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Qu'est-ce qu'un détecteur de mouvement PIR et comment fonctionne-t-il ?

Horace He

Dernière mise à jour : 26 décembre 2023

Êtes-vous curieux de savoir comment ces lumières automatiques s'allument dès que vous entrez dans une pièce ? Ou peut-être vous êtes-vous demandé comment les systèmes de sécurité détectent les mouvements et déclencher des alarmes ? Ne cherchez plus, car dans cet article, nous allons nous plonger dans le monde fascinant des capteurs de mouvement PIR. Que vous soyez bricoleur ou simplement désireux de comprendre la technologie qui se cache derrière ces dispositifs, nous allons explorer ce qu'est un capteur de mouvement PIR, comment il fonctionne et ses différentes applications. De l'éclairage automatique aux systèmes de sécurité en passant par les thermomètres sans contact, préparez-vous à découvrir les secrets de cette technologie ingénieuse.

Contenu

Qu'est-ce qu'un détecteur de mouvement PIR ?

UN PIR (Infrarouge passif) détecteur de mouvement est un dispositif qui détecte les mouvements en mesurant les changements dans les le rayonnement infrarouge. Il détecte spécifiquement les niveaux de rayonnement infrarouge émis par les corps et les objets chauds, y compris le corps humain. Le rayonnement infrarouge n'est pas visible à l'œil humain car il est émis à des longueurs d'onde infrarouges. Les capteurs PIR ne sont pas affectés par lumière visibleLes appareils peuvent être utilisés aussi bien dans des environnements clairs que sombres.

Le capteur PIR se compose de deux éléments principaux : un capteur pyroélectrique et une lentille, souvent appelée lentille de fresnel. Le capteur pyroélectrique est un cristal rectangulaire situé au centre d'un boîtier métallique rond. Il détecte les changements dans la quantité de rayonnement infrarouge qui l'atteint et qui varie en fonction de la température et des caractéristiques de la surface des objets situés devant le capteur. Le capteur lentille concentre les signaux infrarouges sur le capteur pyroélectrique. Il permet de concentrer le rayonnement infrarouge entrant sur le capteur, améliorant ainsi sa sensibilité à détecter les mouvements avec précision.

Les détecteurs de mouvement PIR sont passifs car ils n'émettent pas eux-mêmes de chaleur ou d'énergie. Ils s'appuient sur la détection du rayonnement infrarouge émis par les objets chauds se trouvant dans leur champ de vision. Ils sont donc très efficaces et conviennent à diverses applications, notamment les systèmes d'éclairage automatique, les systèmes de sécurité et les thermomètres sans contact.

Fonctionnement des détecteurs de mouvement PIR

Les détecteurs de mouvement PIR sont conçus pour détecter le rayonnement émis par les êtres vivants, tels que les humains ou les animaux. Lorsqu'un objet chaud ou une personne se déplace dans la zone de détection du capteur de mouvement PIR, il émet un rayonnement infrarouge et la lentille du capteur concentre ce rayonnement sur le capteur pyroélectrique. Lorsque le rayonnement infrarouge atteint le capteur, il provoque une modification de la charge électrique du matériau pyroélectrique.

Ce changement de charge électrique est ensuite converti en un signal électrique, qui est traité par les circuits du capteur. Si la variation de la charge électrique dépasse un certain seuil, le capteur envoie un signal à l'appareil ou au système connecté, indiquant la présence d'un mouvement.

Les capteurs de mouvement PIR sont plus complexes que les autres capteurs en raison des multiples variables qui affectent leur entrée et leur sortie. Les deux principaux composants des capteurs PIR sont : le capteur pyroélectrique et la lentille :

Le capteur pyroélectrique

Le capteur pyroélectrique est le principal composant d'un détecteur de mouvement PIR. Le capteur pyroélectrique, ainsi que son circuit de soutien, ses résistances et ses condensateurs, est chargé de détecter les niveaux de rayonnement infrarouge et de les convertir en une impulsion de sortie numérique. Cette impulsion numérique indique si un mouvement a été détecté ou non.

