لتأسيس اتصالات لاسلكية مع جهاز بعيد ، عادة ما نستخدم الموجات الراديوية والإشعاعات الضوئية والموجات الصوتية أحيانًا. بشكل أساسي ، تغير هذه الأنواع من الاتصالات اللاسلكية تردداتها. كل هذه الاتصالات لها ترددات متغيرة تبدأ من نطاقات مثل نطاقات HF و LF و VHF و UHF وما إلى ذلك. تستخدم الإشعاعات الضوئية الأشعة تحت الحمراء والمقطع المرئي من الطيف الصوتي للموجات الصوتية باستخدام جزء فوق صوتي من طيف التردد ، ويشار إلى الموجات الدقيقة والمليمترية باسم موجات الراديو.
مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية
الأشعة تحت الحمراء هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي له أطوال موجية أصغر من الموجات الدقيقة وأطول من أطوال موجات الضوء المرئي. تتراوح منطقة الأشعة تحت الحمراء من 0.75 ميكرومتر إلى 1000 ميكرون ، وتكون موجات الأشعة تحت الحمراء صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية ، وإذا كانت منطقة الطول الموجي من 0.75 ميكرومتر إلى 3 ميكرومتر - يطلق عليها بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ، فإن المنطقة من 3 ميكرومتر إلى 6 ميكرومتر تسمى منتصف الأشعة تحت الحمراء ، وإذا كانت المنطقة أعلى من 6um ، فإنها تسمى الأشعة تحت الحمراء البعيدة.
تم استخدام هذه الإشعاعات على نطاق واسع في أجهزة استشعار وأدوات إلكترونية مختلفة. مباشرة من أجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالتلفزيون إلى الأجهزة المعقدة مثل معدات الرؤية الليلية تستخدم موجات الأشعة تحت الحمراء. يناقش القسم التالي حول أساسيات مستشعر PIR وتطبيقاته .
مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR)
مصطلح PIR هو الشكل المختصر لـ PassiveInfra Red. يشير مصطلح 'سلبي' إلى أن المستشعر لا يشارك بنشاط في العملية ، مما يعني أنه لا يصدر إشارات الأشعة تحت الحمراء المشار إليها بنفسه ، بل يكتشف بشكل سلبي إشعاعات الأشعة تحت الحمراء القادمة من جسم الإنسان في المنطقة المحيطة.
مستشعر PIR
يتم تحويل الإشعاعات المكتشفة إلى شحنة كهربائية تتناسب مع مستوى الإشعاع المكتشف. ثم يتم تحسين هذه الشحنة بشكل أكبر من خلال FET المدمج وتغذيتها إلى دبوس الإخراج للجهاز الذي يصبح قابلاً للتطبيق على دائرة خارجية لمزيد من التشغيل والتضخيم لمراحل الإنذار. يصل نطاق مستشعر PIR إلى 10 أمتار بزاوية + 15 درجة أو -15 درجة.
تُظهر الصورة أدناه تكوينًا نموذجيًا للمسامير لمستشعر PIR ، وهو أمر سهل للغاية لفهم نقاط التثبيت ، ويمكن للمرء بسهولة ترتيبها في دائرة عمل بمساعدة النقاط التالية:
تكوين دبوس من PIR
تتكون مستشعرات الأشعة تحت الحمراء السلبية من ثلاثة دبابيس كما هو موضح في الرسم البياني الموضح أعلاه.
- يتوافق Pin1 مع طرف التصريف الخاص بالجهاز ، والذي يجب توصيله بمصدر الإمداد الموجب 5V DC.
- يتوافق Pin2 مع الطرف المصدر للجهاز ، والذي يجب توصيله بالطرف الأرضي عبر المقاوم 100K أو 47K. Pin2 هو دبوس خرج المستشعر ، ويتم نقل إشارة الأشعة تحت الحمراء المكتشفة إلى مكبر للصوت من الدبوس 2 في المستشعر.
- يتم توصيل Pin3 من المستشعر بالأرض.
مبدأ عمل حساس PIR
تعد مستشعرات PIR أكثر تعقيدًا من المستشعرات الأخرى لأنها تتكون من فتحتين. هذه الفتحات مصنوعة من مادة خاصة حساسة للأشعة تحت الحمراء. تُستخدم عدسة فرينل لرؤية أن الفتحتين من PIR يمكنهما رؤية ما وراء بعض المسافة. عندما يكون المستشعر غير نشط ، فإن الفتحتين تستشعر نفس كمية الأشعة تحت الحمراء ، وتشع الكمية المحيطة من الهواء الطلق أو الجدران أو الغرفة ، إلخ.
عندما يمر جسم بشري أو أي حيوان ، فإنه يعترض الفتحة الأولى لجهاز استشعار PIR. يؤدي هذا إلى تغيير تفاضلي إيجابي بين الشقين ، فعندما يغادر جسم الإنسان منطقة الاستشعار ، يولد المستشعر تغيرًا تفاضليًا سلبيًا بين الشقين. يوجد مستشعر الأشعة تحت الحمراء نفسه في معدن محكم الإغلاق لتحسين الرطوبة / درجة الحرارة / الضوضاء / المناعة. توجد نافذة مصنوعة من مادة السيليكون المطلية بشكل نموذجي لحماية عنصر الاستشعار.
