概述

PIR傳感器使您能夠感知運(yùn)動(dòng)，幾乎總是用于檢測(cè)人類是否已移入或移出傳感器范圍。它們體積小，價(jià)格便宜，功耗低，易于使用且不會(huì)磨損。因此，它們通常在家庭或企業(yè)使用的電器和小工具中找到。它們通常被稱為PIR，“被動(dòng)紅外”，“熱電”或“ IR運(yùn)動(dòng)”傳感器。

PIR基本上是由熱釋電傳感器制成的（您可以在下面看到，這是圓形金屬罐，中心帶有矩形晶體） ），它可以檢測(cè)紅外輻射的水平。一切都散發(fā)出一些低水平的輻射，而東西越熱，發(fā)射的輻射就越多。實(shí)際上，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器中的傳感器分為兩半。這樣做的原因是我們希望檢測(cè)運(yùn)動(dòng)（變化）而不是平均IR水平。將兩半連接起來，以便彼此抵消。如果有一半的紅外輻射比另一半多，則輸出將擺動(dòng)得高或低。

與熱釋電傳感器一起的是一堆支持電路，電阻器和電容器。似乎大多數(shù)小型愛好者傳感器都使用BISS0001（“微功率PIR運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器IC”），這無疑是非常便宜的芯片。該芯片接收傳感器的輸出，并對(duì)其進(jìn)行一些小的處理，以從模擬傳感器發(fā)出數(shù)字輸出脈沖。

我們的舊式PIR如下所示：

我們的新PIR具有更多可調(diào)設(shè)置，并且在3針中安裝了接頭地面/外部/電源墊

對(duì)于許多需要檢測(cè)人員何時(shí)離開或進(jìn)入該區(qū)域或接近該區(qū)域的基本項(xiàng)目或產(chǎn)品，PIR傳感器非常有用。它們功耗低，成本低，堅(jiān)固耐用，鏡頭范圍廣且易于接口。請(qǐng)注意，PIR不會(huì)告訴您周圍有多少人或他們與傳感器有多近，鏡頭通常固定在一定的范圍和距離（盡管可以在某處砍死），有時(shí)還會(huì)被地毯掀起。實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵！

一些基本統(tǒng)計(jì)信息

這些統(tǒng)計(jì)信息用于Adafruit商店中的PIR傳感器，該傳感器非常類似于Parallax。盡管幾乎所有PIR的工作原理相同，但幾乎所有PIR的規(guī)格都會(huì)略有不同。如果有數(shù)據(jù)表，您將要參考它

尺寸：矩形

價(jià)格： 10.00美元在Adafruit商店

輸出：觸發(fā)時(shí)（檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)）數(shù)字脈沖為高電平（3V），閑置時(shí)（未檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)）為數(shù)字低。脈沖長(zhǎng)度由PCB上的電阻和電容器確定，并且因傳感器而異。

靈敏度范圍：最多20英尺（6米）110°x 70°的檢測(cè)范圍

電源：大多數(shù)模塊的5V-12V輸入電壓（它們具有3.3V穩(wěn)壓器），但如果穩(wěn)壓器規(guī)格不同，則5V是理想選擇

BIS0001數(shù)據(jù)表（使用的解碼器芯片）

RE200B數(shù)據(jù)表（最可能使用的PIR感應(yīng)元件）

NL11NH數(shù)據(jù)表（使用了等效透鏡）

視差數(shù)據(jù)表（傳感器版本）

更多鏈接！

有關(guān)GLOLAB PIR傳感器的精彩網(wǎng)頁\\

PIR的工作方式

PIR傳感器比本教程中介紹的許多其他傳感器（例如光電管，F(xiàn)SR和傾斜開關(guān)）要復(fù)雜得多，因?yàn)槠渲杏卸鄠€(gè)變量會(huì)影響傳感器的輸入和輸出。為了開始解釋基本傳感器的工作原理，我們將使用此漂亮的圖

PIR傳感器本身具有兩個(gè)插槽，每個(gè)插槽均由對(duì)IR敏感的特殊材料制成。這里使用的鏡頭并沒有做太多事情，因此我們看到兩個(gè)插槽可以“看到”某個(gè)距離（基本上是傳感器的靈敏度）。當(dāng)傳感器閑置時(shí)，兩個(gè)插槽都檢測(cè)到相同量的IR，即從房間或墻壁或室外輻射的環(huán)境量。當(dāng)像人或動(dòng)物這樣的溫暖物體經(jīng)過時(shí)，它首先會(huì)攔截PIR傳感器的一半，這會(huì)導(dǎo)致兩半之間的“正向差異”變化。當(dāng)溫暖的身體離開感應(yīng)區(qū)域時(shí)，情況會(huì)發(fā)生相反的變化，從而使傳感器產(chǎn)生負(fù)的差分變化。這些變化脈沖就是被檢測(cè)到的。

