紅外線感應器

Posted by: 邱小新 at 下午4:11 in
MOTION SENSOR (PASSIVE INFRARED TYPE) MP MOTION SENSOR‘NaPiOn’

紅外線感應器的種類非常之多,通常可以區分為量子型與熱型兩大類。而量子型感應器主要動作原理是利用光電效應,例如光二極體,以及利用光電效應的 CdS、PbS 等元件,此類型最為一般所常見。

此外尚有利用焦電效應的焦電型紅外線感應器,其動作原理是熱型的代表作,而所謂焦電效應(pyroelectric effect)簡單地說就是利用溫度的變化而產生電荷之現象。因此,我們可以說若是沒有溫度變化,即無法生電荷輸出訊號。

焦電型紅外線感應器俗稱 PIR 是 Passive Infrared Sensor 的英文簡寫,它主要的感應方法為利用溫度之變化,來感應待測物體之移動。舉例來說,人在 PIR 的感應範圍之內移動,PIR 上的感應點會因為溫度的變化而轉化成電流訊號輸出去,這個訊號就可以使電燈開啟、警報器作響……,達成我們所要的需求。

但是上述情形的感應方式會有一些問題,那就是 PIR 的感應距離太近(約 1~2 公尺),而且感應點會不夠多,所以最簡單的解決方法就是為 PIR 戴眼鏡,我們可以利用凸透鏡可以將光線聚焦的原理,將較遠處的人體的紅外線能量聚焦至 PIR 元件的感應點上,如此有可大大增加了感應距離,另一方面我們再把凸透鏡集合在一起,形成一個透鏡陣列 (Lens Arrays),這樣就可以增加許多感應點。至於透鏡的材質,必須要讓人體所發出的紅外光能夠順利通過,為了避免誤動,我們選擇對可見光阻絕性好的高密度 PE 可以避掉許多光線之干擾,而減少誤動之情形。




在自然界,任何高於絕對溫度(-273℃)時物體都將產生紅外光譜,不同溫度的物體,其釋放的紅外能量的波長是不一樣的,因此紅外波長與溫度的高低是相關的。

人體輻射的紅外線中心波長為 9~10μm,而探測元件的波長靈敏度在 0.2~20μm 範圍內幾乎穩定不變。在熱釋感測器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的視窗,這個濾光片可通過光的波長範圍為 7~10μm,正好適合於人體紅外輻射的探測,而對其他波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線感測器。

在被動紅外探測器中有兩個關鍵性的元件,一個是熱釋電紅外感測器,它能將波長為 8-12μm 之間的紅外信號變化轉變為電信號,並能對自然界中的白光信號具有抑制作用,因此在被動紅外探測器的探測範圍內,當無人體移動時,熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度,當人體進人探測範圍,通過菲涅爾透鏡,熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異信號,因此,紅外探測器的紅外探測的基本概念就是感應移動物體與背景物體的溫度的差異。

另外一個元件就是菲涅爾透鏡,菲涅爾透鏡有兩種形式,即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個:一是聚焦作用,即將熱釋的紅外信號折射(反射)在熱釋電紅外感測器上,第二個作用是將探測範圍內分為若干個明區和暗區,使進入探測範圍的移動物體能以溫度變化的形式在熱釋電紅外感測器上產生變化熱釋紅外信號,這樣熱釋電紅外感測器就能產生變化的電信號。

人體都有恒定的體溫,一般在 37 度,所以會發出特定波長 10 微米左右的紅外線,被動式紅外探頭就是靠探測人體發射的 10 微米左右的紅外線而進行工作的。人體發射的 10 微米左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強後聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常採用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,後續電路經檢測處理後就能產生信號。




紅外線 (Infrared) 在防盜系統用途上,可區分為主動式紅外線 twin-bean infrared sensor (感應器本身會發射紅外線光束偵測物體移動),與被動式紅外線 PIR (感應器本身不會發射紅外線光束,而是靠物體之熱源移動觸發感應器)。

一般而言,主動式紅外線大多數皆為2個(壹組)一起使用,一為發射紅外線光束 (Transimter),另一為接收紅外線光束 (Reciver),適用於室內或室外點對點之直線距離使用 (例如:對照式圍牆用紅外線投射器)。

被動式紅外線則適用於室內封閉空間使用,例如:一般室內防盜常用之紅外線感應器。之所以會有此區別用途,乃因室外溫差氣候變化大,例如:馬路溫度、汽車溫度、下雨天、刮風天.....等等外在因素,皆有可能會導致被動式紅外線誤報。而主動式紅外線因本身會持續發射紅外線光束,故受干擾誤報機會不大,相對的,其所能偵測的範圍僅限於點對點之直線距離,又不如被動式紅外線 PIR 有著整個空間的大涵蓋警戒範圍。




