Capteur PIR : 5 faits importants que vous devez savoir

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Que sont les capteurs PIR?

Le capteur PIR ou capteur infrarouge passif est un instrument électronique qui détecte les rayonnements IR émis par les objets présents dans son champ de vision. Le terme «passif» est ajouté comme préfixe car ces types de capteurs ne rayonnent d'énergie sous aucune forme. Ces instruments sont utilisés pour détecter le mouvement des objets, des animaux et des humains en utilisant leurs radiations infrarouges. Le rayonnement du corps noir émis (par une personne, un animal ou un objet) appartenant à la gamme de longueurs d'onde de l'infrarouge moyen est détecté et comparé à la température des objets de fond par le détecteur.

Une onde infrarouge est un rayonnement électromagnétique ayant une fréquence comprise entre 300 GHz et 400 THz [longueurs d'onde allant de 10-3 - 0.7 x 10-6m]. Les radiations IR ne sont pas visibles aux yeux humains. Les ondes infrarouges trouvent leur application dans le chauffage de télécommandes de nourriture et de télévision, de câbles à fibres optiques, de caméras thermiques, d'applications médicales, de détecteurs de mouvement, etc. Les capteurs PIR sont principalement utilisés pour détecter et analyser le mouvement des choses ou des personnes.

Capteur PIR
Détecteur de mouvement monté sur un mur. Source de l'image: CHG, Détecteur de mouvement, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Quel est le principe de fonctionnement des capteurs PIR?

Chaque objet chaud, y compris le corps humain, émet de la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge. Les radiations infrarouges ne sont pas visibles aux yeux humains. Ces radiations ne peuvent être détectées que par des appareils électroniques spécialement conçus. Les capteurs infrarouges passifs détectent puis convertissent l'énergie lumineuse incidente (sous forme d'ondes infrarouges) en un signal électrique (électrons). Les capteurs infrarouges sont gravement affectés par la vapeur d'eau car l'eau absorbe la partie maximale du rayonnement reçu. Pour cette raison, les détecteurs infrarouges sont parfois incapables de fournir des résultats précis lorsqu'ils sont utilisés dans un environnement extérieur. La quantité de rayonnement varie en fonction de la température et des caractéristiques de surface des objets donnés.

Typiquement, ces détecteurs sont capables de détecter une bande de rayonnement dans la plage de 4.4 micromètres et les deux autres bandes dans la plage au-dessus et au-dessous du spectre de 4.4 micromètres. La détection distinguée des deux plages permet au capteur de faire la différence entre les flammes réelles et les rayonnements sans flamme qui auraient pu influencer les résultats. Ces capteurs peuvent fournir des résultats de détection de flamme plus précis après avoir ignoré les effets du rayonnement de fond.

Détecteur de mouvement avec motif de faisceau
Une démonstration de la sensibilité d'un capteur PIR par rapport à la direction. Source de l'image: AndreasCT, Détecteur de mouvement avec motif de faisceau, CC BY-SA 4.0

Lentilles utilisées dans les capteurs PIR

Les modèles de détecteurs PIR les plus populaires utilisent des lentilles de Fresnel ou des segments de miroir, qui ont une portée effective d'environ 10 mètres ou 30 pieds et un champ de vision inférieur à 180 degrés. Ces lentilles sont utilisées pour focaliser les radiations infrarouges qui sont détectées par l'appareil. Certains modèles avancés ont un champ de vision beaucoup plus large d'environ 360 degrés. Ces types de lentilles sont montés au plafond. Les capteurs infrarouges passifs sont capables de détecter les variations d'énergie infrarouge sur 30 mètres ou 100 pieds. Des miroirs paraboliques sont utilisés à la place des lentilles de Fresnel pour focaliser efficacement l'énergie de rayonnement.

Quelle est l'application du capteur PIR en imagerie thermique?

Les capteurs infrarouges à imagerie thermique sont spécialement conçus pour détecter les radiations infrarouges et former des images. Les images produites par imagerie thermique dépendent de la quantité de chaleur rayonnée par l'objet et de la différence de température entre les objets présents au premier plan et à l'arrière-plan. L'imagerie thermique est la mieux adaptée pour la formation d'image dans des conditions extrêmement sombres. Outre les lunettes, des capteurs de caméra à imagerie thermique sont également disponibles pour capturer des images dans l'obscurité. Ces instruments servent une large gamme d'applications dans divers domaines différents. Le processus d'analyse des données d'imagerie thermique est connu sous le nom de thermographie.

Caméra piège fotopulapka kamera lesna kamera obserwacyjna
Un détecteur de mouvement PIR caméra piège. Source de l'image;Dariusz Kowalczyk, Piège à caméra, fotopułapka, kamera leśna, kamera obserwacyjna, CC BY-SA 4.0

Quelle est l'application du capteur PIR dans systèmes de sécurité?

Les capteurs PIR sont couramment utilisés dans divers systèmes de sécurité. Le système PIR est chargé de contrôler un petit relais. Ce relais relie le circuit de sécurité à un couple de contacts électriques attachés à une zone d'entrée de détection du panneau de commande d'alarme antivol. En cas d'absence de détection de mouvement ou de variation, le contact du relais est fermé ou il y a un relais «normalement fermé» (NC). En cas de présence de détection de mouvement ou de variation, le relais ouvre le circuit et déclenche l'alarme en envoyant un signal.

Des capteurs passifs détectent les réflexions de rayonnement de l'environnement. Ces dispositifs de détection n'utilisent généralement pas d'émetteur. Ces instruments analysent les variations de rayonnement des objets environnants, puis dirigent une impulsion électrique ou un signal vers le micro-ordinateur embarqué. Ce micro-ordinateur interagit alors avec la partie mécanique du capteur en fonction du signal reçu. Les fabricants de capteurs conseillent souvent un placement calculé de l'alarme basée sur un détecteur infrarouge passif pour réduire les risques de situations de fausses alarmes. Il est conseillé de ne pas monter un capteur face à une fenêtre car cela peut créer un problème d'interférence.

Interrupteur d'éclairage avec capteur infrarouge passif
Interrupteur de sécurité PIR. Source de l'image: Z22, Interrupteur d'éclairage avec capteur infrarouge passif, CC BY-SA 4.0

Quels sont les matériaux utilisés dans les capteurs PIR?

Les capteurs infrarouges peuvent être constitués de différents matériaux en fonction des exigences de la forme d'informations qu'ils doivent fournir. Certains matériaux couramment utilisés dans les détecteurs IR sont:

  • Tellurure de mercure et de cadmium (connu sous le nom de MCT, HgCdTe)
  • Sulfure de plomb (II) (PbS)
  • Antimoniure d'indium (InSb)
  • Arséniure d'indium et de gallium
  • Arséniure d'indium
  • Tantalate de lithium (LiTaO3)
  • Séléniure de plomb
  • Photodétecteur infrarouge à puits quantique (QWIP)
  • Sulfate de triglycine (TGS)
  • Platine Silicite (PtSi)

Les technologies de détection de mouvement se sont fortement développées au fil des ans. Habituellement, une certaine combinaison de deux ou plusieurs technologies de détection de mouvement est utilisée pour obtenir les meilleurs résultats possibles. La combinaison des technologies infrarouges passives et des logiciels de vision par ordinateur a récemment gagné en popularité dans le domaine de la détection de mouvement. Ces technologies produisent rarement des erreurs dans les résultats et revérifient également le mouvement enregistré par la caméra de vision par ordinateur. Ces appareils servent une large gamme d'applications dans divers domaines.

Pour en savoir plus sur les capteurs infrarouges, visitez https://techiescience.com/ir-sensors/

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