Detektera statisk människa med PIR

Inlägget förklarar en metod som sannolikt kan användas för att förbättra en passiv infraröd sensorförmåga att upptäcka även en statisk eller pappersvaror. Denna funktion är normalt inte möjlig med konventionella PIR-sensorer.

Hur PIR upptäcker mänsklig närvaro

Jag har redan diskuterat många PIR-baserade rörelsedetektorapplikationer på den här webbplatsen, men alla dessa applikationer kräver att den mänskliga närvaron är konstant i rörelse för att PIR ska kunna upptäcka deras närvaro, detta verkar vara en stor nackdel som förhindrar att dessa enheter känner en konstant eller en stationär mänsklig beläggning.

Men den ovan förklarade nackdelen har en anledning bakom sig. De konventionella PIR-sensorerna fungerar genom att känna av IR-signalerna från en människokropp genom ett par parallella slitsar på deras främre lins, och dess interna kretsar aktiveras endast när IR-signalerna korsar mellan dessa avkänningsslitsar ('visioner').

Korsningen av IR-signaler över avkänningsslitsarna gör det möjligt för PIR-kretsen att översätta informationen till två motsvarande alternerande pulser, vilket i sin tur rättas till för att generera utlösningsspänningen vid PIR-utgången.

PIR kan inte upptäcka brevpapper

Detta innebär att om IR-källan är orörlig kommer den inte att be PIR-modulen att producera någon utlösare över dess utgångsstift. Det innebär också att IR-signalen från källan på något sätt bör fortsätta att korsa över de givna PIR-detekteringsplatserna för att möjliggöra för den att känna av en given människa inom zonen.

Det verkar som om det inte finns någon direkt eller enkel åtgärd för detta, eftersom PIR-modulerna inte kan modifieras internt för detta, vilket förlamar enheten från att upptäcka stationär mänsklig närvaro.

En logisk iakttagelse säger oss dock att om det är en varierande IR-källa som kan krävas för att hålla PIR-modulen aktiverad, varför inte tvinga PIR själv att vara i en konstant rörelse istället för motivet.

Konceptet kan visualiseras från följande GIF-simulering, som visar en oscillerande PIR-modul och en statisk människa i detekteringszonen.

Här kan vi se hur en oscillerande PIR anpassar sig till frågan och omvandlar sig själv för att detektera även statiska IR-motiv.

Detta blir möjligt eftersom PIR-modulen genom sin rörelse omvandlar den stationära IR-källan till en kontinuerligt föränderlig IR-avbildning över sina två mottagningsslitsar.

Även om idén ser komplex ut, kan den faktiskt enkelt lösas med en långsam oscillerande PwM-styrd motorkrets.

Vi lär oss hela mekanismen och kretsuppgifterna i följande avsnitt.

Som vi redan diskuterat kan konventionella PIR-moduler bara detektera levande föremål i rörelse och kan inte identifiera ett stationärt mål som begränsar dess tillämpning endast som en mänsklig rörelsedetektor.

För applikationer där detektering av motioless mänsklig beläggning blir nödvändig i sådana scenarier kan en konventionell PIR bli värdelös och kan kräva ett externt arrangemang för att uppgradera sig själv.

Designa PIR för att upptäcka rörliga mål

I avsnittet ovan lärde vi oss att i stället för att behöva målet vara i rörelse kan PIR-modulen själv flyttas över en given radie för att implementera önskad statisk måldetektering.

I följande avsnitt lär vi oss om en enkel kretsmekanism som kan användas med en PIR monterad över en liten likströmsmotor för de föreslagna svängningarna.

PWM / Flip Flop-styrd motorförare

Systemet kräver i princip en PWM-kontrollerad hastighetsbestämning och en flip-flop-växling för motorn. Följande diagram visar hur dessa funktioner kan tillskrivas PIR-motorn med hjälp av en enkel krets:

Den visade kretsen använder en enda IC HEF40106 hex-inverterande schmitt-grind IC som inkluderar 6 växelriktare INTE grindar.