Le capteur pyroélectrique est logé dans une boîte métallique hermétiquement fermée, ce qui améliore son immunité au bruit, à la température et à l'humidité. Le capteur est doté d'une fenêtre constituée d'un matériau transmettant les infrarouges, généralement du silicium enrobé, qui laisse passer le rayonnement infrarouge tout en protégeant l'élément sensible.

À l'intérieur du capteur pyroélectrique se trouvent deux capteurs infrarouges équilibrés ou électrodes. Ces électrodes sont câblées de manière à s'annuler mutuellement en l'absence de mouvement. En d'autres termes, lorsqu'il n'y a pas de mouvement, les deux fentes détectent la même quantité de rayonnement infrarouge, ce qui se traduit par un signal de sortie nul. Lorsqu'un corps chaud, tel qu'un homme ou un animal, passe à proximité, il intercepte une moitié du capteur, ce qui provoque une variation différentielle positive entre les deux moitiés. Lorsque le corps chaud quitte la zone de détection et intercepte l'autre moitié du capteur, une variation différentielle négative se produit. En détectant ces changements de tension, le capteur de mouvement PIR peut détecter un mouvement.

L'objectif

La lentille est un autre composant essentiel d'un détecteur de mouvement PIR. La lentille détermine la largeur, la portée et le modèle de détection de la zone de détection. La lentille d'un détecteur de mouvement PIR est généralement logée dans un boîtier en plastique doté d'une fenêtre translucide. Cette fenêtre permet à l'énergie infrarouge de pénétrer tout en réduisant le risque que des objets étrangers obscurcissent le champ de vision du capteur ou provoquent de fausses alarmes. Le plastique utilisé dans la fenêtre est transparent au rayonnement infrarouge, ce qui permet au capteur de recevoir l'énergie infrarouge souhaitée. longueurs d'onde. La fenêtre peut également servir de mécanisme de focalisation, aidant à diriger l'énergie infrarouge vers la surface du capteur. Elle condense la lumière et fournit une plus grande gamme d'infrarouges au capteur. La lentille est divisée en plusieurs sections de facettes, chacune agissant comme une lentille de Fresnel distincte. 

Une lentille de Fresnel est constituée de rainures concentriques creusées dans le plastique, agissant comme des surfaces de réfraction individuelles qui rassemblent des rayons lumineux parallèles en un point focal. Malgré sa taille réduite, une lentille de Fresnel peut focaliser la lumière de la même manière qu'une lentille optique conventionnelle. Cette conception permet de créer une série de zones de détection imbriquées les unes dans les autres, ce qui améliore la capacité du capteur à détecter les mouvements sur un champ de vision plus large. L'orientation alternée des sous-lentilles fait que les centres des lentilles semblent incohérents, chacune pointant vers une moitié différente de l'élément de détection PIR.

La lentille permet également de filtrer les sources indésirables de rayonnement infrarouge, telles que la lumière du soleil ou les rayons ultraviolets. l'éclairage artificielqui pourrait déclencher de fausses alarmes. Il concentre le rayonnement infrarouge sur le capteur pyroélectrique, ce qui permet une détection précise des variations du rayonnement infrarouge.

Outre la conception de la lentille de Fresnel, certains détecteurs de mouvement PIR peuvent incorporer des miroirs paraboliques segmentés internes pour concentrer davantage l'énergie infrarouge sur le capteur. Ces miroirs peuvent améliorer la sensibilité et la portée du capteur. Toutefois, dans ce cas, le couvercle de la fenêtre en plastique ne comporte généralement pas de lentilles de Fresnel moulées.

Grâce à la lentille, les capteurs de mouvement PIR peuvent détecter efficacement les mouvements à l'intérieur de leur portée et de leur champ de vision. Les capteurs PIR peuvent être configurés avec différentes lentilles pour fournir une couverture et des modèles de détection spécifiques, ce qui permet de les personnaliser en fonction des exigences de l'application.

Grâce à la combinaison du capteur pyroélectrique et de la lentille, les détecteurs de mouvement PIR peuvent détecter avec précision des cibles humaines ou autres et y répondre, ce qui en fait des composants précieux dans diverses applications telles que l'éclairage automatique, les systèmes de sécurité et les thermomètres sans contact.

