Pasywne czujniki podczerwieni są wszędzie wokół nas! Mają one tak szeroki zakres zastosowań, że niemal nie do pomyślenia jest wyobrażenie sobie bez nich codziennego, nowoczesnego życia. Czujniki te są powszechnie stosowane w czujnikach ruchu opartych na technologii PIR. Przykładem mogą być alarmy bezpieczeństwa, otwieranie drzwi, automatyczne włączniki oświetlenia, automaty sprzedające, hole windowe itp. Wyróżniają się tym, że są opłacalne, proste w użyciu i niezawodne w większości przypadków. Ten artykuł wyjaśnia czym są czujniki PIR i jaka jest ich zasada działania. Dalej wymieniono kilka zastosowań czujników, z których większość stała się powszechna w naszym codziennym życiu.

 Co to jest czujnik PIR?

Pasywny czujnik podczerwieni lub czujnik PIR jest urządzeniem elektronicznym, które wykrywa światło podczerwone promieniujące z obiektu. Tym obiektem może być człowiek lub zwierzę. Nie emituje on fal jak czujnik aktywny, ponieważ jest czujnikiem pasywnym. Zamiast tego, mierzy każdy znaczący wzrost poziomu energii w swoim polu widzenia.

Czujnik PIR jest wyposażony w materiały wrażliwe na podczerwień, które mierzą atmosferę otoczenia. Dodatnie i ujemne zmiany różnicowe mają miejsce, gdy ciepłe ciało przechodzi przez pole czujnika. Znaczne zmiany w mapie cieplnej otoczenia spowodują reakcję czujnika, w zależności od jego zastosowania.

Zastosowania czujników PIR

Oto niektóre z popularnych zastosowań czujników PIR.

1. Kontrola oświetlenia

Czujniki PIR w sterowaniu oświetleniem mogą wykryć obecność człowieka i automatycznie włączyć oświetlenie pomieszczenia. Dzięki sterowaniu oświetleniem PIR nie trzeba ręcznie obsługiwać przełącznika światła. Te sterowniki oświetlenia mają zazwyczaj pusty ekran nad włącznikiem światła.

Czujniki PIR tworzą doskonałe rozwiązanie oszczędzające energię. Robi to poprzez wyeliminowanie strat, które mogą wystąpić, gdy ludzie zapominają wyłączyć światła. Dzieje się tak, gdy opuszczają swoje domy lub biura. W dzisiejszych czasach nie jest rzadkością znalezienie czujników PIR dla wszystkich świateł zewnętrznych, świateł ogrodowych, inteligentnych opraw oświetleniowych, inteligentnych żarówek LED itp.

2. Zastosowania w inteligentnym domu i IoT.

Zainstalowanie urządzenia opartego na PIR, takiego jak czujnik ruchu PIR montowany na suficie w holu windy, wspólnych klatkach schodowych, piwnicy, korytarzu, toalecie, bankomatach, parkingu lub dowolnej innej części budynku wystarczy, aby stworzyć inteligentny dom lub inteligentne miejsce pracy.

Wraz z pojawieniem się internetu rzeczy (IoT) wiele urządzeń mechanicznych, cyfrowych i obliczeniowych o unikalnych identyfikatorach (UID) może płynnie ze sobą współdziałać. Dzięki temu dom i miejsce pracy stają się bardziej komfortowe i wydajne. Dodając do tego czujniki PIR, otwiera się ogromny świat możliwości.

Kilka z tych możliwości to m.in.

Pomiar zajętości: czujniki te wykorzystują algorytmy komputerowe z obrazów o wysokiej granulacji do zbierania anonimowych danych. Dane te mogą pochodzić od osób przebywających w budynku (zwykle w biurze lub miejscu pracy). Dane te dostarczają przydatnych informacji administratorom lub właścicielom budynków na temat wykorzystania przestrzeni, otwartych obszarów, zapewnienia lepszych dróg ewakuacyjnych i wielu innych.

Termometry zdalne: Urządzenia te wykorzystują czujniki PIR do odczytu intensywności promieniowania podczerwonego z ciała. Następnie porównuje intensywność z wartością bazową, aby wygenerować wartość liczbową reprezentującą temperaturę ciała.

