(一)PIR簡介

PIR傳感器(Passive Infrared Sensor),即被動(dòng)式紅外傳感器。它因?yàn)楣牡?，價(jià)格低廉，使用簡單從而被大量使用在門鈴、貓眼、感應(yīng)開關(guān)、小夜燈、安防等消費(fèi)類產(chǎn)品上。

(1)PIR檢測原理

PIR還有一個(gè)別名，就是熱釋電紅外傳感器。它的檢測原理是熱釋電效應(yīng)，也就是物質(zhì)在溫度變化的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。正常人體的溫度是在36-37度，釋放出來的紅外輻射大約在9-10um,PIR的檢測波長范圍一般是在5-14um范圍。

也就是在PIR的檢測范圍內(nèi)，有5-14um 波長的能量變化，就會(huì)引起PIR傳感器產(chǎn)生電流變化，從而給出觸發(fā)信號(hào)。

這里要注意，PIR檢測的是能量變化，而不是固定波長的紅外輻射，如果一個(gè)固定波長的物體在那不動(dòng)，PIR也是會(huì)檢測不到。

(2)PIR的優(yōu)缺點(diǎn)

PIR的優(yōu)點(diǎn)：

• 低功耗，一般典型功耗在10uA左右
• 價(jià)格低廉，一兩塊到五六塊的都有
• 使用簡單，最簡單的只需要檢測一個(gè)引腳電平信號(hào)

PIR的缺點(diǎn):

• 容易受環(huán)境干擾，風(fēng)吹、陽光、燈光、空調(diào)、冰箱、火爐等都可能引起環(huán)境能量變化而產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。
• 容易受射頻輻射干擾，PCB走線、器件布局、高頻信號(hào)影響等
• 運(yùn)動(dòng)檢測屬性，檢測范圍內(nèi)熱源不動(dòng)或是快速移動(dòng)，都會(huì)檢測不到

(二)PIR分類

PIR 的分類很多，大致可以按下面幾種方式來劃分：

• 輸出信號(hào)類型：數(shù)字PIR與模擬PIR
• 靈敏度是否可調(diào)：可調(diào)PIR與不可調(diào)PIR
• 調(diào)節(jié)靈敏度方式：硬件調(diào)節(jié)和軟件編程調(diào)節(jié)PIR
• 使能是否可控：可開關(guān)PIR

下面我以森霸目前官網(wǎng)公開的PIR型號(hào)來舉例介紹：

(1)模擬PIR

官方公開的二十多款PIR型號(hào)，模擬信號(hào)輸出的有8款：W222S、W406Q、D203S、H217S、K222S、N133S、W222S、W406Q。剩余的都是數(shù)字信號(hào)輸出。

從軟件開發(fā)的角度看，模擬PIR它并不能直接使用，它需要經(jīng)過數(shù)字芯片進(jìn)行信號(hào)處理之后才能輸出比較穩(wěn)定可靠的觸發(fā)信號(hào)。

這個(gè)是官方推薦的典型應(yīng)用，模擬PIR這里不做過多的介紹，下面內(nèi)容介紹的都是數(shù)字PIR。

(2)數(shù)字PIR

數(shù)字PIR是指PIR輸出的是數(shù)字信號(hào)，常見的有：觸發(fā)輸出高電平和觸發(fā)輸出串行數(shù)據(jù)

輸出高電平：簡單理解就是，PIR傳感器檢測到熱釋電紅外信號(hào)之后，REL(relay out)輸出一個(gè)高電平。這里不同的PIR廠家給出高電平的持續(xù)時(shí)間可能會(huì)不一樣。

一般在規(guī)格書上會(huì)有詳細(xì)描述REL引腳的電氣特性。比如:

• BS312 的REL的低電平輸出鎖定時(shí)間為2S,REL的高電平輸出延時(shí)時(shí)間是2S,
• BS412 的REL的低電平輸出鎖定時(shí)間為2S,REL的高電平輸出延時(shí)時(shí)間是2S-3600S,

