Mendeteksi Manusia Statis dengan PIR

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Posting tersebut menjelaskan metode yang mungkin dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan sensor infra merah pasif untuk mendeteksi keberadaan manusia yang statis atau tidak bergerak. Fitur ini biasanya tidak dapat dilakukan dengan sensor PIR konvensional.

Bagaimana PIR Mendeteksi Keberadaan Manusia

Saya telah membahas banyak aplikasi detektor gerak berbasis PIR di situs web ini, namun semua aplikasi ini membutuhkan kehadiran manusia untuk terus bergerak agar PIR tetap dapat mendeteksi keberadaan mereka, ini tampaknya menjadi kelemahan besar yang mencegah unit-unit ini dari penginderaan hunian manusia yang konstan atau tidak bergerak.



Namun kekurangan yang dijelaskan di atas memiliki alasan di baliknya. Sensor PIR konvensional bekerja dengan merasakan sinyal IR dari tubuh manusia melalui beberapa slot paralel pada lensa depan mereka, dan sirkuit internalnya hanya aktif ketika sinyal IR melintasi antara slot penginderaan ini ('penglihatan').

Persilangan sinyal IR melintasi slot penginderaan memungkinkan rangkaian PIR untuk menerjemahkan info menjadi dua pulsa bolak-balik yang sesuai, yang pada gilirannya diperbaiki untuk menghasilkan tegangan pemicu pada pin keluar PIR.



PIR Tidak Dapat Mendeteksi Target Alat Tulis

Ini menyiratkan bahwa jika sumber IR tidak bergerak, itu tidak akan meminta modul PIR untuk menghasilkan pemicu apa pun di pin outputnya. Ini juga menyiratkan bahwa sinyal IR dari sumber entah bagaimana harus tetap melintasi slot deteksi PIR yang diberikan untuk memungkinkannya merasakan manusia tertentu di dalam zona tersebut.

Tampaknya tidak ada solusi langsung atau sederhana untuk ini, karena modul PIR tidak dapat dimodifikasi secara internal untuk ini, yang melumpuhkan unit dari mendeteksi keberadaan manusia yang tidak bergerak.

Namun pengamatan logis memberi tahu kita bahwa jika itu adalah sumber IR yang bervariasi yang mungkin diperlukan untuk menjaga modul PIR tetap aktif, mengapa tidak memaksa PIR itu sendiri untuk berada dalam gerakan konstan alih-alih subjek.

Konsep tersebut dapat divisualisasikan dari simulasi GIF berikut, yang menunjukkan modul PIR yang berosilasi dan manusia statis di zona pendeteksian.

Di sini kita dapat melihat bagaimana PIR yang berosilasi beradaptasi dengan masalah dan mengubah dirinya sendiri memungkinkan deteksi bahkan subjek IR statis.

Ini menjadi mungkin karena melalui pergerakannya, modul PIR mengubah sumber IR yang tidak bergerak menjadi pencitraan IR yang terus berubah di dua slot penerima.

Meskipun idenya terlihat rumit, ini sebenarnya dapat diselesaikan dengan menggunakan rangkaian motor yang dikendalikan PwM berosilasi lambat.

Kami akan mempelajari keseluruhan mekanisme dan detail rangkaian di bagian berikut.

Seperti yang telah kita bahas, modul PIR konvensional hanya mampu mendeteksi benda hidup yang bergerak dan tidak dapat mengidentifikasi target diam yang membuat aplikasinya terbatas sebagai pendeteksi gerak manusia saja.

Untuk aplikasi di mana pendeteksian motiolesss hunian manusia menjadi diperlukan dalam skenario seperti PIR konvensional dapat menjadi tidak berguna, dan mungkin memerlukan beberapa pengaturan eksternal untuk peningkatan itu sendiri.

Merancang PIR untuk Mendeteksi Target Tidak Bergerak

Pada bagian di atas kita mempelajari bahwa alih-alih membutuhkan target untuk bergerak, modul PIR dapat dengan sendirinya dipindahkan pada radius tertentu untuk mengimplementasikan deteksi target statis yang diinginkan.

Pada bagian berikut kita belajar tentang mekanisme rangkaian sederhana yang dapat digunakan dengan PIR yang dipasang di atas motor DC kecil untuk osilasi yang diusulkan.

Driver Motor Terkendali PWM / Flip Flop

Sistem pada dasarnya membutuhkan penentuan kecepatan terkontrol PWM dan pergantian flip flop untuk motor. Diagram berikut menunjukkan bagaimana fitur-fitur ini dapat dikaitkan dengan motor PIR dengan bantuan rangkaian sederhana:

Rangkaian yang ditampilkan menggunakan satu IC HEF40106 hex inverting schmitt gate IC yang mencakup 6 gerbang NOT inverter.

Gerbang N1 dan N2 dikonfigurasi untuk menghasilkan keluaran PWM yang dapat disesuaikan yang diumpankan ke gerbang N4, N5, N6 yang membentuk buffer.

Output umum dari gerbang penyangga ini diakhiri ke gerbang mosfet driver motor.

Isi PWM diatur dengan bantuan P1, yang akhirnya diterapkan ke motor yang terhubung melalui satu set kontak relai DPDT.

Kontak relai ini menentukan arah gerakan motor (searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam).

Kontak relai DPDT flip flop ini dikendalikan oleh pengatur waktu astabil yang dikonfigurasi di sekitar gerbang N3, di mana kapasitor C3 / R3 menentukan pada tingkat apa relai perlu berganti untuk memungkinkan motor mengubah arah rotasinya secara konsisten.

Desain di atas memungkinkan motor untuk melakukan gerakan osilasi lambat ke sana kemari di zona radial tertentu.

C3 dapat dipilih untuk memulai pergantian setelah setiap 5 hingga 6 detik, dan PWm dapat disetel untuk mengaktifkan gerakan motor yang sangat lamban, karena ini hanya perlu memastikan bahwa slot PIR melintasi sinyal IR dari target di secara tepat waktu.

Namun karena operasi motor lambat, output dari PIR perlu dipertahankan melalui timer OFF tunda sehingga beban yang terhubung tidak mati dan ON sementara gerakan motor secara bergantian memotong jalur IR dari tempat tinggal manusia.

Timer Tunda

Pengikut tunda tahap rangkaian timer dapat digunakan yang memastikan bahwa setiap kali keluaran PIR menghasilkan pulsa penginderaan, penundaan dari pengatur waktu diperpanjang selama 5 hingga 10 detik dan beban yang terhubung tidak pernah terputus selama proses.

Pada pengaturan di atas kita dapat melihat motor yang menerima suplai penggerak listriknya dari tahap PWM / flip flop seperti yang dibahas pada paragraf sebelumnya.

Spindel motor dapat dilihat digabungkan dengan poros horizontal di mana PIR dijepit, sedemikian rupa sehingga ketika motor bergerak, PIR mengalami perubahan gerakan radial ke sana kemari.

Saat gerakan PIR di atas diinduksi, sinyal IR dari target stasioner di zona tersebut dideteksi dalam bentuk pulsa alternatif pendek, yang dihasilkan pada pin keluaran PIR yang ditunjukkan dengan kabel biru.

Pulsa ini diterapkan di kapasitor 1000uF yang mengisi dengan setiap pulsa dan memastikan bahwa BC547 disimpan dalam mode konduksi tanpa gangguan selama proses.

Driver relai yang terdiri dari tahap BC557 merespons sinyal stabil di atas dari kolektor BC547 dan pada gilirannya membuat relai ON, selama PIR terus mendeteksi keberadaan manusia.

Dengan demikian beban relai tetap aktif terus menerus karena adanya manusia yang tidak bergerak di daerah tersebut.

Namun jika hunian manusia dihilangkan atau ketika target menjauh dari zona, tahap pengatur waktu tunda membuat relai dan beban diaktifkan selama 5 hingga 10 detik yang ditentukan setelah itu dimatikan secara permanen, sampai zona tersebut kembali ditangkap oleh sumber pancaran IR potensial.

Daftar Bagian

  • R1, R4 = 10K
  • R2 = 47 OHMS
  • P1 = POT 100K
  • D1, D2 = 1N4148
  • D3 = MUR1560
  • C1, C2 = 0.1uF / 100V
  • Z1 = 15V, 1/2 WATT
  • Q1 = IRF540
  • Q2 = BC547
  • N1 --- N6 = IC MM74C14
  • DPDT = DPST SWITCH ATAU DPDT RELAY
  • R3, C3 akan ditentukan dengan beberapa trial and error

MEMPERBARUI:

Rangkaian PIR yang dijelaskan di atas untuk mendeteksi keberadaan manusia statis dapat lebih disederhanakan dengan menggunakan rangkaian pemotong sinyal seperti yang digambarkan dalam simulasi GIF berikut:

Pemeriksaan yang cermat menunjukkan bahwa sebenarnya gerakan osilasi tidak diperlukan, motor dan bilah perajang dapat dibiarkan berputar bebas dengan menjaga kecepatan motor pada level yang lebih rendah .

Ini juga akan secara efektif menyelesaikan operasi penginderaan PIR statis yang diinginkan.

PIR yang dimodifikasi untuk mendeteksi manusia statis

Video Demo membuktikan deteksi manusia statis untuk PIR




Sebelumnya: 3 Sirkuit Sakelar Diaktifkan Suara Dijelaskan Berikutnya: 4 Sirkuit Sirene Sederhana yang Dapat Anda Bangun di Rumah