Grindarna N1 och N2 är konfigurerade för att producera en justerbar PWM-utgång som matas till grindarna N4, N5, N6 som bildar buffertarna.

Den gemensamma utgången från dessa buffertgrindar avslutas mot porten till en motorförare.

PWM-innehållet ställs in med hjälp av P1, som slutligen appliceras på den anslutna motorn via en uppsättning DPDT-reläkontakter.

Dessa reläkontakter bestämmer motorns rörelseriktning (medurs eller moturs).

Denna flip-flop DPDT-reläkontakter styrs av en hållbar timer konfigurerad runt grinden N3, varvid kondensatorn C3 / R3 bestämmer vid vilken hastighet reläet behöver växlas för att låta motorn ändra sin rotationsriktning konsekvent.

Ovanstående konstruktion gör det möjligt för motorn att utföra den nödvändiga långsamma och framåt oscillerande rörelsen över en given radiell zon.

C3 kan väljas för att initiera övergången efter var 5: e till 6: e sekund, och PWm kan justeras för att möjliggöra en extremt trög motorrörelse, eftersom det bara behöver se till att PIR-slitsarna passerar över IR-signalerna för målet i i rätt tid.

Eftersom motordriften är långsam måste emellertid utgången från PIR upprätthållas genom en fördröjning AV-timer så att den anslutna belastningen inte slås AV och PÅ medan motorrörelsen växelvis skär genom IR-linjerna från den mänskliga beläggningen.

Fördröjningstimern

Det följande fördröjningstids kretssteg kan användas som ser till att varje gång PIR-utgången producerar den avkända pulsen förlängs fördröjningen från timern med 5 till 10 sekunder och den anslutna belastningen avbryts aldrig under processen.

I ovanstående inställningar kan vi se motorn som tar emot sin elektriska drivenhet från PWM / flip-flop-steget som diskuterats i föregående avsnitt.

Motorns spindel kan ses i kombination med en horisontell axel över vilken PIR är fastspänd, så att när PIR rör sig går PIR genom en motsvarande förändrad radiell fram och tillbaka rörelse.

Medan ovanstående PIR-rörelse induceras, detekteras IR-signalerna från ett stationärt mål i zonen i form av korta alternativa pulser, som genereras vid utgångsstiftet på PIR indikerat med den blå ledningen.

Dessa pulser appliceras över 1000uF kondensatorn som laddas upp för varje puls och ser till att BC547 hålls i ledande läge utan avbrott under processen.

Reläföraren som består av BC557-steget svarar på ovanstående stabila signal från BC547-samlaren och i sin tur håller reläet PÅ, så länge PIR fortsätter att upptäcka en mänsklig närvaro.

Reläbelastningen förblir således aktiverad kontinuerligt på grund av närvaro av en stillastående människa i området.

Men om den mänskliga beläggningen avlägsnas eller när målet rör sig bort från zonen, håller fördröjningstidsfasen reläet och belastningen aktiverad under de angivna 5 till 10 sekunder varefter den stängs av permanent tills zonen återigen fångas av en potentiell IR-källa.

Dellista

• R1, R4 = 10K
• R2 = 47 OHMS
• P1 = 100K POT
• D1, D2 = 1N4148
• D3 = MUR1560
• Cl, C2 = 0,1 uF / 100V
• Z1 = 15V, 1/2 WATT
• Q1 = IRF540
• Q2 = BC547
• N1 --- N6 = IC MM74C14
• DPDT = DPST SWITCH ELLER DPDT RELÄ
• R3, C3 bestäms av vissa försök och fel

UPPDATERING:

Ovanförklarade PIR-kretsar för att detektera statisk mänsklig närvaro kan förenklas mycket genom att använda en signalhackarkrets som avbildad i följande GIF-simulering:

En noggrann inspektion visar att det faktiskt inte behövs en oscillerande rörelse, motorn och hackarklingan kan få rotera fritt genom att hålla motorhastighet på lägre nivå .

Detta skulle också effektivt åstadkomma den avsedda statiska PIR-avkänningsoperationen.

Videodemo som visar den statiska detekteringen av människor för en PIR