網頁最後修改時間:2016/10/24
- 輸入電壓 :DC 3.3V - 24V (max) 高的輸入電壓代表降壓晶片會有較大的溫昇
- 觸發後輸出電壓:3.3V,可直接接在樹莓派做為輸入 High / Low level signal: 3.3V TTL output
- 延遲時間 (Tx) :2.45 秒 ~ 248.21 秒 @ R13 (10K, 103), R_DELAYTIME(1M, 105), C11(0.01uF, 103) 感應之後輸出維持的時間,此延遲時間由可變電阻 (R_DELAYTIME) 調整。
- 封鎖時間 (Ti) :2.4 秒 @ R12 (1M, 105), C12 (0.1u, 104) 感應輸出結束之後,再次觸發必須等待的時間,稱做封鎖時間。
首先,先將線路圖給大家,請點擊下方線路圖並開啟在另一個網頁上做為對照。這圖面已經過修改以及更正,因此跟您手中拿到的 PIR 線路並不一定一樣,只適用於賣場所販售的 PIR 模組。不過除了線路,下面說明的東西觀念上都是一樣的,稍做數字上的修改就可以了。
人體紅外線感應 ( PIR ) 模組電路圖 |
PIR 模組輸入電壓與觸發後輸出電壓:
( 接下來說的都是指賣場中的 ) PIR 模組使用 7133-1 做為降壓晶片,將輸入電壓調低至 3.3 V 做為 BISS0001 ( PIR motion detector IC, PIR 動作偵測 IC ) 的輸入電壓
從 PIR 模組背面找到 7133-1,從 "7133-1 - Low Power LDO 資料手冊" 的 Page 2 Absolute Maximum Ratings, Supply Voltage -0.3V to 26V,知道 PIR 模組輸入電壓的極限值
7133-1 Low Power LDO 晶片位置 |
而在 Page3, Electrical Characteristics 資料表,可知建議輸入電壓最大到 24V;因為試過使用 3V3 電壓輸入能夠正常輸出電壓準位訊號,因此將 PIR 模組輸入電壓下限設為 3V3。這就表示 PIR 模組,不管是在輸入電壓的選擇 ( 3V3 or 5V0) 或是觸發訊號的接收,都可與樹莓派做很好的搭配。
7133-1, +3.3 Output Type - Electrical Characteristics |
PIR 模組觸發訊號輸出與輸入電壓 (3V3) 有關,因而得知當感應輸出時,觸發訊號高低電壓準位訊號符合 3V3 TTL 輸出。
延遲時間 ( Tx ) 和封鎖時間 ( Ti ):
下面是 BISS0001 的接腳圖與說明
BISS0001 接腳名稱 |
BISS0001 接腳說明 |
延遲時間是由接在 P3 與 P4 的電阻和電容來決定,由於其中又裝設了可變電阻,因此可以調整;封鎖時間則是由接在 P5 與 P6 的電阻和電容來決定,是固定值。
延遲與封鎖時間與 PIR 模組感應後觸發模式有關係,而 PIR 模組可經由設置 Jumper 的位置做調整,出貨預設是在不可重複觸發的位置
PIR 模組觸發模式設定說明 |
下面是兩個觸發模式的波形圖,左邊的紅字是波形的描述 ( A、CDS 和 VO 是接腳名稱 )。不可重複觸發必須要在封鎖時間之後才能再次被觸發;而可重複觸發模式只要 PIR 模組有感應,就會一直維持備輸出的狀態
不可重複觸發模式波形圖 |
可重複觸發模式波形圖 |
請參考下面一部份的電路圖並對照英文版的 BISS0001 Page 1 的最下面說明,延遲時間 ( Tx ) 和封鎖時間 ( Ti ) 的近似計算公式如下:
Tx ( min ) ≅ 24576 x ( R13 + R_DELAYTIME ) x C6 = 24576 x ( 10000 + 0 ) x ( 0.01 x 10-6 ) = 2.4576 秒
Tx ( max ) ≅ 24576 x ( R13 + R_DELAYTIME ) x C6 = 24576 x ( 10000 + 1000000 ) x ( 0.01 x 10-6 ) = 248.2176 秒
所以可調整的延遲時間為 2.4576 秒至 248.2176 秒。
Ti ≅ 24 x R12 x C12 = 24 x 1000000 x ( 0.1 x 10-6 ) = 2.4 秒
因為 P5 與 P6 之間是使用固定電阻與電容,因此無法手動調整封鎖時間,若要修改請自行重新焊接適當的電阻以及電容。
上面計算中,R (電阻) 單位是 Ohm ( 歐姆 )、C ( 電容 ) 單位是 F (法拉 );電容值 103 ( 0.01 uF )、104 ( 0.1 uF ),電阻值 105 ( 1M = 1000,000 ),計算時要先做換算。
PIR 模組部分電路圖 - 延遲時間和封鎖時間 |
預設的 PIR 模組沒有裝設 CDS ( 光敏電阻 ),使用光敏電阻可以讓 PIR 模組的輸出只在環境暗到某一程度下才能作動,例如晚間
CDS ( 光敏電阻 ) 在 PIR 模組上的焊接位置 |
裝上 CDS 後,那要在多暗的環境下才能觸發 ? 查看電路圖中 BISS0001 P9 ( CDS ) 與之相接的 R3 與 CDS,PIR 模組與環境中亮度的關係就是由這兩個控制。
CDS 所接收到的光線越強,電阻越低;反之,就會越高。當 BISS0001 P9 接收到高準位時,PIR 模組就能在感應到人體時產生輸出訊號,由於輸入到 BISS0001 的電壓是 3V3,高準位的訊號必須大於 0.2 VDD 才會有作用,經由分壓的關係式,可以計算出大約的 CDS 數值
0.2 x 3.3 = ( 3.3 x CDS ) / ( 1000 + CDS ) 可得 CDS = 250 K 歐姆
CDS 所接收到的環境光線必須要使得其電阻值達到 250K 歐姆,PIR 模組才能正常作動;使用電錶配合環境光線的調整,就能知道測試時要調多暗,不然 PIR 模組做測試時會測不出任何結果的!
