علم پشت حسگر حرکتی PIR: چگونه گرمای بدن انسان شناسایی میشود؟
حسگر PIR قلب هر سیستم دزدگیر است. در این مقاله علمی توضیح میدهیم که این حسگر چگونه با تشخیص تابش مادونقرمز بدن، حرکت را شناسایی میکند.
مهندس کریمی
متخصص سیستمهای امنیتی
اشعه مادونقرمز؛ امضای حرارتی هر موجود زنده
هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق (۲۷۳- درجه سانتیگراد) داشته باشد، تابش الکترومغناطیسی در طیف مادونقرمز (IR) منتشر میکند. بدن انسان با دمای حدود ۳۷ درجه، بیشترین تابش خود را در طولموج حدود ۹.۴ میکرومتر گسیل میکند. حسگر PIR دقیقاً برای شناسایی همین محدوده طراحی شده است.
PIR یعنی چه؟
PIR مخفف Passive Infrared (مادونقرمز غیرفعال) است. کلمه «غیرفعال» کلیدی است: این حسگر برخلاف رادار یا حسگر اولتراسونیک هیچ سیگنالی منتشر نمیکند، بلکه فقط تابش موجود در محیط را «میشنود». به همین دلیل مصرف برق بسیار پایینی دارد.
کریستال پیروالکتریک؛ مغز حسگر
در دل حسگر، یک ماده پیروالکتریک (معمولاً تانتالات لیتیم) قرار دارد. این ماده وقتی در معرض تغییر تابش حرارتی قرار میگیرد، بار الکتریکی کوچکی تولید میکند. نکته مهم: حسگر به «تغییر» حساس است، نه به حرارت ثابت. به همین دلیل یک شیء گرم بیحرکت آلارم ایجاد نمیکند، اما عبور یک انسان از مقابل آن، تغییر سریع تابش و در نتیجه سیگنال تولید میکند.
نقش لنز فرنل
روکش پلاستیکی روی حسگر، یک لنز فرنل است که میدان دید را به دهها ناحیه باریک (zones) تقسیم میکند. وقتی فرد از یک ناحیه به ناحیه دیگر حرکت میکند، تابش روی دو المان حسگر بهصورت متناوب میافتد و اختلاف سیگنال آنها، حرکت را قطعی میکند. این طراحی دیفرانسیلی باعث میشود تغییرات یکنواخت دمای محیط (مثل گرم شدن اتاق) آلارم کاذب ندهند.
چرا حیوانات گاهی آلارم میدهند؟
حسگرهای Pet-Immune با تنظیم هندسه نواحی لنز و آستانه سیگنال طوری طراحی میشوند که جرم حرارتی کوچک (تا ۲۵–۴۰ کیلوگرم نزدیک کف) را نادیده بگیرند اما به جرم حرارتی ایستاده انسان واکنش دهند.
جمعبندی
شناخت این اصول به شما کمک میکند حسگر را در جای درست (دور از منابع حرارتی و نور مستقیم) نصب کنید و کمترین آلارم کاذب را داشته باشید.