Couverture et modèle de détection PIR

La couverture de détection d'un capteur PIR est la zone que le capteur peut surveiller pour détecter un mouvement. Cette couverture est généralement représentée sous la forme d'un angle, tel que 180 degrés ou 360 degrés, indiquant la portée du champ de vision du capteur.

Le modèle de détection d'un capteur PIR est déterminé par la lentille et/ou le miroir utilisés dans sa conception. Les capteurs PIR utilisent souvent des lentilles segmentées ou des segments de miroir pour diviser le champ de vision en plusieurs zones. Chaque zone correspond à un secteur de détection spécifique. Lorsqu'un objet ou une personne se déplace dans la zone de détection, le capteur PIR détecte les changements dans le rayonnement infrarouge émis par l'objet. Le capteur analyse les changements dans chaque zone indépendamment pour déterminer s'il y a un mouvement. Cette approche segmentée permet de réduire les fausses alarmes dues à des facteurs environnementaux ou au déplacement d'objets en dehors de la zone de détection souhaitée.

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La couverture et le schéma de détection d'un capteur PIR peuvent varier en fonction du modèle et de la conception spécifiques. Certains capteurs peuvent avoir un champ de vision plus étroit ou plus large, et le nombre, la forme, la distribution et la sensibilité des zones de détection peuvent également varier. Par exemple, ces capteurs PIR ont des miroirs d'orientation réversibles qui permettent soit une couverture large, soit une couverture très étroite du rideau. Des capteurs PIR avec des champs de vision plus larges, y compris 360 degrés, sont disponibles et sont généralement conçus pour être montés au plafond.

Lors de l'utilisation de détecteurs de mouvement PIR, plusieurs éléments doivent être pris en compte en ce qui concerne la couverture et le modèle de détection :

  • Déterminez la zone spécifique qui doit être surveillée pour les mouvements et sélectionnez un capteur PIR avec un angle de couverture approprié. Tenez compte de la taille et de l'agencement de l'espace pour garantir une couverture adéquate. Certains capteurs PIR permettent également de régler la sensibilité, ce qui peut s'avérer utile dans les environnements présentant des niveaux de mouvement variables ou des fausses alarmes fréquentes.
  • Pour une détection optimale, il est important de placer et de positionner correctement le capteur PIR. Des facteurs tels que la hauteur de montage, l'angle et les obstructions potentielles doivent être pris en compte pour s'assurer que le champ de vision du capteur n'est pas obstrué. Le boîtier du capteur PIR est généralement doté d'une fenêtre en plastique qui permet à l'énergie infrarouge de pénétrer tout en réduisant le risque que des objets étrangers obscurcissent la vue du capteur ou provoquent de fausses alarmes. La fenêtre en plastique peut également servir de filtre pour limiter les longueurs d'onde à celles qui sont les plus proches du rayonnement infrarouge émis par l'homme.

Éléments à prendre en compte lors de la conception d'applications PIR

Lors de la conception applications infrarouges passivesIl y a plusieurs facteurs à prendre en compte pour garantir des performances et une fonctionnalité optimales. En tenant compte de ces considérations, vous pouvez maximiser l'efficacité de votre détecteur de mouvement PIR et créer un système fiable et efficace.

Placement du capteur

L'emplacement de la Détecteur de mouvement PIR est essentielle pour une détection précise. Placez le capteur dans un endroit où la ligne de vue vers la zone surveillée est dégagée. Évitez de placer le capteur à proximité de sources de chaleur ou de lumière directe du soleilcar cela peut causer des dommages à l'environnement. fausses alarmes ou des relevés imprécis. En outre, veillez à ce que le capteur soit monté de manière à ce qu'il ne puisse pas "voir" par une fenêtre, car les sources infrarouges puissantes provenant de l'extérieur peuvent surcharger le capteur et déclencher de fausses alarmes.

Plage de détection

Tenez compte de la distance de détection requise pour votre application spécifique. Choisissez un capteur PIR dont la plage de détection permet de couvrir efficacement la zone souhaitée. Gardez à l'esprit que des portées de détection plus importantes peuvent nécessiter des réglages de sensibilité plus élevés, ce qui peut augmenter les risques de fausses alarmes.

Ajustement de la sensibilité

La plupart des détecteurs de mouvement PIR permettent de régler le niveau de sensibilité. Ce réglage détermine la facilité avec laquelle le capteur déclenchera une alarme ou activera un dispositif en réponse à un mouvement détecté. Trouvez le bon équilibre entre la sensibilité et les fausses alarmes en testant le capteur dans différents scénarios et en le réglant en conséquence. Certains détecteurs sont conçus pour "ignorer" les animaux domestiques en fixant un seuil de sensibilité plus élevé ou en se concentrant sur la partie supérieure de la pièce pour éviter de détecter les mouvements au sol.

Facteurs environnementaux

Les capteurs de mouvement PIR peuvent être affectés par des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité et la circulation de l'air. Pour minimiser ces effets, scellez le capteur PIR dans un matériau qui réduit l'influence de la température ou de l'humidité, tel que le silicium. Évitez de placer le capteur dans une position où les bouches d'aération soufflent de l'air chaud ou froid sur la fenêtre du capteur, car cela peut modifier la température et déclencher de fausses alarmes.

Source d'énergie

Tenez compte des exigences de votre application PIR en matière de source d'alimentation. Choisissez un capteur compatible avec votre source d'alimentation et assurez-vous qu'il répond aux exigences de consommation d'énergie de votre application.

Intégration avec d'autres systèmes

Si vous intégrez le capteur PIR à d'autres systèmes ou dispositifs, tels que des alarmes, des éclairages ou des systèmes domotiques, assurez-vous de la compatibilité et de la bonne communication entre les composants. Prenez en compte les protocoles et les interfaces nécessaires à une intégration transparente.

Temps de verrouillage et délai de mise sous tension

Les capteurs PIR ont un temps de verrouillage et un délai de mise sous tension. Pendant le délai de verrouillage, qui est généralement d'environ 2 secondes, tout mouvement détecté est ignoré afin d'éviter les déclenchements intempestifs. En outre, les capteurs PIR ont besoin d'une période d'étalonnage d'environ 30 à 60 secondes après leur mise sous tension pour apprendre la signature infrarouge ambiante de l'environnement. Ignorez tout déclenchement pendant cette période d'étalonnage afin d'éviter les fausses alarmes.

Applications des détecteurs de mouvement PIR

Les capteurs de mouvement PIR ont un large éventail d'applications en raison de leur capacité à détecter les mouvements humains et à déclencher divers dispositifs et systèmes grâce à leur faible consommation d'énergie, leur faible coût et leur facilité d'utilisation. Cependant, les capteurs PIR ont des limites et ne fournissent pas d'informations sur le nombre de personnes ou leur proximité par rapport au capteur. En outre, ils peuvent être déclenchés par des animaux domestiques, de sorte qu'il peut être nécessaire d'expérimenter et d'affiner les réglages dans certaines situations.

Examinons quelques-unes des applications courantes des capteurs de mouvement PIR.

Éclairage automatique

L'éclairage automatique est une application largement répandue des capteurs de mouvement PIR, qui offre commodité et efficacité énergétique dans divers contextes. Lorsqu'une personne entre dans une pièce ou une zone, le capteur de mouvement PIR détecte son mouvement et déclenche l'allumage des lumières. Cela élimine le besoin d'interrupteurs manuels et garantit que les lumières ne sont allumées que lorsque c'est nécessaire, ce qui permet de réaliser des économies d'énergie et de réduire les coûts d'électricité.

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Le capteur de mouvement PIR fonctionne en détectant les changements dans le rayonnement infrarouge à l'intérieur de son champ de détection. Lorsqu'une personne se déplace dans le champ de vision du capteur, la chaleur de son corps émet un rayonnement infrarouge qui est détecté par le capteur. Le capteur envoie ensuite un signal au système d'éclairage, lui demandant d'allumer les lumières.

Au cours de la séquence d'initialisation, qui dure généralement entre 30 et 60 secondes après la mise sous tension, le capteur de mouvement PIR se calibre à l'environnement en apprenant la signature infrarouge ambiante. De faux déclenchements peuvent se produire pendant cette période d'étalonnage, de sorte que tout déclenchement survenant pendant cette période doit être ignoré. Le fait de minimiser les mouvements devant le capteur pendant l'étalonnage automatique permet d'éviter les interférences avec le processus d'étalonnage.

Dans les systèmes d'éclairage automatique, l'électronique du capteur de mouvement PIR commande généralement un relais intégré capable de commuter la tension secteur. Cela permet au PIR d'activer les lumières qui lui sont connectées lorsqu'il détecte un mouvement. Cette application est couramment utilisée en extérieur pour éclairage de sécurité ou à des fins pratiques, comme l'éclairage de la porte d'entrée pour aider à trouver les clés dans l'obscurité. L'éclairage automatique peut également être mis en place dans les toilettes publiques, les garde-manger, les couloirs et d'autres zones où le contrôle automatique des lumières est bénéfique. En n'activant les lumières que lorsque c'est nécessaire, des économies d'énergie peuvent être réalisées et il n'est pas nécessaire que les utilisateurs se souviennent d'éteindre les lumières lorsqu'ils quittent la zone.

Applications de sécurité

Les détecteurs de mouvement PIR ont un large éventail d'applications en matière de sécurité, ce qui en fait un complément précieux à tout système de sécurité.

Détection des intrusions

Les capteurs de mouvement PIR sont souvent intégrés dans les systèmes d'alarme antivol pour détecter les entrées non autorisées dans les locaux. Ces capteurs peuvent détecter la chaleur émise par le corps d'une personne lorsqu'elle se déplace dans la zone de détection. Si un mouvement est détecté, le capteur déclenche une alarme qui prévient les occupants ou un service de surveillance.

Protection du périmètre

Détecteurs de mouvement PIR peuvent être placés stratégiquement le long du périmètre d'une propriété afin de détecter tout accès non autorisé. En couvrant les principaux points d'entrée tels que les portes, les fenêtres et les portails, ces capteurs peuvent surveiller efficacement les environs et déclencher une alarme si un mouvement est détecté.

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Sécurité extérieure

Les détecteurs de mouvement PIR sont couramment utilisés pour les applications de sécurité en extérieur. Ils peuvent être installés dans des luminaires extérieurs ou des unités autonomes pour détecter tout mouvement dans les environs. Cela permet de dissuader les intrus potentiels et d'améliorer la sécurité générale de la propriété. Par exemple, l'éclairage de sécurité peut être configuré pour s'allumer lorsqu'un mouvement est détecté, soit pour dissuader les criminels, soit pour des raisons pratiques, comme trouver des clés dans l'obscurité.

Vidéosurveillance

Les détecteurs de mouvement PIR peuvent être intégrés aux systèmes de vidéosurveillance afin d'en améliorer l'efficacité. Lorsqu'un capteur PIR détecte un mouvement, il peut déclencher l'enregistrement d'une séquence vidéo, ce qui permet au personnel de sécurité de revoir les événements qui ont précédé la détection du mouvement. Cette fonction est particulièrement utile pour identifier les menaces potentielles et recueillir des preuves en cas d'incidents de sécurité.

Contrôle d'accès

Les capteurs de mouvement PIR peuvent être utilisés dans les systèmes de contrôle d'accès pour surveiller les mouvements des personnes dans une zone restreinte. En détectant les mouvements, ces capteurs peuvent déclencher le déverrouillage des portes ou des portails, permettant ainsi au personnel autorisé d'entrer. Cela ajoute une couche supplémentaire de sécurité en garantissant que seules les personnes autorisées peuvent accéder aux zones sensibles.

Alarmes anti-panique

Les détecteurs de mouvement PIR peuvent être intégrés dans des systèmes d'alarme anti-panique afin de fournir un niveau de sécurité supplémentaire dans les situations d'urgence. Ces capteurs peuvent être programmés pour détecter des mouvements ou des gestes spécifiques indiquant une situation de détresse. Lorsqu'il est déclenché, le capteur peut activer une alarme, notifiant le personnel de sécurité ou les services d'urgence pour une assistance immédiate.

Thermomètre sans contact PIR

Un thermomètre PIR sans contact est un type de thermomètre qui utilise un capteur de mouvement PIR pour mesurer la température d'un objet sans contact physique. Cette technologie est particulièrement utile dans les situations où les thermomètres à contact ne sont pas pratiques ou sûrs à utiliser, par exemple pour mesurer la température d'objets en mouvement, de surfaces chaudes ou dans des environnements où la contamination croisée est un problème.