而它單次觸發(fā)與連續(xù)觸發(fā)的高電平輸出時(shí)間也是不一樣，可以見下圖官方的介紹：

輸出串行數(shù)據(jù)：實(shí)際是通過單引腳串行輸出16位的數(shù)據(jù)，通過輸出數(shù)據(jù)的大小來判斷當(dāng)前是否有信號(hào)觸發(fā)，并且可判斷當(dāng)前是否為干擾信號(hào)。

串行數(shù)據(jù)輸出的型號(hào)有 YS312 和 YS312K

優(yōu)點(diǎn)：

• 觸發(fā)直接輸出高電平：信號(hào)處理簡單，可以短時(shí)間內(nèi)判斷是否有觸發(fā)(省功耗)
• 輸出串行數(shù)據(jù)：信號(hào)處理復(fù)雜，單個(gè)信號(hào)處理復(fù)雜，需要定時(shí)起來判斷是否有觸發(fā)(整體系統(tǒng)功耗大)

缺點(diǎn)：

• 觸發(fā)直接輸出高電平：無法知道當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度，只能根據(jù)電平持續(xù)時(shí)間來判斷，無法設(shè)置喚醒靈敏度
• 輸出串行數(shù)據(jù)：可以根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，設(shè)置不同靈敏度喚醒設(shè)備

(3)可調(diào)靈敏度PIR

從上面PIR數(shù)字信號(hào)輸出類型可以知道，如果直接輸出一個(gè)高電平，設(shè)備端是無法根據(jù)這個(gè)信號(hào)來判斷信號(hào)強(qiáng)度，也就是無法設(shè)置設(shè)備被喚醒的靈敏度。唯一能做的就是犧牲啟動(dòng)時(shí)間，等待到有持續(xù)信號(hào)的時(shí)候才喚醒。

這樣處理會(huì)面臨一個(gè)問題，就是延遲太久，響應(yīng)速度太慢，很多時(shí)候是人走了才響應(yīng)，或者是直接不響應(yīng)。

為了解決這個(gè)問題，所以有了可調(diào)靈敏度的PIR，該類PIR一般至少需要4個(gè)引腳，VDD、VSS、REL、還有一個(gè)控制腳

可調(diào)PIR又分為兩種：硬件調(diào)節(jié)和軟件可編程調(diào)節(jié)

硬件調(diào)節(jié)BS412， 它有VDD、VSS、ON TIME、REL 四個(gè)引腳，它是通過硬件調(diào)整輸入到ON TIME引腳的電壓實(shí)現(xiàn)輸出電平鎖定時(shí)長設(shè)置， 可見它的典型應(yīng)用：

軟件編程調(diào)節(jié)軟件可編程的PIR，它可以設(shè)置的東西就會(huì)多很多，比如：RM412，它有VDD、GND、SERIN、DOCI 四個(gè)引腳 可以通過SERIN引腳串行輸入數(shù)據(jù)，設(shè)置PIR的不同寄存器，實(shí)現(xiàn)不同的功能：

• 運(yùn)動(dòng)檢測算法模式
• 測試
• ADC 源和濾波器
• 中斷源
• 啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)檢測器
• 窗口時(shí)間
• 脈沖計(jì)數(shù)器
• 中斷時(shí)間

同時(shí)，測試?yán)锩嬗校?

• PIR 電壓測量
• 電源電壓測量
• 溫度測量

優(yōu)缺點(diǎn)

• 硬件調(diào)節(jié)方式 成本較低，靈活度較低
• 軟件編程調(diào)節(jié) 成本較高，可靈活實(shí)現(xiàn)各種功能

(4)可開關(guān)PIR

這個(gè)主要是為了節(jié)省功耗，比如在超低功耗的時(shí)候，可以關(guān)閉PIR功能，從而實(shí)現(xiàn)省電的目的，一般需要PIR拉一個(gè)獨(dú)立的引腳出來。比如BS612 型號(hào)，它有六個(gè)引腳：VDD、VSS、REL、OEN、SENS、ON TIME。

• REL ：輸出電平信號(hào)
• OEN ：使能引腳，可做開關(guān)PIR
• SENS : 設(shè)置靈敏度
• ON TIME ：設(shè)置輸出鎖定時(shí)間長度

