PIR یا سنسور مادون قرمز پسیو چیست؟

PIR چشمی دزدگیر اعلام سرقت اماکن

PIR ها یا سنسورهای مادون قرمز پسیو، وسایل الکترونیکی هستند که تشعشعات مادون قرمز IR از اجسام و اهداف را در میدان دیدش اندازه گیری می کنند. معمولا این سنسورها را با نام ” سنسورهای  PIR” و یا رادار دزدگیر یا اعلام سرقت اماکن در بازار می شناسند که از مخفف شده عبارت Passive Infra Red است. در سیستم‌های اعلام سرقت و دوربین های مداربسته به طور وسیع از سنسورهای حرکتی استفاده می شود. هر جسمی که دمای آن بالاتر از صفر مطلق یا ۲۷۳ درجه زیر صفر باشد از خودش یک انرژی از جنس امواج نوری منتشر می‌کند.

.

میزان این انرژی که از جسم منتشر می‌شود به عوامل زیر وابستگی دارد:

  • اختلاف دمای سطح جسم با دمای محیط
  • میزان دمای خود جسم
  • میزان انعکاس نور از جسم
  • ابعاد فیزیکی جسم مورد نظر
  • میزان تولید انرژی داخلی (فعالیت و متابولیسم) و طول موج این نور وابسته به دمای جسم می‌باشد.

بخش زیادی از این انرژی که از جسم تابش می‌کند، از نوع مادون قرمز است که مربوط به بخش نامریی طیف امواج الکترومغناطیس می‌باشد. در یک دفتر کار اداری معمولی سطح تمام اجسام، دیوارها، کف، چراغ‌ها و ….. نور مادون قرمز از خود منتشر می کنند. از آنجا که دمای سطح اجسام اطراف با دمای محیط به هم نزدیک می‌باشد هر دو تقریباً در یک طول موج انتشار قرار دارند و بنابراین هنگامی که کسی در اتاق حضور ندارد و یا حرکت نمی‌کند، الگوی انتشار این انرژی از جهت قدرت و جهت ثابت است. در واقع در ساختار آن یک مدار تفاضلی استفاده شده که این کار را مقدور می سازد. حال اگر فردی به محل نصب سنسور های دزدگیر اماکن وارد شود باعث می شود تا این الگو به دو شکل به هم بریزد. بدن فرد بین انعکاس و انتشار امواج توسط محیط مانع ایجاد می‌کند.

و همچنین بدن فرد انرژی مادون قرمز خود را می‌تابد که باعث افزایش میزان این انرژی در اتاق می‌شود. در صورتی که او حرکت کند به میزان قابل توجهی روی برخی از اجسام سایه ایجاد می‌کند و روی برخی دیگر از اجسام اثر تقویت کننده دارد. همچنین در منطقه‌ ای که انرژی مادون قرمز افزایش یافته است دما نیز بالاتر می‌رود. سنسورهای مادون قرمز تغییراتی که به واسطه حضور فرد در میزان انرژی در محیط ایجاد می‌شود را تشخیص می‌دهند. و شامل بخش‌های زیر می‌باشند.

  1. سنسوری که نسبت به نور مادون قرمز IR دریافتی عکس‌العمل‌ خاص خود را نشان می‌دهد و آن را به میکرو ولت تبدیل می‌کند
  2. یک لنز که اطمینان می‌دهد نور مادون قرمز از مناطق مجزایی که از هم فاصله دارند و از بین آن‌ها نوری دریافت نمی‌شود گرفته می‌شود
  3. یک مدار الکترونیکی که تغییرات ولتاژ ناشی از انرژی مادون قرمز که به دلیل حرکت جسم در مقابل زون‌ها می‌باشد را در یک زمان معین اندازه می‌گیرد و نسبت به آن عکس‌العمل نشان می‌دهد
  4. سنسور مادون قرمز فقط به دمای ناشی از بدن انسان یا حیوان خونگرم که در محدود۸-۱۴ mm  است، عکس‌العمل نشان می‌دهد و طول موج‌های دیگر انرژی مادون قرمز مربوط به چراغ‌ها، نور خورشید، تجهیزات گرم کننده و غیره را به منظور کاهش نویز جهت تشخیص حضور یک فرد در محدوده خود را حذف می‌کند

سنسور اصلی یک PIR، یک قطعه فوق‌العاده حساس نسبت به نور مادون قرمز است که داخل یک کپسول کاملاً بسته قرار گرفته است. هر نور مادون قرمزی که به سطح سنسور بتابد در مشخصات الکتریکی سنسور تغییر ایجاد می‌کند. این تغییر توسط یک مدار الکترونیکی آشکار گردیده، تقویت شده و می‌تواند منجر به بروز یک آلارم در خروجی PIR شود. بالا رفتن تکنولوژی PIR منجر به اضافه کردن مزایا یا جبران‌سازی در بخش‌های زیر گردیده است.

.

مشخصات پس‌زمینه

۱) دمای سطوح غیر مهم
۲) شدت تغییرات لازم برای فعال شدن آلارم
۳)  طول زمان لازم برای تغییرات
۴) یکسان کردن اثر تغییرات در تمام زاویه دید

.

مشخصات هدف:

  • طول موج مادون قرمز تولید شده توسط تجهیزات معمولی درون اتاق در دمای C۱۲ برابر mm۱ ، نور خورشید mm ۲٫۷ و یک انسان mm ۱۰-۱۴ یا بیشتر است.
  • ابعاد واقعی جهت تحریک آلارم و حذف اثر پرسپکتیو ( یک حیوان کوچک در نزدیکی PIR اثر یک انسان در فاصله دورتر را دارد.)
  • اختلاف دمای بین انسان و سطوح گرمازای دیگر
  • سرعت جابجا شدن در مقابل PIR
  • تمام سنسورهای PIR برای تشخیص حرکت از یک مفهوم اختلاف بین حضور و عدم حضور استفاده می‌کنند که سبب می‌شود بین حضور یک انسان با امواج RFI و EMI منتشره از منابع دیگر تفکیک قائل شود.

برای رسیدن به این نتیجه صفحه سفید رنگ مقابل سنسور دارای الگویی است که تحت زاویای خاصی امواج مادون قرمز از فرد مقابل دستگاه به سنسور نمی‌رسد اما تحت زوایای دیگر این نور مستقیماً به سنسور می‌رسد. برای واضح‌تر شدن مسئله شما فرض کنید که یک ورقه کاغذ که در آن سوراخ‌هایی با فواصل معینی تعبیه شده است مقابل چشم خود قرار داده‌اید در این حالت اگر فردی از مقابل شما عبور کند در بعضی از محل‌ها یا زوایا او را نمی‌بینید اما در برخی دیگر از زوایا او را می‌توانید مشاهده کنید. زوایایی که در آن‌ها فرد را نمی‌بینید زون مرده و زوایای دیگر را زون نامیده می شود.
به عبارت دیگر وقتی فرد در یک زون مرده قرار می‌گیرد نور تابشی از بدن او به سنسور نمی‌رسد ولی وقتی در مقابل یک زون قرار می‌گیرد گرمای تابشی بدن او توسط لنز محسوس می‌باشد.
زون‌ها دارای انواع گوناگونی از ساده تا پیچیده جهت کاربردهایی با حساسیت بالا می‌باشند.

  • زون تک واحدی
  • زون دوقلو
  • زون دو لبه
  • زون چهار لبه
  • زون هشت لبه

انواع یک و دو امروزه غیر متداول بوده و ممکن است در ارزان‌ترین نوع سنسورها جهت مناطقی که از درجه امنیتی بسیار پایینی برخوردارند مناسب می باشد. زیرا برای ایجاد آلارم فرد باید حتما و حداقل از مقابل یک زون مرده و دو زون معمولی در زمان معینی عبور نماید. در زون نوع دو وجهی هر زون فعال به دو بخش به صورت عمودی تقسیم می‌شود. که یکی بخش یا لبه مثبت و دیگری بخش یا لبه منفی نامیده می‌شود. برای تحریک کافی است فرد در زمان معینی در یک زون از لبه مثبت به لبه منفی برود و یا بر عکس این وضعیت منجر به بالا رفتن حساسیت سنسور می‌شود.

مزایای برخی از PIR هادر هنگام تحریک :


  • کاهش آلارم‌های خطا ناشی از اثرات محیطی که ثابت می‌باشند اما انرژی گرمایی شبیه بدن انسان تولید می‌کنند مثل آتش و غیره
  • کاهش آلارم‌های خطا ناشی از اشیاء متحرکی که خصوصیات حرکت انسان را ندارد. (مثل تغییر نور خورشید ناشی از سایه و روشن شدن، حرکت سطوح داغ و غیره
  • خیلی از سیستم‌ها امکان ثبت تمام رخدادها را دارند حتی آن‌هایی که منجر به بروز آلارم نشده‌اند. این امکان به مهندس نگهدار سیستم اجازه تصمیم‌گیری در مورد علل رخداد مشکلات پیش ‌آمده را می‌دهد.

.

ناحیه یا زون‌های ZONE چهار لبه و هشت لبه:

در این زون‌ها هر زون به چهار یا هشت بخش تقسیم می‌شود. اما در آن‌ها مفهوم عبور از یک خط به مفهوم حضور در بخش تغییر می‌یابد. در یک زون چهار لبه زون به چهار بخش مستطیلی دو تا در بالا و دو تا در پایین تقسیم می‌شود. دو بخش بالایی را A و دو بخش پایینی را  Bنامگذاری می‌کنند. A به دو بخش A- و A+ و Bبه دو بخش B- و  B+ متناظربا هر بخش تقسیم می‌شود. در حالت عددی یک پروسسور نور مادون قرمز جذب شده در هر بخش را که با دو شرط بالاتر بودن از یک میزان حداقل و در یک بازه زمانی معینی صورت می‌گیرد را آشکار می‌کند و از معادله زیر استفاده می‌کند. بنابراین هیچ آلارمی ایجاد نمی‌شود.
بنابراین یک پردازشگر در حال محاسبه معادله مذکور است و تعیین می‌کند که:

  1. در کدامیک از بخش‌های چهارگانه حضور شیء تشخیص داده می‌شود.
  2. مقدار معادله در مورد آن قابل توجه است یا خیر.
  3. آیا ثابت ایستاده یا به زون بعدی تغییر مکان داده است

در زون‌های هشت‌گانه هر زون به هشت بخش یا چهار زوج تقسیم می‌شود که هر زوج یک محدوده ورودی در مقابل فرد را می‌پوشاند. این وضعیت اجازه پوشش ۳۶۰ درجه بدون پردازش‌ یپیچیده‌تر را می‌دهد.

.

به طور خلاصه مزایای سنسورهای چهارلبه به قرار زیر است:

  •   آلارم خطای بسیار پایین در مقابل حضور افراد با درجه متفاوت
  • قدرت تشخیص منابع تولیدکننده انرژی که موجودیت غیر انسانی دارند.
  • قابلیت تشخیص پس زمینه و هدف حتی اگر در یک طول موج انتشار داشته باشند. که باعث می‌شود سعی در ایجاد  شیلد توسط فرد جهت فریب سنسور را کاهش دهد.
  • قدرت پردازش بیشتر امکان بررسی چندباره و بالا رفتن دقت بدون از دست دادن زمان را می دهد.

سنسور یا چشم دزدگیر PIR اغلب به عنوان قسمتی از مدارات مجتمع ساخته می شود و ممکن است شامل یک، دو، سه یا چهار “پیکسل”، شامل مساحت های مساوی از مواد گرما برقی باشد. ممکن است سنسورها را به صورت جفت هایی به ورودی های مخالف تقویت کننده های تفاضلی متصل کنند. در چنین ترکیبی اندازه گیری های PIR ها یکدیگر را خنثی کرده و در نتیجه اندازه متوسط دمای میدان دید از سیگنال الکتریکی برداشته می شود. این به سنسور اجازه می دهد تا در مقابل آشکارسازی خطا که ناشی از تشعشعات نوری یا روشنایی های بزرگ است، مقاومت کند. نورهای روشن پیوسته می تواند این سنسور را اشباع کرده و باعث می شود تا سنسور نتواند اطلاعات بیشتری را ثبت کند. در عین حال این ترکیب تفاضلی، تداخل مد مشترک را کم می کند که مانع از راه اندازی ناشی از میدانهای الکتریکی نزدیک به وسیله می شود.

 

مطالب مرتبط

.

سنسور وزنی PET PIR دتکتور اعلام سرقت اماکن چیست؟

شوک سنسور اعلام سرقت چیست؟