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Elettronica

16 gennaio 2012

Sensori di movimento PIR

Sensore di Movimento PIR

I sensori di movimento PIR servono ovviamente per rilevare il movimento di persone in una certa area.
Pur non essendo particolarmente prestanti hanno di particolare hanno che sono estremamente economici e piuttosto robusti, e permettono quindi la realizzazione di piccoli sistemi di rilevamento di presenze in modo veloce e a basso costo.

Funzionano rilevando la quantità di infrarossi emessa da un corpo in movimento. All’interno del singolo sensore che si trova in commercio vi sono in effetti due sensori separati che rilevano indipendentemente la quantità di radiazioni infrarosse emesse. I due dati raccolti vengono combinati e si annullano a vicenda quando sono identici. Se invece i due valori divergono, la risultante non sarà nulla per cui si suppone che vi sia movimento di un corpo.

Naturalmente non hanno caratteristiche tali da poter capire quanti singoli corpi sono in movimento, a che distanza precisa o se ciò che si muove è effettivamente un corpo umano o, ad esempio, un animale.
I PIR vengono tarati in fabbrica e (anche attraverso l’uso di lenti particolari) vengono venduti con caratteristiche precise di rilevamento di range di temperatura e distanza, in genere dai pochi centimetri ad alcuni metri.

Come funzionano i PIR

funzionamento pir 300x274 Sensori di movimento PIR

Le radiazioni normalmente emesse dal corpo umano hanno una lunghezza d’onda di circa 9.4um.
Tali radiazioni (infrarosse) hanno la caratteristicha di poter attraversarem seppure attenuate, alcuni materiali normalmente opachi alla luce visibile tra cui il germanio, il silicio e il poietilene.
Sfruttando questa caratteristica, vengono realizzati con finestre di silicio che raccolgono le radiazioni interessate concentrate sulla finestra attraverso una lente di Fresnell realizzata in polietilene.

Le caratteristiche della lente vengono studiate affinchè le radiazioni raccolti siano maggiori ad una certa distanza dalla finestra, tarando così in un certo modo il dispositivo che poi viene messo in commercio. Per la conversione delle radiazioni infrarosse in segnali elettrici viene sfruttato l’effetto piroelettrico di certi cristalli che generano una carica elettrostatica di superfice. Quando l’intensità della radiazione cambia, di conseguenza cambia anche la carica generata che, attraverso un FET integrato, viene amplificata.

Per ovviare alle variazioni di temperatura da trascurare, ad esempio dell’aria, o ai disturbi recati da vibrazioni o fonti di calore non interessanti generalmente vengono integrati due distinti sensori all’interno del package. I segnali dei due sensori vengono quindi elaborati internamente in modo da restituire un’uscita nulla quando entrambi vengono sottposti alla stessa variazione. Quando invece c’è un vero e proprio corpo solido che passa davanti il PIR, i due sensori variano l’uscita in modo indipendente per cui la risultante non sarà più nulla. Un ulteriore filtro sulla finestra si occupa poi di far passare solo le radiazioni interessanti al rilevamento di persone, quindi tra gli 8 e i 12 um.

Utilizzo dei PIR

Generalmente i PIR hanno bisogno di un certo tempo (da 2 a 20 secondi) per ‘stabilizzarsi’ e fornire un segnale di uscita affidabile rispetto all’ambiente in cui operano durante il quale non dovrebbero esserci disturbi di fronte al sensore. Inoltre, benchè il doppio sensore interno minimizzi i disturbi dell’ambiente è buona norma evitare applicazioni che possono essere destinate ad ambienti non completamente stabili, come luoghi in vicinanza di caloriferi, fuochi e fiamme, elementi incandescenti,fonti di disturbi elettromagnetici, ecc.
Dal punto di vista applicativo, la configurazione circuitale di un sensore PIR non è delle più semplici. Se infatti viene usato un sensore ‘nudo’ è necessario provvedere all’amplificazione del o dei segnali e quindi alla realizzazione di un comparatore per il rilevamento vero e proprio.
Per questo motivo esistono in commercio moduli anche molto piccoli con la circuitazione di base integrata che, anche se ad un costo più alto, forniscono una semplice uscita di ‘allarme’ utilizzabile ad esempio in circuiti digitali. Alcuni esempi più ‘particolari’ di tali sensori ‘integrati’ sono:

 

MODULI ZILOG ZMOTION
modulo PIR 150x150 Sensori di movimento PIR

Muniti di microcontrollore e quindi interfacciabili anche via seriale per impostarne sensitività, sleep, ecc…

 

 

 

 

MODULI MINIATURIZZATI

AMN34111 150x150 Sensori di movimento PIR

Piuttosto costosi ma estremamente piccoli e compatti.

 

 

 

 

 

APPLICAZIONI DEI PIR

Naturalmente il campo di utilizzo, una volta note le caratteristiche e i limiti del sensore, è determinato solo dalle necessità e dalla creatività del progettista.
Alcune classiche applicazioni sono:

  • Automazione dell’illuminazione
  • Automazione di sistemi di rilevamento
  • Automazione di sistemi di climatizzazione
  • Sistemi di attivazione automatica per toilet, ATM, distributori automatici, totem informativi, porte automatiche, ecc…
  • Sensori per sistemi di allarme
  • Parchimetri

 

 

Ricerche sul web che portano a questa pagina:






 
 

 
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