  1. PIR sensor 啟動時,需要有一段時間做 Calibration,依據不同的 sensor 有不同的時間,大約 10~60 秒,這個時間所輸出的值不具參考值。
  2. 沒有任何物體被偵測到移動時,輸出為 LOW。
  3. 當有物體被偵測到移動時,輸出為 HIGH,然後又回到 LOW。
  4. 如果有物體不斷的移動,輸出就會變成 HIGH LOW 不停變換,而不是維持在 HIGH 喔
  5. 使用 parallax PIR Sensor (#555-28027) 則可以設定成輸出一直維持在 HIGH。



  1. 純硬體設計線路不用軟體來解,使用 KC7788B IC。
  2. PIR 輸出 PWM (digital) -> 經過積分器輸出 DC (analog) -> 經過 ADC 輸出 0~255 -> MCU,這樣才可以控制 PIR 的靈敏度,不然只依據 HIGH/LOW 來判斷,只要一隻小鳥飛過也會觸發。
  3. 如果要用類比的電路更複雜,而且不穩定,會飄。更複雜的還有溫度的補償,PIR 很容易受溫度影響。

20 意見

請問PIR Sensor可以做到追蹤物體移動方向距離嗎?

不能喔,只可以偵測物體移動而已,方向距離都無法量測。

那可以做到追蹤物體移動嗎?比如robot追逐物體
我有看過http://www.youtube.com/watch?v=SWX8IcmCmBM
這影像是可以做到喔!

實際上我拿到的 PIR sensor 只能讀到一個值,並無法表示物體的方位。可能對方拿到的 PIR sensor 比較高級,可以知道物體的方位,才能做到物體的追踪,你可以去詢問對方使用的是那一款。

請教下 只靠pir可以做到防寵物嗎(放面提到的防止小鳥經過)?
還是說一定要加上微波等感測器?

不好意思,那麼晚才回信。pir只是偵測到物體移動而已,並無法測量物體大小,所以並無法只防竉物喔。至於你說的微波感測器我並沒有使用經驗,無法解答。

原來如此

所以自動沖水也是這樣做的嗎
利用溫度的變化產生電
感覺超酷的

謝謝分享

請問一下

自動沖水可以被幽靈啟動嗎?
我知道這問題很蠢
但是還是想問XD

因為我曾經遇見自動沖水同時啟動的現象(無人

只要是利用紅外線感應的東西,都有可能會誤動作,自動沖水也是一樣的。所以只有把靈敏度降低來避免誤動作,但相對的,有時手已經伸進去了,也沒有水出來,需要連續揮手才會有水出來。

我想請問一下!紅外線應該是不可見光吧!雖然可透過儀器看見它,但是我在某電影曾看過有人使用酒就能看見紅外線感應器發出來的光,請問是真的還是假的??
如果是真的那原因是什麼??

我沒試過用酒看紅外線,至於原因我也不懂,不好意思,才疏學淺。

自動沖水器一般是使用反射式紅外線主動偵測,不是焦熱式被動偵測。
看到没人卻全部一起沖水可能是外部有大的電源突波進入電路內部,而導致的誤動作。
不可見光用什麼透鏡人眼都看不到,原因是看得到看不到跟你的眼睛有關,而不是經過什麼介質。
例如,一般夜視鏡是利用高壓加強不可見光的能量再打到瑩光材質上人眼才可以看到影像(使用PMT tube之類的東西)。

版主你好 學校專題我想做紅外線人流計數器 不知版主能否給些提議或電路圖還有所需的基本材料?? 實在不知該如何下手~~ 拜託了!! 信箱:tonytsai0121@yahoo.com.tw

使用手機的 照相機 就可看到紅外線, 可用家裡 "電視遙控器"測試看看喔!!

請問小便斗式的感應沖水,可以改成龍頭式(有感應到就持續出水)的嗎?

你好,可以偵測如影片中的噴霧(有噴沒噴,不需要知道量)?謝謝

https://www.dropbox.com/s/245llea4ql4591l/VIDEO0034.mp4

您好~
想請問紅外線能使用在水中偵測人體體溫嗎?
謝謝您!!

您好~
請問紅外線感測器可以感測多遠的事物

版大你好
http://img.web66.com.tw/_file/2307/upload/MANUAL/A02-0001.pdf
這是我做的紅外線電路,我在輸出端加LED測試,LM324第7PIN也有PWM的波形,原本有功能,最近要測卻沒有功能,我電壓給5V,電流給0.5A,會是我電流太大或是紅外線開機時間太久了嗎?

請問紅外線可以測濕度嗎

你后面说的被动红外探测器就是焦電型紅外線感應器?

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