PIR 部分電路圖 - CDS |
準備材料:
- 1 pcs x [ 麵包板 ]
- 1 pcs x [ 人體紅外線感應 ( PIR ) 模組 ]
- 3 pcs x [ 杜邦線 (母對母) ]
- 排針數根 雙頭長排針 ( 2P x 1, 1P x 1 ) ,連接杜邦線到麵包板
- 直流電源 建議使用 5V 或是使用 3 顆乾電池取代
牽線:
PIR 模組簡易測試線路如下圖所示
人體紅外線感應 ( PIR ) 模組簡易測試線路 |
其他注意事項:
- 溫度補償(可選擇,須自行再安裝):在夏天當環境溫度升高至30~32℃,探測距離稍變短,溫度補償可作一定的性能補償。
- 應盡量避免燈光等乾擾源近距離直射模塊表面的透鏡,以免引進干擾信號產生誤動作。
- 使用環境盡量避免流動的風,風也會對感應器造成干擾。
- PIR 感應模組安裝建議
LHi 778 採用雙探頭,探頭的窗口為長方形,探頭位於較長方向的兩端。
當人體從左到右或從右到左走過時,紅外線光譜到達雙探頭的時間、距離有差值;差值越大,感應越靈敏。
當人體從正面走向探頭,或從上到下或從下到上方向走過時,雙探頭檢測不到紅外線光譜距離的變化,無差值,因此感應不靈敏或不工作。
所以安裝 PIR 模組時應使探頭的方向與人體活動最多的方向盡量相平行,保證人體經過時先後被探頭所感應。為了增加感應角度範圍,賣場 PIR 模組採用圓形透鏡,也使得探頭四面都感應,但左右兩側仍然比上下兩個方向感應範圍大、靈敏度強,安裝時仍須盡量按以上要求。
人體紅外線感應模組配合兩通道光隔離繼電器模組控制交流設備:
延用上面的電路,加上賣場的兩通道光隔離繼電器模組與交流 LED 燈,就可以實現門口燈的功能;若是只想在晚間才會開關燈的話,請焊接附在其中的 CDS ( 光敏電阻 ) 在 PIR 模組上。
使用 PIR 模組控制燈泡亮滅 |
開啟 4.5 V 電源後,請等待 20 秒至 60 秒的時間,等 PIR 模組穩定。穩定之後就會看到繼電器的 IN1 的指示燈是亮起的,但 LED 燈是熄滅的。由於繼電器是低態動作,因此為了讓 PIR 輸出( 高準位 ) 時 LED 燈才開啟,因此 LED 燈是接到繼電器的 K1-NC 與 K1-COM 兩個接點,也就是像下圖一樣,繼電器上 IN1 的指示燈熄滅時,LED 燈就會亮起。
實際接線圖 |
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- 7133-1 - Low Power LDO 資料手冊 ( PDF ) PIR 模組降壓 IC,轉換輸入電壓為 3.3V 的晶片。3.3V 電壓是提供給 BISS0001 晶片用的
- BISS0001 - Mrcro Power PIR Motion Detector IC ( 中文PDF,英文PDF ) PIR 模組控制 IC資料手冊。兩份文件(中英文),其中以英文資料手冊說明最詳細;中文文件所使用的 IC 接腳定義,使用於部落格文章中
- LHi778 - Pyroelectric Infrared Detector, Dual Element Detector ( PDF ) PIR 模組感測頭 LHi778 的資料手冊
請問一下有辦法將延遲時間Tx調成比預設值還要小嗎? (小於2.4576秒)
回覆刪除您好:
回覆刪除請參考這網頁中的這張電路圖"PIR 模組部分電路圖 - 延遲時間和封鎖時間"以及上方的說明公式:
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延遲時間 ( Tx ) 的近似計算公式如下:
Tx ( min ) ≅ 24576 x ( R13 + R_DELAYTIME ) x C6 = 24576 x ( 10000 + 0 ) x ( 0.01 x 10-6 ) = 2.4576 秒
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由上面公式可以得知,改變 R13 電阻值或是 C6 電容值就可以改變 Tx 的時間。
例如,將 R13 改為 5K Ohm 的祖值,原本的 Tx 最小可延遲時間就會由 2.4576 秒減少為 1.2288 秒。
公式與說明都在網頁上,可自行再確認您所要的 Tx 延遲時間是多少,再選擇適當的阻、容值就可達到您要的 Tx 延遲時間。
電路圖上面的電阻標號對應於此組 PIR 上面的標號,直接解焊在焊上新的電阻就可以了!
您好,我有在露天拍賣留言
回覆刪除我想做一個感測到人體就會發出警報的裝置,但我僅學過基本的電子學,對於樹莓派那些東西都不太了解,這樣可以做得出來嗎?
若將LED燈改為蜂鳴器,直接參考您部落格裡面{[PIR]簡易人體紅外線感應 (PIR) 模組測試電路}的麵包板線路接法,是可行的嗎?
另外想請問PIR是否能做到精度控制範圍?如果到夏天溫度高或是我拿一碗熱湯靠過去會不會也被觸發?