A la publicació s’explica un mètode que probablement es pot utilitzar per millorar el sensor passiu d’infrarojos capaç de detectar fins i tot una presència humana estàtica o de papereria. Aquesta característica normalment no és possible amb els sensors PIR convencionals.
Com PIR detecta la presència humana
Ja he comentat moltes aplicacions de detectors de moviment basades en PIR en aquest lloc web, tot i que totes aquestes aplicacions requereixen que la presència humana estigui en moviment constant per tal de mantenir el PIR detectant la seva presència, sembla que és un gran inconvenient que impedeix que aquestes unitats detectin una ocupació humana constant o estacionària.
No obstant això, l'inconvenient explicat anteriorment té un motiu darrere. Els sensors PIR convencionals funcionen detectant els senyals IR d'un cos humà a través d'un parell de ranures paral·leles a la lent frontal, i els seus circuits interns només s'activen quan els senyals IR es creuen entre aquestes ranures sensorials ('visions').
L’encreuament de senyals IR a través de les ranures de detecció permet al circuit PIR traduir la informació en dos impulsos alternatius corresponents, que al seu torn es rectifica per generar la tensió d’activació al pin de sortida del PIR.
PIR no pot detectar objectius de papereria
Això implica que si la font IR és immòbil, no demanarà al mòdul PIR que produeixi cap activador a través del seu pin de sortida. També implica que el senyal IR de la font hauria d’alguna manera continuar creuant les ranures de detecció de PIR donades per tal de permetre que detecti un determinat ésser humà dins de la zona.
Sembla que no hi ha cap remei directe ni senzill, perquè els mòduls PIR no es poden modificar internament per a això, cosa que paralitza la unitat de detectar presència humana estacionària.
Tanmateix, una observació lògica ens indica que si és una font IR variable que es pot requerir per mantenir activat el mòdul PIR, per què no obligar el propi PIR a estar en moviment constant en lloc del subjecte.
El concepte es pot visualitzar a partir de la simulació GIF següent, que mostra un mòdul PIR oscil·lant i un ésser humà estàtic a la zona de detecció.
Aquí podem veure com un PIR oscil·lant s’adapta al problema i es transforma permetent detectar fins i tot subjectes IR estàtics.
Això es fa possible perquè a través del seu moviment el mòdul PIR transforma la font IR estacionària en una imatge IR canviant contínuament a través de les seves dues ranures receptores.
Tot i que la idea sembla complexa, en realitat es pot resoldre simplement mitjançant un circuit de motor amb oscil·lació lenta de PwM.
Aprendrem tot el mecanisme i els detalls del circuit a les seccions següents.
Com ja hem comentat, els mòduls PIR convencionals són capaços de detectar només objectes vius en moviment i no poden identificar un objectiu estacionari que fa que la seva aplicació sigui limitada només com a detector de moviment humà.
Per a les aplicacions en què la detecció de l'ocupació humana sense motiol es fa necessària en aquests escenaris, un PIR convencional pot esdevenir inútil i pot requerir alguna disposició externa per actualitzar-se.
Disseny de PIR per detectar objectius immòbils
A la secció anterior hem après que, en lloc de necessitar que l'objectiu estigui en moviment, el mòdul PIR es pot moure per un radi determinat per implementar la detecció de l'objectiu estàtic desitjat.
A les seccions següents es descriu un mecanisme de circuit senzill que es pot utilitzar amb un PIR muntat sobre un petit motor de corrent continu per a les oscil·lacions proposades.
El controlador de motor controlat PWM / Flip Flop
El sistema bàsicament requereix una determinació de velocitat controlada per PWM i un canvi de xancla per al motor. El següent diagrama mostra com es poden atribuir aquestes característiques al motor PIR amb l'ajut d'un circuit senzill:
El circuit mostrat utilitza un IC IC HEF40106 hexagonal que inverteix la porta schmitt que inclou 6 portes NO inversores.
Les portes N1 i N2 estan configurades per produir una sortida PWM ajustable que s’alimenta a les portes N4, N5, N6 que formen els amortidors.
La sortida comuna d’aquestes portes de memòria intermèdia s’acaba a la porta d’un mosfet de controlador de motor.
