PIR传感器选型及其使用介绍

(一)PIR简介

PIR传感器(Passive Infrared Sensor),即被动式红外传感器。它因为功耗低，价格低廉，使用简单从而被大量使用在门铃、猫眼、感应开关、小夜灯、安防等消费类产品上。

(1)PIR检测原理

PIR还有一个别名，就是热释电红外传感器。它的检测原理是热释电效应，也就是物质在温度变化的时候会产生电荷的现象。正常人体的温度是在36-37度，释放出来的红外辐射大约在9-10um,PIR的检测波长范围一般是在5-14um范围。

也就是在PIR的检测范围内，有5-14um 波长的能量变化，就会引起PIR传感器产生电流变化，从而给出触发信号。

这里要注意，PIR检测的是能量变化，而不是固定波长的红外辐射，如果一个固定波长的物体在那不动，PIR也是会检测不到。

(2)PIR的优缺点

PIR的优点：

低功耗，一般典型功耗在10uA左右
价格低廉，一两块到五六块的都有
使用简单，最简单的只需要检测一个引脚电平信号

PIR的缺点:

容易受环境干扰，风吹、阳光、灯光、空调、冰箱、火炉等都可能引起环境能量变化而产生触发信号。
容易受射频辐射干扰，PCB走线、器件布局、高频信号影响等
运动检测属性，检测范围内热源不动或是快速移动，都会检测不到

(二)PIR分类

PIR 的分类很多，大致可以按下面几种方式来划分：

输出信号类型：数字PIR与模拟PIR
灵敏度是否可调：可调PIR与不可调PIR
调节灵敏度方式：硬件调节和软件编程调节PIR
使能是否可控：可开关PIR

下面我以森霸目前官网公开的PIR型号来举例介绍：

(1)模拟PIR

官方公开的二十多款PIR型号，模拟信号输出的有8款：W222S、W406Q、D203S、H217S、K222S、N133S、W222S、W406Q。剩余的都是数字信号输出。

从软件开发的角度看，模拟PIR它并不能直接使用，它需要经过数字芯片进行信号处理之后才能输出比较稳定可靠的触发信号。

(2)数字PIR

数字PIR是指PIR输出的是数字信号，常见的有：触发输出高电平和触发输出串行数据

输出高电平：简单理解就是，PIR传感器检测到热释电红外信号之后，REL(relay out)输出一个高电平。这里不同的PIR厂家给出高电平的持续时间可能会不一样。

一般在规格书上会有详细描述REL引脚的电气特性。比如:

BS312 的REL的低电平输出锁定时间为2S,REL的高电平输出延时时间是2S,
BS412 的REL的低电平输出锁定时间为2S,REL的高电平输出延时时间是2S-3600S,

而它单次触发与连续触发的高电平输出时间也是不一样，可以见下图官方的介绍：

输出串行数据：实际是通过单引脚串行输出16位的数据，通过输出数据的大小来判断当前是否有信号触发，并且可判断当前是否为干扰信号。

串行数据输出的型号有 YS312 和 YS312K

优点：

触发直接输出高电平：信号处理简单，可以短时间内判断是否有触发(省功耗)
输出串行数据：信号处理复杂，单个信号处理复杂，需要定时起来判断是否有触发(整体系统功耗大)

缺点：

触发直接输出高电平：无法知道当前信号强度，只能根据电平持续时间来判断，无法设置唤醒灵敏度
输出串行数据：可以根据信号强度，设置不同灵敏度唤醒设备

(3)可调灵敏度PIR

从上面PIR数字信号输出类型可以知道，如果直接输出一个高电平，设备端是无法根据这个信号来判断信号强度，也就是无法设置设备被唤醒的灵敏度。唯一能做的就是牺牲启动时间，等待到有持续信号的时候才唤醒。

这样处理会面临一个问题，就是延迟太久，响应速度太慢，很多时候是人走了才响应，或者是直接不响应。

为了解决这个问题，所以有了可调灵敏度的PIR，该类PIR一般至少需要4个引脚，VDD、VSS、REL、还有一个控制脚

可调PIR又分为两种：硬件调节和软件可编程调节

硬件调节BS412，它有VDD、VSS、ON TIME、REL 四个引脚，它是通过硬件调整输入到ON TIME引脚的电压实现输出电平锁定时长设置，可见它的典型应用：