PIR傳感器 IR傳感器本身被封裝在一個(gè)密封的金屬罐中，以提高抗噪聲/溫度/濕度的能力。有一個(gè)由紅外透射材料制成的窗口（通常是涂覆硅，因?yàn)檫@樣很容易獲得），可以保護(hù)傳感元件。窗口后面是兩個(gè)平衡傳感器。

Murata數(shù)據(jù)表的左圖

RE200B數(shù)據(jù)表中的圖像

您可以在圖表上方看到顯示元素窗口，兩種傳感材料

RE200B數(shù)據(jù)表中的圖像

此圖顯示了內(nèi)部原理圖。實(shí)際上，內(nèi)部存在一個(gè)JFET（一種晶體管），它的噪聲非常低，并將傳感器的極高阻抗緩沖到低成本芯片（如BIS0001）可以感知的東西中。

鏡頭 PIR傳感器相當(dāng)通用，并且在很大程度上有所不同僅在價(jià)格和敏感性上。大多數(shù)真正的魔術(shù)都發(fā)生在光學(xué)器件上。這是一個(gè)非常好的制造想法：PIR傳感器和電路是固定的，花費(fèi)幾美元。鏡頭僅需幾美分，并且可以很容易地改變寬度，范圍和感應(yīng)模式。

在上圖中，鏡頭只是一塊塑料，但這意味著檢測(cè)區(qū)域只有兩個(gè)矩形。通常，我們希望檢測(cè)區(qū)域更大。為此，我們使用一個(gè)簡(jiǎn)單的鏡頭（例如在相機(jī)中找到的鏡頭）：它們將大面積（例如風(fēng)景）凝結(jié)成一個(gè)很小的鏡頭（在膠片或CCD傳感器上）。出于很快就會(huì)明白的原因，我們希望將PIR透鏡做得又小又薄，并且可以用便宜的塑料成型，盡管它可能會(huì)增加變形。因此，傳感器實(shí)際上是菲涅耳透鏡：

來自傳感器雜志的圖像

菲涅耳透鏡會(huì)聚光，從而為傳感器提供更大的紅外范圍。

來自BHlens.com

來自賽普拉斯應(yīng)用筆記2105的圖像

確定，所以現(xiàn)在我們可以使用的范圍更大。但是，請(qǐng)記住，我們實(shí)際上有兩個(gè)傳感器，更重要的是，我們不希望有兩個(gè)非常大的感應(yīng)區(qū)域矩形，而是要分散多個(gè)小區(qū)域。因此，我們要做的是將鏡頭分成多個(gè)部分，每個(gè)部分都是菲涅耳透鏡。

在這里您可以看到多個(gè)構(gòu)面部分

此微距照片顯示了每個(gè)小面上不同的菲涅耳透鏡！

不同的刻面和子透鏡創(chuàng)建了一系列相互交錯(cuò)的檢測(cè)區(qū)域。這就是為什么上面各面的鏡頭中心“不一致”的原因-每隔一個(gè)指向PIR感應(yīng)元件的另一半

來自NL11NH數(shù)據(jù)表的圖像

這里是另一幅圖像，更具定性，但不定量。 （請(qǐng)注意，Adafruit商店中的傳感器是110°而不是90°）

來自IR-TEC的圖像

連接到PIR

大多數(shù)PIR模塊的側(cè)面或底部都有3針連接。模塊之間的引腳排列可能有所不同，因此請(qǐng)仔細(xì)檢查引腳排列！通常在連接旁邊就進(jìn)行絲網(wǎng)印刷（至少是我們的！）。一個(gè)引腳將接地，另一個(gè)引腳將是信號(hào)，最后一個(gè)引腳將是電源。電源通常為3-5VDC輸入，但可能高達(dá)12V。有時(shí)，較大的模塊沒有直接輸出，而是只操作一個(gè)繼電器，在這種情況下，有接地，電源和兩個(gè)開關(guān)連接。

某些繼電器的輸出可能是“集電極開路”-這意味著它需要一個(gè)上拉電阻。如果您沒有獲得可變的輸出，請(qǐng)確保嘗試在信號(hào)和電源引腳之間連接一個(gè)10K上拉電阻。

使用PIR傳感器進(jìn)行原型制作的一種簡(jiǎn)單方法是將其連接到面包板上，因?yàn)橛羞B接端口間距為0.1英寸。一些PIR上已經(jīng)帶有插頭，adafruit的插頭上有一個(gè)直的3針插頭，用于連接電纜

對(duì)于我們的PIR，紅色電纜是+電壓電源，黑色電纜是-接地電源，黃色是電纜

測(cè)試PIR

現(xiàn)在，當(dāng)PIR檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出引腳將“高”到3.3V并點(diǎn)亮LED！

一旦連接好面包板，插入電池并等待30-60秒，使PIR達(dá)到“穩(wěn)定”狀態(tài)。在此期間，LED可能會(huì)閃爍一點(diǎn)。等到LED熄滅后，再揮動(dòng)手等在其前面移動(dòng)，以查看LED點(diǎn)亮！

重新觸發(fā)您的PIR可能有幾個(gè)選項(xiàng)。首先，我們將探討“重新觸發(fā)”選項(xiàng)。

一旦LED閃爍，請(qǐng)看一下PIR傳感器的背面，并確保將跳線置于 L 位置，如下所示。

現(xiàn)在再次設(shè)置測(cè)試板。您可能會(huì)注意到，當(dāng)按上述方式連接PIR傳感器時(shí)，LED在其前面移動(dòng)時(shí)并不會(huì)保持點(diǎn)亮狀態(tài)，而是實(shí)際上每隔一秒鐘左右就會(huì)打開和關(guān)閉一次。這就是所謂的“非觸發(fā)”。

現(xiàn)在更改跳線，使其位于 H 位置。如果設(shè)置測(cè)試，您會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在LED 會(huì)一直停留在移動(dòng)的整個(gè)過程中。稱為“重新觸發(fā)”。

（上面的圖來自BISS0001數(shù)據(jù)表，它們有點(diǎn)爛）

對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序，“重新觸發(fā)”（如下所示處于H位置的跳線）模式要好一些。

如果您需要將傳感器連接到邊緣觸發(fā)的物體上，然后將其設(shè)置為“非觸發(fā)”（跳線處于L位置）。

更改靈敏度

Adafruit PIR的背面有一個(gè)調(diào)整電位器，用于調(diào)節(jié)靈敏度。如果您的PIR太敏感或不夠敏感，則可以調(diào)整此值-順時(shí)針使其更敏感。

脈沖時(shí)間和超時(shí)長(zhǎng)度。PIR傳感器有兩個(gè)“超時(shí)”。其中之一是“ Tx ”超時(shí)：檢測(cè)到移動(dòng)后LED點(diǎn)亮的時(shí)間-由于有電位計(jì)，因此在Adafruit PIR上很容易進(jìn)行調(diào)整。

第二個(gè)是“ Ti ”超時(shí)，該超時(shí)是指在不移動(dòng)的情況下保證關(guān)閉LED的時(shí)間。這不是容易更改的，但是如果您方便使用烙鐵，這是可以的。

首先，讓我們?cè)俅慰匆幌翨ISS數(shù)據(jù)表

在Adafruit PIR傳感器上，有一個(gè)微調(diào)電位器標(biāo)有 TIME。 這是一個(gè)1兆歐可調(diào)電阻，已添加到10K串聯(lián)電阻中。并且 C6 為0.01uF，因此

Tx = 24576 x（10K + Rtime）x 0.01uF

如果Rtime電位計(jì)為完全逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（至0歐姆），然后

Tx = 24576 x（10K）x 0.01uF = 2.5 秒（大約）

如果Rtime電位計(jì)一直沿順時(shí)針方向一直調(diào)至1兆歐，然后

Tx = 24576 x（1010K）x 0.01uF = 250 秒（大約）

如果RTime在中間，大約需要120秒（兩分鐘），因此您可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。例如，如果您想讓某人運(yùn)動(dòng)至少打開風(fēng)扇1分鐘，則將Rtime電位計(jì)設(shè)置為大約1/4。

用于較舊/其他PIR傳感器

如果其他地方的PIR傳感器沒有電位器調(diào)節(jié)，則可以通過以下方式找出調(diào)節(jié)電阻：

確定R10和R9并不難。不幸的是，這個(gè)PIR傳感器貼錯(cuò)了標(biāo)簽（看起來好像他們交換了R9 R17）。您可以通過查看BISS001數(shù)據(jù)表并找出它們是什么引腳來跟蹤這些引腳-R10連接到引腳3，R9連接到引腳7。確定電容的難度稍大一些，但是您可以根據(jù)時(shí)序?qū)ζ溥M(jìn)行“反向工程”傳感器并求解！