يعمل مستشعر PIR
دائرة كشف الحركة باستخدام مستشعر PIR
في المقطع أعلاه ، تعلمنا مخارج مسامير مستشعر PIR ، فلننتقل الآن لدراسة تطبيق بسيط لمستشعر PIR. الرسم البياني أدناه يصور دائرة مستشعر PIR لكاشف الحركة . في وجود طاقة الأشعة تحت الحمراء البشرية أو الإشعاع ، يكتشف مستشعر الأشعة تحت الحمراء الطاقة ويحولها على الفور إلى نبضات كهربائية دقيقة ، كافية لتنشيط الترانزستور BC547 في التوصيل ولجعل المجمع ينخفض.
دائرة كشف الحركة باستخدام مستشعر PIR
كمقارن ، تم إعداد IC741 - والذي يتكون من 8 دبابيس. حيث يتم تخصيص pin3 كمدخل مرجعي ، بينما يتم تخصيص Pin2 كمدخل استشعار. عندما ينخفض طرف مجمع الترانزستور ، يصبح الطرف 2 المحتمل للـ IC أقل من الدبوس المحتمل 3. على الفور يجعل خرج IC مرتفعًا ، مما يؤدي إلى تشغيل محرك الترحيل المكون من ترانزستور ومرحل آخر. يقوم المرحل بتشغيل وتشغيل جهاز الإنذار المتصل بالدائرة.
يتأكد المكثف 100 فائق التوهج / 25 فولت من بقاء المرحل قيد التشغيل حتى بعد إيقاف تشغيل مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية ربما بسبب خروج مصدر الإشعاع. يجب أن يكون جهاز استشعار PIR محاطًا بشكل صحيح بغطاء عدسة Fresnel لضمان تعزيز كفاءته بشكل كافٍ.
المشاريع القائمة على مستشعر PIR مع الملخصات
من خلال فهم استخدام وقيود أجهزة الاستشعار ، يعطي فكرة واضحة عن تطوير المشاريع. مشاريع المستوى المتقدم مثل SCADA ، تحكم منطقي غامض ، عادة ما يعتمد الحصول على البيانات الأنظمة المضمنة وتتطلب هذه المشاريع معرفة بمجال البرمجيات ، وخاصة لغة C. هنا ، ترد تفاصيل بعض المشاريع القائمة على مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية مع الوصف أدناه.
نظام فتح الباب التلقائي القائم على مستشعر PIR
الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو فتح وإغلاق الأبواب ، في الأماكن التي يكون وجود الشخص فيها إلزاميًا - على سبيل المثال ، الفنادق ومراكز التسوق والمسارح وما إلى ذلك. يتكون هذا المشروع من مستشعر PIR الذي يستشعر وجود جسم الإنسان ويرسل نبضات إلى 8051 متحكم . يتحكم هذا الميكروكونترولر في سائق المحرك عن طريق إرسال نبضات مناسبة إلى مدخلاته وتمكين المسامير.
نظام إنذار أمان يعتمد على مستشعر PIR
الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو توفير الأمن. يعتمد هذا المشروع على مستشعر PIR مع دائرة متكاملة تولد صفارة الإنذار. يستشعر هذا المستشعر الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من البشر ثم يعطي مخرجات رقمية. يتم تطبيق هذا الإخراج الرقمي على UM3561 IC. وبالتالي ، فإنه يولد الصوت عند اكتشاف أي جسم بشري. UM3561 IC هو ROM IC ، الذي يولد نغمات صفارات الإنذار المتعددة مثل صفارات الإنذار لمحركات الإطفاء وصفارات الإنذار لسيارات الإسعاف وصوت المدفع الرشاش وصفارات الشرطة.
روبوت اكتشاف الإنسان باستخدام مستشعر PIR
يكتشف روبوت الكشف البشري الذي يستخدم مستشعر PIR الإنسان بشكل أساسي ، وهو يعتمد على متحكم 8 بت . مستشعرات الأشعة تحت الحمراء السلبية تستخدم للكشف عن البشر ويستخدم هذا المشروع بشكل أساسي لإنقاذ الأشخاص العالقين في الحطام أثناء الزلزال. إنه يجعل البشر عالقين تحت الحطام إلى السطح ، وبالتالي ينقذهم بشكل فعال.
التحكم في محرك السائر القائم على مستشعر PIR
الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو التحكم في محرك متدرج باستخدام مستشعر PIR. يعتمد هذا المشروع بشكل أساسي على التكنولوجيا الروبوتية . تستخدم هذه التقنية بشكل أساسي للتطبيقات المتقدمة. في هذا المشروع ، يتم استخدام مستشعر PIR داخليًا للحصول على أداء ممتاز - يتم استخدام مستشعر IR في أنظمة الإنذار ضد السرقة ومفاتيح الإضاءة ومراقبة حاضر الزائر والروبوتات. في الروبوتات ، تُستخدم محركات السائر على نطاق واسع وتوفر دورانًا مستمرًا بالإضافة إلى دقة مذهلة.
وبالتالي ، تمت مناقشة لمحة عامة عن أساسيات مستشعر PIR وتطبيقاته. تُستخدم هذه المستشعرات في العديد من التطبيقات مثل المراقبة في الوقت الفعلي بما في ذلك الصحة البدنية ، أنظمة الأمن الإلكترونية ، وما إلى ذلك ، إلى أي مساعدة بخصوص هذا الموضوع أو أفكار المشاريع القائمة على أجهزة الاستشعار ، يمكنك الاتصال بنا عن طريق التعليق في قسم التعليقات أدناه.
اعتمادات الصورة:
