segunda-feira, 19 de novembro de 2012

Sensor de Movimento - Pyroelectric Infra Red Sensor - PIR






Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);




Sensor de Movimento - 
Pyroelectric "Passive" InfraRed Sensor - PIR 


Pyroelectric ("Passive") InfraRed sensors


Radiação Infra-vermelha:
A radiação infravermelha existe no espectro electromagnético a um comprimento de onda que é maior do que a luz visível. Ela não pode ser vista, mas pode ser detectada. Objetos que geram calor também geram radiação infra-vermelha e a estes objetos incluimos animais e corpo humano, cuja radiação é mais forte em um comprimento de onda de 9.4um. 
Nesta gama de infra-vermelhos a radiação não irá passar através de muitos tipos de materiais que passam a luz visível, tais como vidro de janela normal e plástico. No entanto, vai atravessar, com alguma atenuação material, que é opaca à luz visível, tais como germânio e silício. 
Uma pastilha de silício não transformado faz uma boa janela de IR em um gabinete a prova de intempéries para uso ao ar livre. Também proporciona filtragem adicional para a luz na gama do visível.
O 9.4um infravermelho também vai passar através de polietileno, que é normalmente utilizada para fazer as lentes de Fresnel para concentrar a radiação infra-vermelha sobre os elementos sensores.


PIR:
São componentes eletrônicos que permitem que possamos monitorar movimentos dentro de um ambiente. Muito usado para detectar presença de humanos ou animais se movimentando num determinado ambiente e assim poder gerar um alarme de presença ou intrusão.
Geralmente são dispositivos de baixo consumo e baixa tensão de alimentação usados em residências ou lugares de trabalho e comércio.

Sensores PIR são feitos comum Sensor Pyroelétrico (uma caneca de metal com uma abertura quadrada ou retangular, onde um disposito é capaz de detectar níveis de irradiação infra-vermelho ou o quão "quente" é o objeto ou ser.
Sensor PIR, componente



Dimensões do elemento sensor

Pinagem do elemento sensor

O sensor PIR tem um circuito eletrônico capaz de amplificar os sinais e assim poder modular um sinal de saída em nível digital. São circuitos formados com o componente BISS0001 que em sua saída geram um sinal "on" "off" para pode acionar ou desligar um circuito externo de alta potência.
Encapsulamento
Dispositivo e pinos

Circuito básico de uso do sensor

Para muitos projetos ou produtos básicos que necessitam detectar quando uma pessoa está em movimento, entra ou sai de um determinado ambiente,... sensores PIR são de baixo custo e alta eficiência, com uma ampla gama de lentes que podem ser usados com diversos fins e sensibilidades.
Sensor e Lentes de Fresnel

A lente do sensor é fixada para uma varredura com um certo alcance e ângulo, determinando uma distância em que o objeto pode se encontrar  do sensor.



Conceito de sensor de movimento


Lentes e visão geral
Configuração típica usada em projetos
Lentes de Fresnel:
Lentes de Fresnel, focalizam e concentram o sinal no elemento sensor

Características das Lentes de Fresnel, Frontal e Topo




Captação Termal a partir do topo da lente

Captação Termal a partir da lateral da lente


O módulo sensor PIR já vem com o circuito eletrônico necessário para detecção de movimento e acionamento de cargas, tais como: Alarmes, buzinas, lampadas, etc... bastando fazer um circuito extermo de driver de potência.

Abaixo um circuito eletrônico mais elaborado para uso do sensor.





Características básicas:

Sáida: Pulso digital (3V), quando acionado (detecção de movimento) digital baixo quando ocioso (sem detecção de movimento). Comprimentos de impulso são determinadas por resistências e condensadores no circuito impresso e diferem de sensor para sensor.
Alcance / Sensibilidade: (6 m​​), 110 ° x 70 °
Alimentação: 5V-9V

BISS00001 Datasheet: http://www.ladyada.net/media/sensors/BISS0001.pdf

RE200B Datasheet: 
http://www.ladyada.net/media/sensors/RE200B.pdf

NL11NH Lens Datasheet: 
http://www.ladyada.net/media/sensors/NL11NH.pdf


Informações detalhadas:

Recomendo muito, que para obter mais informações, leia os artigos dos sites abaixo:
http://www.ladyada.net/learn/sensors/pir.html ou http://www.glolab.com/pirparts/infrared.html 

Onde você terá mais informações e projetos sobre o assunto.



Projeto:
Alarme de presença.

Vamos agora ao nosso projeto; um alarme de presença ou movimento, usando o sensor PIR, com um aviso sonoro de movimento ou intrusão.
Neste projeto, podemos colocar o alarme no modo silencioso e assim não teremos o aviso sonoro mas um aviso luminoso através de um LED vermelho.

HARDWARE & COMPONENTES:
1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++
1 x BreadBoard
1 x Sensor PIR
1 x Resistor de 220Ω
1 x Resistor de 10KΩ
1 x LED vemelho
1 x Buzzer Piezzo-Elétrico
1 x Botão Tactil (Dactilar)
Fios e cabos para as conexões

LAYOUT & DIAGRAMAS:
Abaixo o esquema de ligação com Arduino. Lembre-se de modificar a pinagem no programa para:
Pino Sensor: Digital_8
Pino LED: Digital_7
Pino Botão: Digital_6
Pino Buzzer: Digital_5




Vista geral do projeto

Detalhe do sensor PIR

TeensyDuino 2.0++

Botão, *Buzzer e LED, detalhes da ligação
*Nota: foi ligado em serie com o buzzer, um resistor de 330Ω somente para reduzir um pouco o barulho durante os testes; no projeto final não deve existir este componente.


SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:

Obtenha o sketch para o Arduino diretamente do 4shared:



http://www.4shared.com/file/EVNCmME3/PIR_Sensor_5.html


Versão para o Teensy 2.0++ (facilmente modificável para o Arduino, sob mudança das pinagens apenas).

Explicação básica do programa:
O programa usa um pino para o LED (pino 12), um pino para o sensor PIR (pino 10), um pino para o buzzer/speaker (pino 14) e um pino para o botão de reset do alarme (pino 16).

Na função "setup()", é feito a declaração de cada pino como entrada ou saída e também é inicializado a comunicação serial.
Neste projeto, algumas mensagens são exibidas no monitor serial da IDE do Arduino/Teensy (também facilmente configurável para exteriorizar para um display LCD serial I2C).

Na função "loop()", é feito a leitura  da entrada do sensor  e verifica-se se o valor é "High" ou "Low.
Se "High" é porque foi detectado intrusão, acendendo o LED vermelho e tocando um alarme sonoro, que somente será desativado ao ser pressionado o botão.
Na serial é escrito uma mensagem, sempre que for detectado movimento e sempre que cessar a detecção de movimento.


VÍDEOS & TESTES:

Assista diretamente no Youtube e Screencast, links abaixo:

http://www.screencast.com/t/rnWOL0xnDveo

http://www.youtube.com/watch?v=xlUlZt8labE