例如：

Tx = 24576 * R10 * C6 =?1.2秒

R10 = 4.7K和 C6 = 10nF

類似，

Ti = 24 * R9 * C7 =?1.2秒

R9 = 470K和 C7 = 0.1uF

您可以通過交換不同的電阻器或電容器來更改時(shí)序。有關(guān)此內(nèi)容的不錯(cuò)的教程，請(qǐng)參見Keith的PIR駭客頁面。

使用帶Arduino的PIR

讀取PIR傳感器

將PIR傳感器連接到微控制器非常簡(jiǎn)單。 PIR充當(dāng)數(shù)字輸出，可以是高電壓或低電壓，因此您需要做的就是通過監(jiān)聽Arduino上的數(shù)字輸入來監(jiān)聽引腳變?yōu)楦唠娖剑z測(cè)到）或低電平翻轉(zhuǎn)（未檢測(cè)到）

可能需要重新觸發(fā)，因此請(qǐng)確保將跳線置于 H 位置！

為PIR供電5V，并將地線連接到地面。然后將輸出連接到數(shù)字引腳。在此示例中，我們將使用引腳2。

代碼非常簡(jiǎn)單，基本上只是跟蹤引腳2的輸入是高還是低。它還跟蹤銷的 狀態(tài) ，以便在運(yùn)動(dòng)開始和停止時(shí)打印出一條消息。

下載：文件

復(fù)制代碼

/*

* PIR sensor tester

*/

int ledPin = 13; // choose the pin for the LED

int inputPin = 2; // choose the input pin （for PIR sensor）

int pirState = LOW; // we start， assuming no motion detected

int val = 0; // variable for reading the pin status

void setup（） {

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // declare LED as output

pinMode（inputPin， INPUT）; // declare sensor as input

Serial.begin（9600）;

}

void loop（）{

val = digitalRead（inputPin）; // read input value

if （val == HIGH） { // check if the input is HIGH

digitalWrite（ledPin， HIGH）; // turn LED ON

if （pirState == LOW） {

// we have just turned on

Serial.println（“Motion detected！”）;

// We only want to print on the output change， not state

pirState = HIGH;

}

} else {

digitalWrite（ledPin， LOW）; // turn LED OFF

if （pirState == HIGH）{

// we have just turned of

Serial.println（“Motion ended！”）;

// We only want to print on the output change， not state

pirState = LOW;

}

}

} /*

* PIR sensor tester

*/

int ledPin = 13; // choose the pin for the LED

int inputPin = 2; // choose the input pin （for PIR sensor）

int pirState = LOW; // we start， assuming no motion detected

int val = 0; // variable for reading the pin status

void setup（） {

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // declare LED as output

pinMode（inputPin， INPUT）; // declare sensor as input

Serial.begin（9600）;

}

void loop（）{

val = digitalRead（inputPin）; // read input value

if （val == HIGH） { // check if the input is HIGH

digitalWrite（ledPin， HIGH）; // turn LED ON

if （pirState == LOW） {

// we have just turned on

Serial.println（“Motion detected！”）;

// We only want to print on the output change， not state

pirState = HIGH;

}

} else {

digitalWrite（ledPin， LOW）; // turn LED OFF

if （pirState == HIGH）{

// we have just turned of

Serial.println（“Motion ended！”）;

// We only want to print on the output change， not state

pirState = LOW;

}

}

}

別忘了有時(shí)候您不需要微控制器。 PIR傳感器可以連接到繼電器（可能帶有晶體管緩沖器），而無需使用微型傳感器！

CircuitPython代碼

在帶有簡(jiǎn)單數(shù)字輸入的CircuitPython中使用PIR傳感器很容易。 PIR傳感器的外觀和行為有點(diǎn)像按鈕或開關(guān)，即它只有高或低邏輯級(jí)別，因此您不需要任何特殊的庫或其他代碼即可從Python讀取一個(gè)。繼續(xù)之前，先熟悉CircuitPython數(shù)字輸入和輸出！

首先請(qǐng)確保您的PIR傳感器已連接到板上，如上一頁所示。將PIR傳感器連接到Arduino和CircuitPython板沒有什么區(qū)別。您必須將電源，接地和傳感器輸出連接到板上。傳感器輸出應(yīng)連接到板上的任何數(shù)字I/O線。在此示例中，我們將在TrinketM0上使用引腳D2。

