اساس کار حسگر مادون قرمز تشخیص و اندازه گیری نور نامرئی مادون قرمز ساطح شده از اشیاء و انسان و حیوانات است که آشکارسازهای PIR یا همان PASSIVE INFRARDE SENSOR این وظیفه را بعهده دارند.

  • عملکرد حسگر مادون قرمز

    تمامی اجسام با دمای بالاتر از ۰ مطلق از خود انرژی گرمایشی منتشر میکنند و بدلیل اینکه در طول موج امواج مادون قرمز منتشر میشود با چشم مسلح انسان قابل رویت نیست ولی برای سنسور های PIR قابل تشخیص و آنالیز خواهد بود و این سنسور ها با تشخیص و یا انعکاس اشعه مادون قرمز هر گونه تغییرات فیزیکی در محیط را تشخیص خواهند داد. در قسمت جلوی این حسگر شیئ به شکل آینه وجود دارد که اشعه ازین طریق وارد سنسور میشود. و تشکیل شده از مواد پیرو الکتریک که این مواد در اثر گرمایش تولید انژی میکند . سنسور ها مهمولا در ابعاد ۱/۴ اینچ مربع یا ۴۴ میلیمتر هستند و مواد مورد استفاده در این سنسور ها شامل
    نیترید گالیم (GaN)
    نیتریت سزیم (CsNO3)
    پلی وینیل فلوراید
    مشتقات فنیل پرییدین
    و فتالوسیانین کبالت میباشد.
    درواقع این سنسورها به عنوان بخشی ازیک مدار مجتمع IC تولید میشوند.

  • آشکار ساز حرکت مبتنی بر PIR

    سنسور PIR برای تشخیص حرکات افراد اشیاء و یا حیوانات مورد استفاده قرار میگیرند. و در مدارات اعلام سرقت یا سیستم کنترل خودکار روشنایی از اصلی ترین تجهیزات ای سیستم ها بشمار میروند. با اسامی PIR و یا PID مخفف passive infrared detector نامیده میشوند.

  • عملکرد سنسورهای مادون قرمز

    سنسورهای PIR به تشخیص و مقایسه اشعه مادون قرمز تابیده شده به آنها میپردازند که این مقایسه بسته به ویژگی هایی همچون سطوح اشیاء و درجه حرارت آنها در حال تغییر میباشد. هنگامی که جسمی در مقابل چشمی تحرک داشته باشد ، درجه حرارت آن نقطه از اتاق  باتوجه به حضور انسان و گرمای بدن او از نظر افزایش میابد و این افزایش دما به عنوان شاخص مقایسه محاسبه میشود ، سنسور pir تغییرات اشعه مادون قرمز ورودی را ولتاژ خروجی تبدیل کرده و افزایش ولتاژ خروجی نیز مبنای تشخیص قرار میگرد. اشیاء با دمای مشابه و اما سطوح متفاوت نیز ممکن است به عنوان یک الگوی منتشر کننده امواج مادون قرمز باشند.

  • مشخصات حسگر مادون قرمز

  • سنسور PIR از لنز فرسنل و به شکل آینه ای برخوردار هستند محدوده تحت پوشش اغلب pir ها ۳۰فوت و یا ۱۰ متر بوده و زاویه دید آنها نهایتا کمتر از ۱۸۰ درجه است. مدل هایی همچون pir های ۳۶۰ درجه کروی نیز در دسترس هستند و عموما روی سقف ها نصب میشوند . در برخی Pir ها لنز به صورت یک تکه ساخته میشوند که قادرند مسافتی در حدود ۱۰۰ فوت یا همان ۳۰ متر را تحت پوشش قرار دهند. در نوع دیگر حسگر های مادون قرمز که به pir های برگشت پذیر معروف هستند امکان محدود کردن پوشش لنز و انتخاب بخش های مورد نظر وجود دارد.

