PIR傳感器，全稱“Passive Infrared Sensor”，又稱“人體紅外線傳感器”，是一種能夠探測(cè)人體熱量的電子元件。它通過檢測(cè)周圍環(huán)境中的紅外線輻射來感知人體的存在，因此被廣泛應(yīng)用于安防、智能家居、自動(dòng)化控制等多個(gè)領(lǐng)域。以下將詳細(xì)闡述PIR傳感器的定義、工作原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用以及未來發(fā)展趨勢(shì)。

一、PIR傳感器的定義

PIR傳感器是一種無源紅外傳感器，其“無源”意味著它本身不發(fā)射任何形式的能量，而是依賴于探測(cè)周圍環(huán)境中物體（尤其是人體）發(fā)出的紅外線輻射。人體、動(dòng)物等溫暖物體都會(huì)以紅外線輻射的形式散發(fā)熱量，這些紅外輻射的波長(zhǎng)在300 GHz至400 THz之間，屬于中紅外波長(zhǎng)范圍，人眼無法直接看到，但可以通過專門的電子設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。

二、PIR傳感器的工作原理

PIR傳感器的工作原理基于熱釋電效應(yīng)。當(dāng)傳感器探測(cè)到周圍環(huán)境中的紅外線輻射發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)部的熱敏電阻（或類似元件）會(huì)感受到這種變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。這些電信號(hào)經(jīng)過放大器的放大處理后，會(huì)觸發(fā)一個(gè)開關(guān)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如觸發(fā)警報(bào)、控制燈光等。

具體來說，PIR傳感器內(nèi)部包含一個(gè)或多個(gè)熱敏電阻，它們能夠探測(cè)到周圍環(huán)境中的熱量變化。當(dāng)有人體或其他溫暖物體進(jìn)入傳感器的探測(cè)范圍時(shí)，其發(fā)出的紅外線輻射會(huì)被傳感器捕捉到，導(dǎo)致熱敏電阻的溫度發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)經(jīng)過放大器的放大后，如果達(dá)到了設(shè)定的閾值，就會(huì)觸發(fā)開關(guān)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

三、PIR傳感器的結(jié)構(gòu)組成

PIR傳感器一般由以下幾個(gè)部分組成：

1. 紅外線探測(cè)器 ：通常由熱敏電阻或其他類似元件組成，用于探測(cè)周圍環(huán)境中的紅外線輻射。
2. 信號(hào)處理器 ：負(fù)責(zé)接收并處理紅外線探測(cè)器產(chǎn)生的電信號(hào)，包括放大、濾波、比較等處理過程。
3. 觸發(fā)器 ：根據(jù)信號(hào)處理器的輸出信號(hào)，觸發(fā)相應(yīng)的動(dòng)作，如警報(bào)、燈光控制等。
4. 鏡頭 （部分傳感器配備）：用于聚焦和限制傳感器的探測(cè)范圍，提高探測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度。

四、PIR傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

PIR傳感器因其高靈敏度和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景而備受青睞。以下是PIR傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域：

1. 安防領(lǐng)域 ：PIR傳感器常被用作移動(dòng)偵測(cè)器，用于探測(cè)入侵者并觸發(fā)警報(bào)。它可以與其他安防設(shè)備（如報(bào)警器、監(jiān)控?cái)z像頭等）配合使用，提高整個(gè)安防系統(tǒng)的效能。
2. 智能家居 ：在智能家居系統(tǒng)中，PIR傳感器可用于控制燈光、空調(diào)等設(shè)備的開關(guān)。例如，當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，傳感器會(huì)檢測(cè)到人體的存在并自動(dòng)打開燈光；當(dāng)人離開房間后，燈光則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。
3. 自動(dòng)化控制 ：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，PIR傳感器可用于檢測(cè)生產(chǎn)線上的物體位置、速度等信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
4. 其他領(lǐng)域 ：PIR傳感器還可用于熱量檢測(cè)、室內(nèi)溫度控制等領(lǐng)域。例如，在節(jié)能建筑中，PIR傳感器可用于控制供暖系統(tǒng)的開關(guān)，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)和溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)供暖強(qiáng)度。