Termostaty: Czujniki PIR w termostatach informują system lub urządzenie, jaka jest nastawa temperatury w pomieszczeniu. Kontrolują również, kiedy system włącza się lub wyłącza. Te urządzenia lub systemy obejmują HVAC (grzejnik, wentylator lub klimatyzator), podgrzewacze wody, lodówki, inkubatory naukowe, piece itp.

3. Wykrywanie ruchu za pomocą czujnika PIR

Pasywne czujniki ruchu na podczerwień są wyposażone w pewną formę ekranu, który jest półprzezroczysty dla światła widzialnego. Innymi słowy, ekran przepuszcza światło, ale wychwytuje żywe kształty. Technologia ta zapobiega fałszywym alarmom, które mogą wynikać z małych przeszkód, takich jak kurz.

Zespoły czujników w czujkach ruchu rejestrują ogólny przyrost podczerwieni. Mierzy również temperaturę otoczenia. Zmiana temperatury oznacza, że w pobliżu urządzenia znajduje się ciepłe ciało. Spowoduje to uruchomienie panelu alarmowego w czujniku ruchu.

Niektóre czujniki ruchu posiadają analizę chodu i rozpoznawanie wzorców. Pomaga to odfiltrować ruch człowieka od ruchów zwierząt. Inne mierzą tylko zmiany temperatury i podnoszą alarm niezależnie od tego, czy w pobliżu znajduje się ciepłe ciało.

4. System automatycznego otwierania drzwi

Systemy automatycznego otwierania drzwi są powszechne w bramach garażowych, centrach handlowych, szpitalach, bankach, kinach. Znajdują również zastosowanie w wielu budynkach użyteczności publicznej i komercyjnych. Drzwi te otwierają się, gdy ludzie zbliżą się do nich na odległość kilku stóp i zamykają się kilka sekund po tym, jak długo żadna osoba nie stoi w pobliżu. Funkcja ta jest typowa dla czujnika PIR. Wykrywa on bowiem ruch lub wyczuwa obecność ciepłego ciała. Następnie aktywuje zaprogramowaną akcję, w tym przypadku otwarcie lub zamknięcie drzwi.

Czujniki PIR w systemach automatycznego otwierania drzwi eliminują konieczność zatrudniania portiera lub odźwiernego. Kolejną zaletą instalowania tych czujników na drzwiach jest to, że znacznie zmniejszają one straty klimatyzacji w pomieszczeniu. Wynika to z faktu, że drzwi otwierają się tylko wtedy, gdy wykryją człowieka (lub ciepłe ciało). Pozostają one również zamknięte, gdy nikt w pobliżu nie aktywuje mechanizmu otwierającego.

5. System alarmowy oparty na czujniku PIR

Systemy alarmowe z czujnikami PIR dostarczają sygnały cyfrowe, które przekładają się na alarm lub syrenę. Jest to bardziej efektywny sposób zapewnienia bezpieczeństwa w domu, biurach i innych budynkach.

Czujnik PIR wykrywa nietypową aktywność w otoczeniu i wysyła sygnał do panelu alarmowego w celu przetworzenia. Czujniki PIR typu alarmowego składają się z czterech popularnych typów, w tym magnetycznych przełączników kontaktowych, urządzeń zabezpieczających przed stłuczeniem szkła, wiązki mikrofalowej, urządzeń fotoelektrycznych oraz bardziej popularnych urządzeń do wykrywania ruchu.

Niezależnie od typu, systemy alarmowe oparte na czujnikach PIR są skuteczniejszym sposobem na zabezpieczenie antywłamaniowe domu i każdego budynku.

6. Robot wykrywający człowieka z wykorzystaniem czujnika PIR

Nie wystarczy wykryć ruch człowieka tylko wtedy, gdy chcemy zapobiec włamaniu lub niepożądanemu wejściu. W niektórych przypadkach wykrycie ludzkiej obecności może być sprawą między życiem a śmiercią. Na przykład, gdy zawali się budynek, może być konieczne znalezienie kogokolwiek pod gruzami. Trzęsienia ziemi i inne katastrofy naturalne mogą pogrzebać pod gruzami tysiące ludzi.