Le capteur de mouvement PIR d'un thermomètre sans contact détecte le rayonnement infrarouge émis par un objet. Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet un rayonnement infrarouge dont l'intensité est directement liée à la température de l'objet. Le capteur PIR convertit le rayonnement détecté en un signal électrique, qui est ensuite traité pour déterminer la température de l'objet.

Une application intéressante des thermomètres sans contact PIR est la mesure d'objets distants. Dans ce cas, un circuit PIR est utilisé pour mesurer la température d'un objet à distance. Le signal de sortie du capteur PIR est évalué en fonction d'un étalonnage spécifique au spectre infrarouge du matériau observé. Cet étalonnage permet d'obtenir à distance des mesures de température relativement exactes et précises.

Sans étalonnage en fonction du type spécifique de matériau observé, un thermomètre PIR sans contact peut tout de même mesurer des changements dans l'émission infrarouge qui correspondent à des changements de température. Cependant, les valeurs de température réelles ne peuvent pas être calculées sans étalonnage.

La rapidité et la commodité des thermomètres PIR sans contact les rendent idéaux pour diverses applications. Ils peuvent fournir des relevés de température instantanés à distance, ce qui les rend adaptés aux environnements industriels, aux applications médicales et même à l'usage domestique. Dans le secteur industriel, les thermomètres PIR sans contact peuvent mesurer la température des machines, des moteurs ou d'autres équipements sans contact physique, ce qui améliore la sécurité et l'efficacité. Dans les applications médicales, ils sont couramment utilisés pour mesurer la température corporelle sans risque de contamination croisée.

Pet Immune Détecteur de mouvement PIR

Un détecteur de mouvement PIR à l'épreuve des animaux domestiques est un type spécialisé de détecteur de mouvement PIR conçu pour minimiser les fausses alarmes causées par les animaux domestiques. Il intègre une technologie avancée permettant de différencier les mouvements des animaux domestiques de ceux des intrus potentiels, ce qui en fait un choix idéal pour les ménages ayant des animaux domestiques.

Les détecteurs de mouvement PIR traditionnels détectent les variations du rayonnement infrarouge dans leur zone de détection, ce qui signifie que tout mouvement, y compris celui d'un animal domestique, peut déclencher le capteur et entraîner de fausses alarmes. Cependant, les détecteurs de mouvement PIR à l'épreuve des animaux domestiques utilisent diverses méthodes pour surmonter ce problème.

L'une des méthodes couramment utilisées par les détecteurs de mouvement PIR pour animaux de compagnie consiste à définir un seuil de poids. Cela signifie que le capteur ne déclenche une alarme que si le mouvement détecté dépasse une certaine limite de poids. Ainsi, les petits animaux tels que les chats ou les petits chiens ne sont pas détectés comme des intrus potentiels, ce qui réduit les risques de fausses alarmes. Si vous avez des animaux plus grands, il est essentiel de choisir un détecteur avec un seuil de poids plus élevé afin de s'assurer qu'ils ne sont pas détectés par erreur comme des intrus.

Une autre méthode consiste à utiliser plusieurs zones de détection. Ces détecteurs divisent la zone de détection en plusieurs zones et analysent les mouvements à l'intérieur de chaque zone. Ce faisant, ils peuvent différencier les mouvements d'un animal de compagnie de ceux d'un être humain. Par exemple, si le mouvement n'est détecté que dans les zones inférieures, il est plus probable qu'il soit causé par un animal domestique.

Une configuration d'amplificateur différentiel est également utilisée pour annuler la température moyenne du champ de vision, ce qui réduit les risques de fausses indications causées par de brefs éclairs de lumière ou par un éclairage à l'échelle du champ. Elle minimise également les interférences en mode commun, ce qui améliore encore la capacité du détecteur à résister aux déclenchements dus aux champs électriques environnants.

Placer le détecteur à une hauteur appropriée permet de minimiser les risques de fausses alarmes causées par les animaux domestiques, tandis que le réglage de l'angle permet de couvrir la zone souhaitée tout en évitant les zones où les animaux domestiques sont susceptibles de se promener.

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