Fritzing Source

下一步連接到開發(fā)板的串行REPL，因此您位于CircuitPython的》》》 提示符下。

運(yùn)行以下代碼以導(dǎo)入 board 和 digitalio 模塊，這些模塊可讓您讀取數(shù)字輸入：

下載：文件

復(fù)制代碼

import board

import digitalio import board

import digitalio

然后為PIR創(chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)字輸入。請(qǐng)記住，使用正確的板針來將傳感器連接到板上。此示例在飾條M0上使用引腳D2：

下載：文件

復(fù)制代碼

pir = digitalio.DigitalInOut（board.D2）

pir.direction = digitalio.Direction.INPUT pir = digitalio.DigitalInOut（board.D2）

pir.direction = digitalio.Direction.INPUT

此時(shí)，您可以通過讀取value屬性來讀取傳感器的狀態(tài)。如果該值處于低邏輯電平或?yàn)镕alse，則傳感器看不到任何運(yùn)動(dòng)。如果它處于邏輯高電平或True，則傳感器正在檢測(cè)運(yùn)動(dòng)！

請(qǐng)注意，您可能希望傳感器的跳線處于H位置，以進(jìn)行重新觸發(fā)模式，如上一頁所述。

例如，傳感器前沒有移動(dòng)，您可能會(huì)看到：

下載：文件

復(fù)制代碼

pir.value pir.value

然后將手在傳感器前面揮動(dòng)，并在揮動(dòng)它時(shí)再次運(yùn)行相同的命令。注意，您得到的結(jié)果是真實(shí)的！

下載：文件

復(fù)制代碼

pir.value pir.value

這是在CircuitPython中使用PIR傳感器的全部?jī)?nèi)容！

這是一個(gè)完整的示例，就像上一頁一樣，從PIR傳感器開始的移動(dòng)將打開板上的LED并打印一條消息。這是上一頁Arduino示例到CircuitPython的直接端口。嘗試將其另存為板上的 main.py 并連接到串行終端，以查看運(yùn)行時(shí)的輸出！ （請(qǐng)確保將板針號(hào)更改為傳感器和LED布線！）

下載：文件

復(fù)制代碼

import board

import digitalio

LED_PIN = board.D13 # Pin number for the board‘s built in LED.

PIR_PIN = board.D2 # Pin number connected to PIR sensor output wire.

# Setup digital input for PIR sensor：

pir = digitalio.DigitalInOut（PIR_PIN）

pir.direction = digitalio.Direction.INPUT

# Setup digital output for LED：

led = digitalio.DigitalInOut（LED_PIN）

led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

# Main loop that will run forever：

old_value = pir.value

while True：

pir_value = pir.value

if pir_value：

# PIR is detecting movement！ Turn on LED.

led.value = True

# Check if this is the first time movement was

# detected and print a message！

if not old_value：

print（’Motion detected！‘）

else：

# PIR is not detecting movement. Turn off LED.

led.value = False

# Again check if this is the first time movement

# stopped and print a message.

if old_value：

print（’Motion ended！‘）

old_value = pir_value import board

import digitalio

LED_PIN = board.D13 # Pin number for the board’s built in LED.

PIR_PIN = board.D2 # Pin number connected to PIR sensor output wire.

# Setup digital input for PIR sensor：

pir = digitalio.DigitalInOut（PIR_PIN）

pir.direction = digitalio.Direction.INPUT

# Setup digital output for LED：

led = digitalio.DigitalInOut（LED_PIN）

led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

# Main loop that will run forever：

old_value = pir.value

while True：

pir_value = pir.value

if pir_value：

# PIR is detecting movement！ Turn on LED.

led.value = True

# Check if this is the first time movement was

# detected and print a message！

if not old_value：

print（‘Motion detected！’）

else：

# PIR is not detecting movement. Turn off LED.

led.value = False

# Again check if this is the first time movement

# stopped and print a message.

if old_value：

print（‘Motion ended！’）

old_value = pir_value

示例項(xiàng)目

一個(gè)簡(jiǎn)單的房間迎賓員，當(dāng)被入侵的airwick清新劑單元中的PIR觸發(fā)時(shí)，播放超級(jí)馬里奧兄弟主題音樂。/em》

USB供電的唱歌和眨眼的馬里奧蘑菇（網(wǎng)站上有視頻?。?/p>

雨傘

使用PIR傳感器（內(nèi)置在Start Trek面板中?。┑淖灾瓢踩到y(tǒng)

PIR傳感器+ Arduino +伺服=自動(dòng)貓門！

Lucky Larry的2-PIR運(yùn)動(dòng)跟蹤器

基于PIR的遠(yuǎn)程攝像機(jī)觸發(fā)器（也是Lucky Larry的作品）

使用PIR傳感器“原始”跟蹤運(yùn)動(dòng)的有趣技巧。
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