Roboty wykrywające ludzkie ciała z czujnikami PIR umożliwiają skuteczniejsze akcje ratunkowe niż tradycyjne metody poszukiwania ciał po katastrofie Nawet w stosach szczątków ludzkie ciało emituje promieniowanie cieplne Ludzki sonda z czujnikiem PIR może wybrać te sygnały cieplne ze wszystkich kierunków Dzięki tym robotom tracimy godziny pracy w akcji ratunkowej Ponadto prawdopodobieństwo sukcesu funkcji może wzrosnąć wraz z utratą życia

7. Czujnik PIR oparty na sterowaniu silnikiem krokowym

Silnik krokowy jest bezszczotkowym silnikiem, który obraca się krok po kroku Przekształca sygnał cyfrowy w mechanizm obrotowy

Wprowadzenie czujnika PIR do systemu korzystającego z silnika krokowego automatyzuje system, co powoduje, że ruch silnika występuje tylko wtedy, gdy czujnik wykrywa ruch w pobliżu Wszystko to wydaje się skomplikowane, ale niektóre szpitale, kuchnie i łazienki działają zgodnie z tą zasadą

Niektóre aplikacje obejmują automatyczny dystrybutor pasty do zębów, ręczny dystrybutor mydła wolnego od płynów, bezdotykowy dystrybutor alkoholowy, bezdotykowy spłukiwacz toaletowy i bezdotykowy dystrybutor wody

8. Drukarka wielofunkcyjna

Drukarki wielofunkcyjne łączą możliwości drukarek, skanerów i kopiarek w jedną wydajną maszynę Niektóre z tych maszyn mają pasywne czujniki ruchu podczerwieni, które łączą wysoką niezawodność, bezbolesną integrację i materiały przyjazne dla środowiska

Niektóre funkcje czujników obejmują automatyczny podajnik dokumentów, wykrywanie pustych podajników i wykrywanie kart papieru Czujniki ruchu PIR pomagają również wykrywać wagę, co znacznie zmniejsza zużycie energii przez długi czas

9. Konferencje wideokonferencyjne

Ponieważ organizacje stają się coraz bardziej elastyczne w stosunku do strategii zdalnych, urządzenia do wideokonferencji zajmują centralne miejsce w oficjalnej działalności Urządzenia do wideokonferencji są teraz umieszczane w inteligentnych kamerach z czujnikami ruchu PIR, aby zwiększyć liczbę wirtualnych konferencji

Standardowy system wideokonferencyjny to urządzenie jednookątne, które przechwytuje obrazy i wideo z jednego punktu Z drugiej strony urządzenia kamery konferencyjnej PIR z czujnikami ruchu mają automatyczną identyfikację System umożliwia wizualne przechwytywanie obrazów i wideo Dzięki dopasowaniu i obróceniu obiektywu kamery można uchwycić dźwięk i ruch

10. Tablice cyfrowe

Cyfrowe oznakowania pokazujące zawartość multimedialną są wszędzie, szczególnie w miejscach publicznych, w tym w budynkach korporacyjnych, stacjach benzynowych, stadionach, systemach transportu, hotelach, sklepach detalicznych, restauracjach itp Niezależnie od tego, czy chodzi o reklamę, czy też o przydatną wiadomość, wyświetlacze wykorzystują energię

Na szczęście pasywny czujnik podczerwieni w cyfrowym systemie oznakowania umożliwia sterowanie włączaniem wyświetlacza poprzez wykrywanie ruchomych obiektów lub wyłączanie wyświetlacza, jeśli po ustawionym czasie nie przesuwa się Oszczędność energii przyciąga większą uwagę, często bardziej efektywną metodą reklamową

11. Automatyczne urządzenia handlowe

Tradycyjne automaty są drogie i zużywają dużo energii Dzięki nieprzerwanej pracy Koszty energii elektrycznej mogą znacznie wzrosnąć

Na szczęście nowa konstrukcja nowoczesnych automatów zawiera teraz czujnik PIR, który umożliwia pracę tylko wtedy, gdy ktoś znajdzie się z przodu Światła i inne części nie będą używane, gdy nikogo nie będzie Ponadto sprężarka w maszynie wytwarza tylko ciepło wystarczające do użycia przez cały dzień Ta nowa technologia pozwala zaoszczędzić energię i znacznie obniżyć całkowity koszt operacyjny

W automatach z czujnikami PIR istotnym elementem jest komparator, który działa jako mechanizm zapobiegający fałszywej aktywacji. Komparator ignoruje każdy obiekt, który emituje ciągłą podczerwień. Rozwiązuje to problem nieumyślnego wielokrotnego włączania automatu bez vendingu czegokolwiek.

12. Przełącznik budzenia dla wyświetlaczy i paneli LCD

Przydatnym zastosowaniem czujnika PIR jest przełącznik budzenia dla wyświetlaczy LCD i paneli, szczególnie w miejscach, gdzie zaangażowane są służby krytyczne, takie jak straż pożarna.

W takich sytuacjach ważne jest, aby informacje na panelach i monitorach były zawsze wyświetlane. Jednak może to powodować marnowanie energii i ryzyko ewentualnego wypalenia się ekranu lub komputera. Prostym rozwiązaniem jest podłączenie czujnika PIR do myszy, aby uzyskać wejścia wrażliwe na ruch. Gdy w pomieszczeniu jest ruch, pasywny czujnik podczerwieni odbiera go i aktywuje kliknięcie myszy przez tranzystor. Z kolei monitor komputera budzi się i wyświetla informacje. Gdy nie ma już żadnego ruchu, monitor wraca do trybu uśpienia.

13. Kamery IP, alarmy włamaniowe

Dzięki rozpowszechnieniu IoT, możliwe jest teraz zautomatyzowanie procesu karmienia zwierząt domowych! Nowoczesne projekty karmników dla zwierząt zawierają teraz czujniki PIR, które mogą podawać miskę o zaprogramowanych godzinach lub gdy naczynie jest puste. Równie interesujący jest fakt, że te karmniki dla zwierząt mogą łączyć się z urządzeniami mobilnymi. Dzieje się to za pośrednictwem specjalnych aplikacji, które mogą nagrywać i odtwarzać głosy właścicieli. Aplikacja wzywa zwierzaka w porze posiłku.

Kamery IP z czujnikami PIR rozpoczynają nagrywanie dopiero po wykryciu ruchu przez intruza lub kogokolwiek innego. Oszczędza energię i miejsce w pamięci, wyłączając kamerę i światło, gdy nie ma ruchu.

14. Karmnik dla zwierząt

Dzięki rozpowszechnieniu IoT, możliwe jest teraz zautomatyzowanie procesu karmienia zwierząt domowych! Nowoczesne projekty karmników dla zwierząt domowych zawierają teraz czujniki PIR, które mogą karmić miskę w zaprogramowanych czasach lub gdy naczynie jest puste. Równie interesujący jest fakt, że te karmniki dla zwierząt mogą łączyć się z urządzeniami mobilnymi. Dzieje się to za pośrednictwem specjalnych aplikacji, które mogą nagrywać i odtwarzać głosy właścicieli. Aplikacja wzywa zwierzaka w porze posiłku.

Dzięki automatycznym karmnikom właściciele zwierząt nie muszą się już zbytnio martwić o pozostawienie swoich pupili, gdy muszą wrócić do domu na dłuższy czas lub nawet gdy muszą podróżować przez kilka dni. Zachęca to również do zdrowych nawyków żywieniowych wśród zwierząt domowych.

Wniosek

Fascynujące zastosowania czujników PIR wydają się nie mieć końca. Zakres zastosowań wciąż się rozszerza wraz ze stale rosnącymi ulepszeniami konstrukcji i zdolności wykrywania. Przy wykładniczym wzroście produktów kompatybilnych z IoT, nie dziwi znaczny wzrost producentów, którzy włączają czujniki PIR do nowszych produktów, aby zapewnić lepsze wyniki.

Zasada działania czujników PIR jest prosta do zrozumienia. Korzystając z listy zastosowań w tym artykule, każdy inżynier lub student inżynierii może opracować wartościowe projekty, które obejmują te czujniki.

Jeśli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami.