Detección de humanos estáticos con PIR

Detección de humanos estáticos con PIR

La publicación explica un método que probablemente se puede usar para mejorar la capacidad de un sensor infrarrojo pasivo para detectar incluso una presencia humana estática o fija. Esta función normalmente no es posible con los sensores PIR convencionales.



Cómo detecta PIR la presencia humana

Ya he hablado de muchas aplicaciones de detectores de movimiento basados ​​en PIR en este sitio web, sin embargo, todas estas aplicaciones requieren que la presencia humana esté constantemente en movimiento para que el PIR siga detectando su presencia, esto parece ser un gran inconveniente que impide que estas unidades detecten una ocupación humana constante o estacionaria.

Sin embargo, el inconveniente explicado anteriormente tiene una razón detrás. Los sensores PIR convencionales funcionan detectando las señales IR de un cuerpo humano a través de un par de ranuras paralelas en su lente frontal, y su circuito interno se activa solo cuando las señales IR se cruzan entre estas ranuras de detección ('visiones').





El cruce de señales IR a través de las ranuras de detección permite que el circuito PIR traduzca la información en dos pulsos alternos correspondientes, que a su vez se rectifican para generar el voltaje de activación en el pin de salida del PIR.

El PIR no puede detectar el objetivo de papelería

Esto implica que si la fuente de infrarrojos está inmóvil, no hará que el módulo PIR produzca ningún disparador en su pin de salida. También implica que la señal IR de la fuente debe seguir cruzando de alguna manera las ranuras de detección PIR dadas para permitirle sentir a un ser humano dado dentro de la zona.



Parece que no hay un remedio directo o simple para esto, porque los módulos PIR no se pueden modificar internamente para esto, lo que impide que la unidad detecte la presencia humana estacionaria.

Sin embargo, una observación lógica nos dice que si es una fuente de infrarrojos variable que puede ser necesaria para mantener el módulo PIR activado, ¿por qué no obligar al PIR a estar en un movimiento constante en lugar del sujeto?

El concepto se puede visualizar a partir de la siguiente simulación GIF, que muestra un módulo PIR oscilante y un ser humano estático en la zona de detección.

Aquí podemos ver cómo un PIR oscilante se adapta al problema y se transforma permitiendo la detección incluso de sujetos IR estáticos.

Esto es posible porque a través de su movimiento, el módulo PIR transforma la fuente de infrarrojos estacionaria en una imagen de infrarrojos que cambia continuamente a través de sus dos ranuras de recepción.

Aunque la idea parece compleja, en realidad se puede resolver simplemente utilizando un circuito de motor controlado por PwM de oscilación lenta.

Aprenderemos todo el mecanismo y los detalles del circuito en las siguientes secciones.

Como ya comentamos, los módulos PIR convencionales pueden detectar solo objetos vivos en movimiento y no pueden identificar un objetivo estacionario, lo que limita su aplicación como detector de movimiento humano únicamente.

Para aplicaciones donde la detección de ocupación humana sin movimiento se vuelve necesaria en tales escenarios, un PIR convencional puede volverse inútil y podría requerir alguna disposición externa para actualizarse.

Diseño de PIR para detectar objetivos inmóviles

En la sección anterior aprendimos que en lugar de necesitar que el objetivo esté en movimiento, el módulo PIR se puede mover sobre un radio determinado para implementar la detección de objetivo estática deseada.

En las siguientes secciones aprendemos sobre un mecanismo de circuito simple que se puede usar con un PIR montado sobre un pequeño motor de CC para las oscilaciones propuestas.

El controlador de motor controlado por PWM / Flip Flop

El sistema básicamente requiere una determinación de velocidad controlada por PWM y un cambio de flip flop para el motor. El siguiente diagrama muestra cómo estas características se pueden atribuir al motor PIR con la ayuda de un circuito simple:

El circuito que se muestra utiliza un solo IC HEF40106 de puerta de schmitt de inversión hexagonal que incluye 6 puertas NO de inversor.

Las puertas N1 y N2 están configuradas para producir una salida PWM ajustable que se alimenta a las puertas N4, N5, N6 que forman los búferes.

La salida común de estas puertas de búfer termina en la puerta de un controlador de motor mosfet.

El contenido de PWM se configura con la ayuda de P1, que finalmente se aplica al motor conectado a través de un conjunto de contactos de relé DPDT.

Estos contactos de relé determinan la dirección del movimiento del motor (en sentido horario o antihorario).

Estos contactos de relé DPDT flip flop están controlados por un temporizador astable configurado alrededor de la puerta N3, en el que el condensador C3 / R3 determina a qué velocidad debe cambiar el relé para permitir que el motor cambie su dirección de rotación de manera consistente.

El diseño anterior permite que el motor ejecute el movimiento oscilante lento de vaivén requerido a través de una zona radial determinada.

Se puede seleccionar C3 para iniciar el cambio después de cada 5 a 6 segundos, y el PWm se puede ajustar para permitir un movimiento del motor extremadamente lento, porque solo necesita asegurarse de que las ranuras del PIR crucen las señales IR del objetivo en de manera oportuna.

Sin embargo, dado que el funcionamiento del motor es lento, la salida del PIR deberá mantenerse a través de un temporizador de apagado de retardo para que la carga conectada no se apague y encienda mientras el movimiento del motor corta alternativamente las líneas IR de la ocupación humana.

El temporizador de retardo

El seguimiento etapa del circuito del temporizador de retraso Se puede usar lo que asegura que cada vez que la salida PIR produce el pulso detectado, el retardo del temporizador se extiende de 5 a 10 segundos y la carga conectada nunca se interrumpe durante el proceso.

En la configuración anterior, podemos ver el motor que recibe su alimentación eléctrica de la etapa PWM / flip flop como se discutió en el párrafo anterior.

El eje del motor se puede ver acoplado con un eje horizontal sobre el que se sujeta el PIR, de modo que cuando el motor se mueve, el PIR pasa por un movimiento radial correspondientemente cambiante hacia adelante y hacia atrás.

Mientras se induce el movimiento PIR anterior, las señales IR de un objetivo estacionario en la zona se detecta en forma de pulsos cortos alternativos, que se generan en el pin de salida del PIR indicado con el cable azul.

Estos pulsos se aplican a través del capacitor de 1000uF que se carga con cada pulso y asegura que el BC547 se mantenga en el modo de conducción sin una interrupción durante el proceso.

El controlador de relé que comprende la etapa BC557 responde a la señal estable anterior del colector BC547 y, a su vez, mantiene el relé ENCENDIDO, siempre que el PIR siga detectando la presencia humana.

Por tanto, la carga del relé permanece activada continuamente debido a la presencia de un ser humano parado en el área.

Sin embargo, en caso de que se elimine la ocupación humana o cuando el objetivo se aleje de la zona, la etapa del temporizador de retardo mantiene el relé y la carga activados durante los 5 a 10 segundos estipulados, después de los cuales se apaga permanentemente, hasta que la zona sea capturada nuevamente. por una fuente potencial que emana IR.

Lista de partes

  • R1, R4 = 10 K
  • R2 = 47 OHMIOS
  • P1 = BOTE 100K
  • D1, D2 = 1N4148
  • D3 = MUR1560
  • C1, C2 = 0,1 uF / 100 V
  • Z1 = 15 V, 1/2 VATIO
  • Q1 = IRF540
  • Q2 = BC547
  • N1 --- N6 = IC MM74C14
  • DPDT = INTERRUPTOR DPST O RELÉ DPDT
  • R3, C3 se determinará mediante prueba y error

ACTUALIZAR:

El circuito PIR explicado anteriormente para detectar la presencia humana estática se puede simplificar mucho empleando un circuito chopper de señal como se muestra en la siguiente simulación GIF:

Una inspección cuidadosa muestra que en realidad no se requiere un movimiento oscilatorio, el motor y la cuchilla cortadora podrían rotar libremente manteniendo la velocidad del motor a un nivel inferior .

Esto también lograría eficazmente la operación de detección de PIR estática prevista.

PIR modificado para detectar seres humanos estáticos

Video de demostración que demuestra la detección humana estática para un PIR




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