(三)PIR選型

PIR傳感器選型，我們一般需要考慮的基本要求有：電壓范圍、工作電流、需要引腳數(shù)量、數(shù)據(jù)輸出格式、靈敏度是否可調(diào)節(jié)、結(jié)構(gòu)封裝尺寸，與菲涅爾透鏡匹配性等。

還有一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的就是成本，在不考慮成本的前提下，其實(shí)都無所謂選型不選型，選最好的用就可以了。

而在實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)候，特別是消費(fèi)類型產(chǎn)品上，其實(shí)對價(jià)格是非常敏感的，基本上所有的老板都是想用最便宜的器件，調(diào)試出最好的效果，特別是在出貨量大的產(chǎn)品上。

如果對產(chǎn)品質(zhì)量要求不高，其實(shí)也無所謂，如果對產(chǎn)品質(zhì)量和性能有嚴(yán)格要求，那選型的時(shí)候就需要非常慎重了，避免項(xiàng)目到后期才發(fā)現(xiàn)達(dá)不到要求而重新更換器件。

下表是我根據(jù)森霸官網(wǎng)數(shù)據(jù)整理的不同型號(hào)PIR的基本參數(shù)，僅供參考：

型號(hào)	窗口尺寸	電壓范圍	典型電流	引腳	波長	數(shù)據(jù)輸出格式	推薦應(yīng)用
BS312	3*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	3	5-14um	電平輸出	感應(yīng)開關(guān)
BS412	3*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	4	5-14um	電平輸出，電阻調(diào)時(shí)間	感應(yīng)開關(guān)
BS612	3*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	6	5-14um	電平輸出，電阻調(diào)時(shí)間	感應(yīng)開關(guān)
BX304	4*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	3	5-14um	電平輸出	門鈴
BX404	4*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	4	5-14um	電平輸出，電阻調(diào)時(shí)間	門鈴
BX604	4*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	6	5-14um	電平輸出，可開關(guān)	門鈴
D203S	3*4mm	2-15V		3	5-14um	模擬輸出	感應(yīng)開關(guān)
H217S	3*4mm	2-15V		3	5-14um	模擬輸出	感應(yīng)開關(guān)
K222S	4*3mm	2-15V		3	8-14um	模擬輸出	安防
N133S	3*4mm	2-15V		3	5-14um	模擬輸出	小夜燈
NS312	3*4mm	2.7-3.3V	12uA	3	5-14um	電平輸出	小夜燈
NS412	3*4mm	2.7-3.3V	12uA	4	5-14um	電平輸出，電阻調(diào)時(shí)間	小夜燈
NS612	3*4mm	2.7-3.3V	12uA	6	5-14um	電平輸出,可開關(guān)	小夜燈
RM412	4.2*5.2mm	1.6-5.5V	8uA	4	5-14um	電平輸出,可編程	門鈴
RS412	3*4mm	1.6-5.5V	8uA	4	5-14um	電平輸出,可編程	門鈴
S22-P330Y	4*4mm	2.2-5.5V	10uA	3	5-14um	串行輸出	門鈴
S22-P340R	4*4mm	1.6-5.5V	8uA	4	5-14um	串行輸出	門鈴
W222S	4*3mm	2-15V		3	5-14um	模擬輸出	門鈴
W406Q	4.9*4.9mm	2-15V		3	5-14um	模擬輸出	門鈴
YS312	4*3mm	2.2-5.5V	10uA	3	8-14um	串行輸出	安防
YS312K	4*3mm	2.2-5.5V	10uA	3	8-14um	串行輸出	安防

(四)結(jié)尾

上面介紹的PIR器件類型和數(shù)據(jù)，來源于森霸官方網(wǎng)站，僅供參考使用，介紹的內(nèi)容如果有錯(cuò)誤，歡迎批評指正。

市面上常用的PIR基本上也是這些類型，不同廠家有差異的地方是在器件的一致性、價(jià)格、定制化功能和技術(shù)支持服務(wù)等方面。比如其它的PIR方案商：鑫永誠、全智芯、蘇州英瑞等等