软件编程调节软件可编程的PIR，它可以设置的东西就会多很多，比如：RM412，它有VDD、GND、SERIN、DOCI 四个引脚可以通过SERIN引脚串行输入数据，设置PIR的不同寄存器，实现不同的功能：

运动检测算法模式
测试
ADC 源和滤波器
中断源
启动运动检测器
窗口时间
脉冲计数器
中断时间

同时，测试里面有：

PIR 电压测量
电源电压测量
温度测量

优缺点

硬件调节方式 成本较低，灵活度较低
软件编程调节 成本较高，可灵活实现各种功能

(4)可开关PIR

这个主要是为了节省功耗，比如在超低功耗的时候，可以关闭PIR功能，从而实现省电的目的，一般需要PIR拉一个独立的引脚出来。比如BS612 型号，它有六个引脚：VDD、VSS、REL、OEN、SENS、ON TIME。

REL ：输出电平信号
OEN ：使能引脚，可做开关PIR
SENS : 设置灵敏度
ON TIME ：设置输出锁定时间长度

(三)PIR选型

PIR传感器选型，我们一般需要考虑的基本要求有：电压范围、工作电流、需要引脚数量、数据输出格式、灵敏度是否可调节、结构封装尺寸，与菲涅尔透镜匹配性等。

还有一个需要重点考虑的就是成本，在不考虑成本的前提下，其实都无所谓选型不选型，选最好的用就可以了。

而在实际产品开发的时候，特别是消费类型产品上，其实对价格是非常敏感的，基本上所有的老板都是想用最便宜的器件，调试出最好的效果，特别是在出货量大的产品上。

如果对产品质量要求不高，其实也无所谓，如果对产品质量和性能有严格要求，那选型的时候就需要非常慎重了，避免项目到后期才发现达不到要求而重新更换器件。

下表是我根据森霸官网数据整理的不同型号PIR的基本参数，仅供参考：

型号	窗口尺寸	电压范围	典型电流	引脚	波长	数据输出格式	推荐应用
BS312	3*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	3	5-14um	电平输出	感应开关
BS412	3*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	4	5-14um	电平输出，电阻调时间	感应开关
BS612	3*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	6	5-14um	电平输出，电阻调时间	感应开关
BX304	4*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	3	5-14um	电平输出	门铃
BX404	4*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	4	5-14um	电平输出，电阻调时间	门铃
BX604	4*4mm	2.2-3.7V	9.5uA	6	5-14um	电平输出，可开关	门铃
D203S	3*4mm	2-15V		3	5-14um	模拟输出	感应开关
H217S	3*4mm	2-15V		3	5-14um	模拟输出	感应开关
K222S	4*3mm	2-15V		3	8-14um	模拟输出	安防
N133S	3*4mm	2-15V		3	5-14um	模拟输出	小夜灯
NS312	3*4mm	2.7-3.3V	12uA	3	5-14um	电平输出	小夜灯
NS412	3*4mm	2.7-3.3V	12uA	4	5-14um	电平输出，电阻调时间	小夜灯
NS612	3*4mm	2.7-3.3V	12uA	6	5-14um	电平输出,可开关	小夜灯
RM412	4.2*5.2mm	1.6-5.5V	8uA	4	5-14um	电平输出,可编程	门铃
RS412	3*4mm	1.6-5.5V	8uA	4	5-14um	电平输出,可编程	门铃
S22-P330Y	4*4mm	2.2-5.5V	10uA	3	5-14um	串行输出	门铃
S22-P340R	4*4mm	1.6-5.5V	8uA	4	5-14um	串行输出	门铃
W222S	4*3mm	2-15V		3	5-14um	模拟输出	门铃
W406Q	4.9*4.9mm	2-15V		3	5-14um	模拟输出	门铃
YS312	4*3mm	2.2-5.5V	10uA	3	8-14um	串行输出	安防
YS312K	4*3mm	2.2-5.5V	10uA	3	8-14um	串行输出	安防

(四)结尾

上面介绍的PIR器件类型和数据，来源于森霸官方网站，仅供参考使用，介绍的内容如果有错误，欢迎批评指正。

市面上常用的PIR基本上也是这些类型，不同厂家有差异的地方是在器件的一致性、价格、定制化功能和技术支持服务等方面。比如其它的PIR方案商：鑫永诚、全智芯、苏州英瑞等等

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