2018 Week 4 PIR

1. Pyroelectric Infrared(PIR) Sensor
熱釋電紅外線感測器
日期：2018/3/22

2. PIR
別名：被動式紅外線感測器。
功能：偵測物體所發射或反射的紅外線。
原理：當物體進入PIR感測範圍時，因物體溫度與環境溫度有差別，
產生溫度差，則有信號輸出；若人體進入感測區後不動，則
溫度沒有變化，感測器也沒有輸出，所以這種感測器能偵測
物體的活動。
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*任何高於絕對溫度（-273℃）時物體都將產生紅外線光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外線能量的
波長是不一樣的，因此紅外線波長與溫度的高低是相關的。

3. 主動式 V.S. 被動式紅外線
主動式紅外線 被動式紅外線
優點 不易受到干擾
• 感測範圍大
• 價格低
• 功耗小
缺點 只能點對點直線感測 易受外在環境因素干擾
適用環境
室內或室外點對點
直線距離使用
室內
應用 自動沖水器、家電遙控器等
結合喇叭做防盜警報、結合電
燈成為自動照明裝置等
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4. PIR組成元件
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熱釋電感測器
菲涅爾透鏡
（Fresnel lens）
熱釋電感測器能偵測紅外線的波長範圍在0.2~20μm，所以如
果要讓熱釋電感測器只偵測人就要加裝濾光片，讓人體輻射
的紅外線波長為 9~10μm(約體溫36.5度)以外的紅外線由濾光
片吸收。
一、聚焦作用：將紅外線來源訊號聚焦在熱釋電感測器上。
二、區分感測範圍為若干個明區與暗區：利用明區與盲區
的溫度差感測是否有物體進入感測區。

5. 菲涅爾透鏡
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一、聚焦作用
紅
外
線
來
源
二、區分感測範圍為若干個明區與暗區
背
景
２
７
度
體溫36度
暗區(沒偵測到物體)
明區(有偵測到物體)

6. PIR安裝位置對感測靈敏度的影響
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門 門
感測靈敏度高
PIR安裝在門的側面牆壁上 PIR安裝在門的對面牆壁上
感測靈敏度低

7. PIR 型號HC-SR501
參數：
• 感測角度120度
• 感測距離3 ~ 7公尺
• 感測間隔時間可以調整0.5秒到5分鐘之間的時間
• 工作電壓4.5 to 20V
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120度角偵測範圍

8. PIR型號HC-SR501
8
L：Single Trigger
VCC 4.5-20VDC
OUT 3.3V
GND
Delay Time Adjust：設定延時多久後可以重新
偵測(順時針旋轉，感應延時加長，反之)
Distance Adjust：設定感測距離
(順時針旋轉，感應距離增大，反之)
H：Repeat Trigger
電位器

9. 9

10. GPIO函數
• add_event_detect (channel, edge, callback, bouncetime)事件函數，用
來監聽針腳狀態，一旦針腳高低電位發生改變就呼叫callback的函
數。
• channel：腳位編號
• edge：要監聽的事件類型（GPIO.RISING電位低到高; GPIO.FALLING電
位高到低; GPIO.BOTH電位低到高和高到低）
• callback：事件發生後要呼叫的執行函數
• bouncetime：延遲多久時間(毫秒)重新監聽事件
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程式功能：顯示PIR感測器偵測次數
設定GPIO初始輸入狀態是低電位

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程式功能：PIR感測器偵測到紅外線後，LED燈閃爍

14. 應用：一般在車流較少的十字路口，紅綠燈會是閃黃燈的狀態，並設有行人專用按鈕式紅綠燈，
當行人要過馬路，要先按按鈕，才會讓紅綠燈變成一邊紅燈，一邊綠燈，行人就可以過馬路。
今天要用PIR感測器來取代按鈕式紅綠燈，來切換紅綠燈的狀態。
設定程式一執行後：
＊閃爍的定義:燈亮，燈滅算閃爍一次
課後實作基本題：PIR切換模擬紅綠燈
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15. 課後實作進階題：PIR音樂控制器
音樂當前執行狀態 PIR感測次數 音樂切換狀態 LED燈顯示音樂狀態
暫停播放 1 恢復播放 僅亮綠色LED燈
停止播放 1 重新播放 僅亮綠色LED燈
正在播放
1 暫停播放 僅亮紅色LED燈
2 停止播放 僅亮黃色LED燈
3 換下一首歌 三個LED燈閃3次
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＊閃爍的定義：燈亮，燈滅算閃爍一次，一次1秒鐘。
＊PIR感測次數的定義：物體進去感測範圍PIR偵測到後算1次，之後離開，再進去感測
範圍偵測到後算2次。