  • آشکار ساز تفاضلی و پیاده سازی عملی

    هنگامی که یک سنسور PIR در یک حالت تفاضلی پیکربندی میشود، به عنوان یک آشکارساز حرکتی عمل میکند. در این حالت، زمانی که یک انسان در محدوده کاری سنسور PIR تشخیص داده می شود، یک جفت پالس مکمل در پین خروجی سنسور PIR پردازش می شود. برای پیاده سازی این سیگنال خروجی و پیاده سازی عملی سیگنال تفاضلی با استفاده از یک یکسو کننده پل اصلاح شده ولتاژی به یک ترانزیستور راه انداز القا شده و با فعال کردن خروجی رله در مدارات واسط و باز شدن اتصال خروجی پالس تحریک به مراکز کنترل ارسال شده و اینگونه ورود انسان به محدوده ممنوعه تشخیص داده میشود.

  • طراحی حسگر مادون قرمز

    سنسورهای pir  اصولا به همراه دیگر قطعات بر روی برد مدار چاپی نصب شده و کار آنالیز سیگنال های ورودی را انجام میدهند و عموما بر روی سنسور های pir یک محفظه پلاستیکی محدب جهت تشخیص و آنالیز دقیق سوژه در محدوده تحت پوشش قرار میدهند که انرژی مادون قرمز ازین طریق براحتی وارد pir میشود. جنس پلاستیک محفظه از نوع مات و غیر شفاف انتخاب میشود تا از بروز خطا و شکست نور در محل Pir جلوگیری شود. در نوع دقیق تر این سنسورها گرد و غبار و حشرات ریز فیلتر شده و باعث بروز پالس خطا و هشدار بی مورد نمیشود و در اصل طول موج ۸~۱۴ میکرومتر که طول موج انرژی ساطح شده از بدن انسان است را تشخیص میدهد.

  • کاربرد های امنیتی

    هنگامی سنسور مادون قرمز به عنوان المانی از یک سیستم امنیتی بکار گرفته میشوند. خروجی pir ها معمولا فرمانده یک رله خروجی هستند و رله ها ارسال کننده پالس تحریک به سیستم مرکزی هشدار خطر هستند. در صورت نرمال بودن وضعیت این رله ها بصورت بسته عمل میکنند و در صورت فعال شدن pir و باز شدن خروجی رله از حالت nc به no مدار هشدار دهنده مرکزی واکنش نشان میدهد.

  • تعمیر و نگهداری حسگر مادون قرمز

    توصیه سازندگان سنسور مادون قرمز بر این است که مراقبت ها و سرویس های لازم جهت جلوگیری از آلارم های دروغین بطور مرتب توسط تکنسین های سیستم های امنیتی انجام شود و به گونه ای تنظیم شوند که محدوده بیشتری را تحت پوشش قرار دهند و بیاد داشته باشید که آنها اجسام پشت شیشه را نمیبینند و پنجره را به عنوان یک جسم ثابت تلقی میکنند. نور های مزاحم همچون پرتو نور خورشید و یا نور چراغ های خودرو ها در شب میتوان باعث بروز خطا در تشخیص انرژی مادون قرمز شود. حتی الامکان pir ها در مجاورت هوای گرم و یا خیلی سرد قرار ندهید و پیش از نصب آنها به راهنمای داخل رجوع کرده و از محدوده دمای کاری مجاز اطمینان حاصل کنید. جریان هوا نیز بدلیل کاهش و یا افزایش دمای محفظه پلاستیکی میتواند سنسور را در امر تشخیص انرژی های مادون قرمز با خطا مواجه کند.

  • حسگر مادون قرمز ضد حیوانات

  • در نوع پیشرفته سنسور مادون قرمز که در مصارف امنیتی بکار برده میشوند انواع سنسورهای ضد حیوانات تولید میشوند که تردد حیوانات خانگی همچون سگ و گربه را در محیط نادیده میگیرند. و  در نوع دیگر برای حافظت از محیط های بیرونی سنسوهای با قابلیت تشخیص حیوانات بکار گرفته میشوند اما به دلیل تفاوت های عمده در ساختار این سنسور ها قدرت کمتری نسبت به سنسور های فضای داخلی دارند. یکی از دلایل این عملکرد ضعیف تاثیر انرژی خورشید و دمای نا متعادل بیرونی نسبت به محیط های داخل است که در کارکرد این سنسور ها تاثیر زیادی دارد.