五、基于PIR傳感器的電路圖

1、基于 PIR 傳感器的自動(dòng)開門系統(tǒng)電路圖

自動(dòng)開門系統(tǒng)是一個(gè)創(chuàng)新的電子項(xiàng)目，采用 PIR 傳感器設(shè)計(jì)。如果有人穿過門，傳感器就會(huì)產(chǎn)生輸出脈沖。這些脈沖被發(fā)送到微控制器，用于控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的操作。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由微控制器通過向輸入和使能引腳提供適當(dāng)?shù)拿}沖來控制。

因此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制與其連接并固定到門上的電機(jī)。因此，如果電路檢測(cè)到有人經(jīng)過其區(qū)域，電機(jī)就會(huì)自動(dòng)操作門。

2、使用PIR傳感器和IC UM3561的防盜報(bào)警電路圖

PIR傳感器（被動(dòng)紅外傳感器）廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用和基于安全的應(yīng)用，以下項(xiàng)目是使用PIR傳感器和三警報(bào)器聲音發(fā)生器IC UM3561的防盜報(bào)警電路。

我們應(yīng)該更加關(guān)注我們的安全，這里的防盜報(bào)警器旨在檢測(cè)入侵和未經(jīng)授權(quán)的進(jìn)入，它對(duì)于保護(hù)我們的生活空間、房屋和辦公室免遭盜竊非常有用。該 PIR 防盜報(bào)警電路針對(duì)未經(jīng)授權(quán)的進(jìn)入或移動(dòng)提供聲音警報(bào)。

該電路的主要部分是PIR傳感器，它可以檢測(cè)人或物體發(fā)出的紅外（IR）光輻射并給出邏輯輸出信號(hào)。 UM3561 負(fù)責(zé)檢測(cè)并生成警報(bào)聲。

9V 電池為此電路提供電源，電池電源兩端放置一個(gè) 5.1V齊納二極管]，并為 PIR 傳感器提供穩(wěn)壓電源，PIR 傳感器的輸出（3.3V）連接到 UM3561 的 Vdd 引腳 5，并且每當(dāng)PIR 傳感器檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，然后 UM3561 獲得電源并開始通過揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)聲。

3、使用 PIR 傳感器的節(jié)電電路圖

節(jié)電器是一種連接到電源插座的設(shè)備。 只需維護(hù)電路即可最大限度地減少功耗。節(jié)電電路可以用不同的方式制作。在本教程中，我們將制作一個(gè)“使用 PIR 傳感器的節(jié)電電路”。 PIR 傳感器中有兩個(gè)插槽。當(dāng)周圍沒有移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)插槽的讀數(shù)相同。當(dāng)周圍有任何溫暖的物體或人類時(shí)，它會(huì)檢查熱量并檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)插槽之間出現(xiàn)差異變化。并且，輸出負(fù)載開始工作。

定時(shí)器IC555和PIR傳感器是該節(jié)電電路的主要元件。 PIR 傳感器的輸出直接提供給晶體管 BC547 的基極，晶體管的集電極端子通過定時(shí)電阻器和電容器連接到 IC555 的閾值和觸發(fā)引腳。

通過電位器，我們可以改變靈敏度水平以及輸出脈沖持續(xù)時(shí)間。連接到放電引腳的 LED2 指示電路處于節(jié)能模式。開關(guān)晶體管 SL100 驅(qū)動(dòng)繼電器的輸出。該電路中的負(fù)載由 9 伏繼電器控制。

PIR傳感器觸發(fā)該電路并通過定時(shí)器IC輸出激活繼電器。因此，當(dāng)一個(gè)人離開房間時(shí)，該電路會(huì)關(guān)閉負(fù)載設(shè)備。

六、帶 Arduino 的 PIR 傳感器設(shè)計(jì)

這種低功耗 PIR 傳感器可檢測(cè)人體在傳感器范圍內(nèi)或之外的移動(dòng)。

電路原理圖

這里構(gòu)建的電路用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)并發(fā)出蜂鳴聲。您可以用繼電器或燈泡修改電路。

Arduino PIR 傳感器草圖代碼

/*www.theorycircuit.com*/

int pirPin = 2; //digital 2

int buzzerPin = 12; //digital 12

void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(pirPin, INPUT);
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
}

void loop()
{
int pirVal = digitalRead(pirPin);
Serial.println(pirVal);
if(pirVal == HIGH)
{ //was motion detected
Serial.println(“Motion Detected”);
digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
delay(1500);
}
else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}