El contingut PWM es defineix amb l'ajuda de P1, que finalment s'aplica al motor connectat mitjançant un conjunt de contactes de relés DPDT.
Aquests contactes de relé determinen la direcció del moviment del motor (en sentit horari o antihorari).
Aquest contacte de relé DPDT de flip flop està controlat per un temporitzador astable configurat al voltant de la porta N3, en el qual el condensador C3 / R3 determina a quina velocitat el relé ha de canviar per tal de permetre al motor canviar la seva direcció de rotació de manera constant.
El disseny anterior permet al motor executar el moviment oscil·lant lent i enrere requerit a través d’una zona radial determinada.
Es pot seleccionar C3 per iniciar el canvi després de cada 5 a 6 segons, i el PWm es pot ajustar per permetre un moviment motor extremadament lent, perquè només cal assegurar-se que les ranures del PIR creuen sobre els senyals IR del blanc a de manera oportuna.
Tanmateix, atès que el funcionament del motor és lent, la sortida del PIR haurà de mantenir-se mitjançant un temporitzador d’aturada de retard perquè la càrrega connectada no s’activi i s’encengui mentre el moviment del motor talla alternativament les línies IR des de l’ocupació humana.
El temporitzador de retard
El següent etapa del circuit del temporitzador de retard es pot utilitzar, que assegura que cada vegada que la sortida PIR produeix el pols detectat, el retard del temporitzador s’allarga de 5 a 10 segons i la càrrega connectada mai s’interromp durant el procés.
A la configuració anterior podem veure el motor que rep el seu subministrament d’accionament elèctric des de l’etapa PWM / flip flop, tal com s’ha comentat al paràgraf anterior.
El fus del motor es pot veure unit a un eix horitzontal sobre el qual es fixa el PIR, de manera que quan el motor es mou, el PIR passa per un moviment radial que canvia corresponentment.
Tot i que s’indueix el moviment PIR anterior, els senyals IR des d’un objectiu estacionari de la zona es detecten en forma de polsos alterns curts, que es generen al pin de sortida del PIR indicat amb el fil blau.
Aquests polsos s’apliquen al condensador 1000uF que es carrega amb cada impuls i assegura que el BC547 es mantingui en mode de conducció sense interrupcions durant el procés.
El controlador de relés format per l’etapa BC557 respon al senyal estable anterior del col·lector BC547 i, al seu torn, manté el relé activat, sempre que el PIR segueixi detectant una presència humana.
La càrrega del relé es manté activada contínuament a causa de la presència d’un ésser humà estacionari a la zona.
Tanmateix, en cas que s’elimini l’ocupació humana o quan l’objectiu s’allunyi de la zona, l’etapa del temporitzador de retard manté el relé i la càrrega activats durant els 5 a 10 segons estipulats després dels quals s’apaga definitivament, fins que la zona es torna a capturar per una font potencial que emana IR.
Llista de peces
- R1, R4 = 10K
- R2 = 47 OHMS
- P1 = 100.000 POT
- D1, D2 = 1N4148
- D3 = MUR1560
- C1, C2 = 0,1uF / 100V
- Z1 = 15V, 1/2 WATT
- Q1 = IRF540
- Q2 = BC547
- N1 --- N6 = IC MM74C14
- DPDT = COMMUTADOR DPST O RELÈ DPDT
- R3, C3 haurà de ser determinat per alguna prova i error
ACTUALITZACIÓ:
El circuit PIR explicat anteriorment per detectar la presència estàtica humana es pot simplificar molt mitjançant l'ús d'un circuit de tall de senyal tal com es mostra a la simulació GIF següent:
Una inspecció acurada demostra que, en realitat, no es requereix un moviment oscil·latori, es pot permetre que el motor i la fulla de l’helicòpter girin lliurement mantenint la velocitat del motor a un nivell inferior .
Això també aconseguiria eficaçment l'operació de detecció PIR estàtica prevista.
Demostració de vídeo que demostra la detecció estàtica humana d'un PIR
Anterior: S'han explicat 3 circuits de commutació activats per so Següent: 4 circuits de sirena senzills que podeu construir a casa
