出に役立つ赤外線などの熱源を使用します。 これらのセンサーは処理が遅く、検出と応答時間が遅くなります。

・量子赤外線センサー

量子 IR は、その波長上に存在する写真を検出または識別するタイプのセンサーを指します。 ただし、これらの光子は熱を検出するよりも速く反応します。 このタイプのセンサーは効率的に動作し、検出と応答時間が高速です。 ただし、正確な位置を測定するには、適切かつ一定の冷却機構が必要です。

PIRセンサーの回路図説明

PIRセンサーはセキュリティシステムへの設置に最適です。 堅牢性や低コストなどの機能を備えているため、セキュリティ回路の設計での使用に最適です。 PIR センサーは、リレーとともに動作検出デバイスを作成する回路をサポートします。

モーションディテクタが人の動きを感知すると、このリレーがライトを点灯します。 モーション検出器 PIR 回路を作成するには、いくつかの基本コンポーネントが必要です。 これには、PIR センサー、5 V のリレー、BC547 トランジスタ、1N4007 ダイオード、1k オームの抵抗、電球、9 V バッテリーが含まれます。

PIRセンサーの主な用途

パッシブ赤外線センサーは、さまざまな分野のさまざまなアプリケーションやデバイスで使用されています。 これらの分野には、エレベーターロビー、屋外照明の自動切り替え、屋根付き駐車場が含まれます。 さらに、人の存在に反応して作動するガーデンライトの自動スイッチも使用されています。 人の存在を感知する機能としてショッピングモールの自動ドアにも使われています。 ここでは、PIr センサーの基本的かつ革新的な設計プロジェクトを 2 つ紹介します。

・自動ドア開閉システム

最新の革新的な自動ドアシステムは、PIRセンサーを使用して動作します。 人が自動ドアを通過すると、センサーが出力パルスを生成します。

ただし、これらのパルスはマイクロコントローラーに送られます。 モータードライバーを制御・管理するマイコンです。 入力パルスを受け取り、モータードライバーが適切に動作できるようにします。

・防犯警報システム

資産を完全に安全にする必要がある銀行や大企業は、セキュリティ システムを使用しています。 これらのシステムは PIR センサーを使用して動作します。 回路にはIC UM3561が含まれています。 集積回路の一種を指します。

この特殊な IC はデジタル信号を入力し、警察、救急車、消防団のサイレンなどの警報音を生成します。 他のセンサーと同様に、人が通過するときに人の存在を検出し、デジタル形式で出力します。 この出力は IC UM3561 に送られ、目的のサイレンが生成されます。