Детектування руху людини електронними приладами стало можливим порівняно недавно, після створення чутливих піродатчіков. Пірос - вогонь. Основа детекторів руху - піродатчік, прилад, здатний під впливом інфрачервоного випромінювання видавати електричний сигнал.
Піроефект полягає у виникненні заряду в кристалах під впливом інфрачервоного випромінювання. Конструкція піродатчіка, що застосовується в детекторах руху, така, що заряд виникає лише в моменти щодо швидкого появи і зникнення випромінювання, але якщо це випромінювання, не змінюючи інтенсивності, присутній на поверхні активної частини піродатчіка, то електричний заряд на виході практично відсутня. У цьому основна відмінність піродатчіков від датчиків використовують термоелектронний ефект, у яких вихідна напруга змінюється пропорційно зміні температури.
Піродатчікі сприймають випромінювання, що виходить від нагрітого тіла, практично не змінюючи власну температуру корпусу датчика, в той час як термодатчики детектируют зміна температури всій своїй поверхні при їх нагріванні. Піродатчікі володіють значно меншою теплової інерційністю показань, на відміну від яскраво вираженої інерційності термодатчиков.
Конструкція піродатчіков, що застосовуються в детекторах руху
Піроелектричний ефект обумовлений як самими фізичними властивостями піроелектрика, так і конструкцією датчика, в якій чергуються декількох шарів піроелектрика, спеціальної кераміки створеної на основі селеніду свинцю, з протилежними знакозмінними електричними властивостями.
При фоновому освітленні заряди врівноважують один одного, а в моменти виникнення і зникнення інфрачервоного випромінювання на виході піродатчіка з'являється змінна напруга. Іншими словами, піроелектричного пластина датчика з двома металевими обкладинками здатна поглинати електромагнітні хвилі інфрачервоного діапазону. В результаті такого поглинання між обкладинками піроелектрика виникає різниця потенціалів.
Вихідний опір піродатчіка дуже високо, тому при практичному використанні на виході піродатчіка встановлюють транзисторний істоковий повторювач. Спрощена схема детектора руху в якій застосований піроелектричний датчик зображена на рис. 2.
Чутливим елементом піродатчіка є пластина з піроелектрика з двома металевими обкладинками. На одну з обкладок нанесено шар речовини, здатного поглинати електромагнітне випромінювання інфрачервоного діапазону (тепло). Тепло передається піроелектричного пластині і між її обкладинками з'являється різниця потенціалів. Ця різниця потенціалів прикладається до переходу затвор-витік польового транзистора, що викликає зміна опору його каналу. Вихідний сигнал піродатчіка знімається з конденсатора, подключеного до зовнішнього навантажувального резистора, встановленому в ланцюзі витоку транзистора.
види піродатчіков
Розрізняють три види піродатчіков, що розрізняються характеристиками спектральної чутливості. Характеристики піродатчіков залежать від матеріалу і конструкції піроелектрика, а також від властивостей оптичних фільтрів, що встановлюються перед чутливим елементом піродатчіка.
Датчики з високою чутливістю на початку характеристики частотного діапазону випромінювання призначені для виявлення полум'я і застосовуються в конструкціях газових і протипожежних приладів. Датчики з високою чутливістю в середній частині спектра застосовуються в детекторах руху. Піродатчікі, з відносно невисокою чутливістю і рівномірної характеристикою застосовуються в приладах призначених для дистанційного вимірювання температури.
Як виглядає піродатчік?
Датчики оформлені в циліндричному або прямокутному металевому корпусі з трьома або чотирма мідними лудженими дротяними висновками. На плоскому торці корпусу, протилежному боці висновків, розташоване прямокутне або кругле віконце, закрите скляним або кварцовим фільтром, який пропускає переважно інфрачервоні промені.
Для збільшення просторової чутливості датчика перед його оптичним вікном встановлюють лінзу, яка збирає і фокусує інфрачервоні промені на піроелектричного пластині. У детекторах руху для того щоб збільшити сектор огляду перед оптичним вікном піродатчіка встановлюють лінзу Френеля.
Ефект лінз Френеля полягає в тому, що при русі нагрітого тіла розташованого перед лінзою, лінза формує безліч рухомих ділянок світла і тіні сфокусованих на поверхню піродатчіка. За допомогою різних лінз можна сформувати різні кути захоплення та обмежити на користь достовірності інформації чутливість детекторів руху.
Технічні характеристики піроелектричних датчиків
Найбільш відомі в світі піродатчікі виробництва японської кампанії «Murata». Технічні характеристики піроелектричних датчиків цієї фірми представлені в таблиці 1.
інформація PIR-D203S
Чим відрізняються піродатчікі від термодатчиків?Як виглядає піродатчік?
