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

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、動物等溫暖物體都會以紅外線輻射的形式散發(fā)熱量，這些紅外輻射的波長在300 GHz至400 THz之間，屬于中紅外波長范圍，人眼無法直接看到，但可以通過專門的電子設備進行檢測。

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。當傳感器探測到周圍環(huán)境中的紅外線輻射發(fā)生變化時，其內(nèi)部的熱敏電阻（或類似元件）會感受到這種變化，并產(chǎn)生相應的電信號。這些電信號經(jīng)過放大器的放大處理后，會觸發(fā)一個開關或執(zhí)行機構，從而執(zhí)行相應的動作，如觸發(fā)警報、控制燈光等。

具體來說，PIR傳感器內(nèi)部包含一個或多個熱敏電阻，它們能夠探測到周圍環(huán)境中的熱量變化。當有人體或其他溫暖物體進入傳感器的探測范圍時，其發(fā)出的紅外線輻射會被傳感器捕捉到，導致熱敏電阻的溫度發(fā)生變化，進而產(chǎn)生電信號。這個電信號經(jīng)過放大器的放大后，如果達到了設定的閾值，就會觸發(fā)開關或執(zhí)行機構。

三、PIR傳感器的結構組成

PIR傳感器一般由以下幾個部分組成：

1. 紅外線探測器 ：通常由熱敏電阻或其他類似元件組成，用于探測周圍環(huán)境中的紅外線輻射。
2. 信號處理器 ：負責接收并處理紅外線探測器產(chǎn)生的電信號，包括放大、濾波、比較等處理過程。
3. 觸發(fā)器 ：根據(jù)信號處理器的輸出信號，觸發(fā)相應的動作，如警報、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范圍，提高探測的準確性和靈敏度。

四、PIR傳感器的應用領域

PIR傳感器因其高靈敏度和廣泛的應用場景而備受青睞。以下是PIR傳感器的主要應用領域：

1. 安防領域 ：PIR傳感器常被用作移動偵測器，用于探測入侵者并觸發(fā)警報。它可以與其他安防設備（如報警器、監(jiān)控攝像頭等）配合使用，提高整個安防系統(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)等設備的開關。例如，當有人進入房間時，傳感器會檢測到人體的存在并自動打開燈光；當人離開房間后，燈光則會自動關閉。
3. 自動化控制 ：在工業(yè)自動化領域，PIR傳感器可用于檢測生產(chǎn)線上的物體位置、速度等信息，實現(xiàn)自動化控制。
4. 其他領域 ：PIR傳感器還可用于熱量檢測、室內(nèi)溫度控制等領域。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，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)和溫度自動調(diào)節(jié)供暖強度。

五、基于PIR傳感器的電路圖

1、基于 PIR 傳感器的自動開門系統(tǒng)電路圖

自動開門系統(tǒng)是一個創(chuàng)新的電子項目，采用 PIR 傳感器設計。如果有人穿過門，傳感器就會產(chǎn)生輸出脈沖。這些脈沖被發(fā)送到微控制器，用于控制電機驅(qū)動器的操作。該電機驅(qū)動器由微控制器通過向輸入和使能引腳提供適當?shù)拿}沖來控制。

因此，電機驅(qū)動器控制與其連接并固定到門上的電機。因此，如果電路檢測到有人經(jīng)過其區(qū)域，電機就會自動操作門。

2、使用PIR傳感器和IC UM3561的防盜報警電路圖

PIR傳感器（被動紅外傳感器）廣泛應用于運動檢測應用和基于安全的應用，以下項目是使用PIR傳感器和三警報器聲音發(fā)生器IC UM3561的防盜報警電路。

我們應該更加關注我們的安全，這里的防盜報警器旨在檢測入侵和未經(jīng)授權的進入，它對于保護我們的生活空間、房屋和辦公室免遭盜竊非常有用。該 PIR 防盜報警電路針對未經(jīng)授權的進入或移動提供聲音警報。

該電路的主要部分是PIR傳感器，它可以檢測人或物體發(fā)出的紅外（IR）光輻射并給出邏輯輸出信號。 UM3561 負責檢測并生成警報聲。

9V 電池為此電路提供電源，電池電源兩端放置一個 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PIR 傳感器檢測到運動，然后 UM3561 獲得電源并開始通過揚聲器發(fā)出警報聲。

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備。 只需維護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“使用 PIR 傳感器的節(jié)電電路”。 PIR 傳感器中有兩個插槽。當周圍沒有移動時，兩個插槽的讀數(shù)相同。當周圍有任何溫暖的物體或人類時，它會檢查熱量并檢測運動。這會導致兩個插槽之間出現(xiàn)差異變化。并且，輸出負載開始工作。

定時器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)時間。連接到放電引腳的 LED2 指示電路處于節(jié)能模式。開關晶體管 SL100 驅(qū)動繼電器的輸出。該電路中的負載由 9 伏繼電器控制。

PIR傳感器觸發(fā)該電路并通過定時器IC輸出激活繼電器。因此，當一個人離開房間時，該電路會關閉負載設備。

六、帶 Arduino 的 PIR 傳感器設計

這種低功耗 PIR 傳感器可檢測人體在傳感器范圍內(nèi)或之外的移動。

電路原理圖

這里構建的電路用于檢測運動并發(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);
}
}