Les capteurs PIR Panasonic (PaPIR) détectent le rayonnement infrarouge à la même longueur d'onde que celui émis par le corps humain. Grâce à une lentille, les rayons infrarouges sont focalisés sur les différents éléments du capteur. La lentille détermine ainsi la disposition des zones de détection, le champ de vision et, par conséquent, la zone et la distance de détection.
Selon l'application et les exigences du client, il peut parfois être nécessaire de masquer le capteur afin de limiter le champ de vision. Cette note d'application explique comment procéder et décrit une méthode de masquage simple et une méthode plus complexe.

L'objectif des capteurs PaPIR de Panasonic n'est pas un objectif unique, mais un système multi-lentilles. Cela signifie que les éléments de détection sont projetés dans différentes directions par une variété de petites lentilles, comme illustré sur la figure 1. Dans cette note d'application, nous désignerons ces petites lentilles par le terme « microlentilles », tandis que l'objectif complet sera appelé « objectif ».

Les capteurs PaPIR sont des capteurs quadruples, c'est-à-dire qu'ils utilisent quatre éléments de détection. Comme illustré sur les figures 1 et 2, chaque microlentille génère quatre faisceaux de rayonnement. Il est important de noter qu'il est impossible d'isoler un seul faisceau en masquant partiellement une microlentille ; lorsqu'une microlentille est recouverte, les quatre faisceaux sont toujours présents, mais leur sensibilité est réduite en fonction du degré de masquage. Par exemple, lorsque 80 % de la surface de la lentille est recouverte, la capacité de détection n'est plus que de 20 %. Les figures 2 et 3a illustrent ce phénomène.

Figure 2 : Configuration du faisceau pour un objectif à cinq microlentilles. Le capteur étant de type quadruple élément, chacun des cinq ensembles comporte quatre faisceaux. Il est impossible de séparer un faisceau au sein d’un ensemble, comme illustré par l’ensemble supérieur (barré en rouge). En effet, si la lentille est partiellement obstruée, la capacité de détection est réduite, comme le montre l’ensemble en bas à droite.

- Figure 3a : Capteur sans masque (image du haut) et zones de détection résultantes (image du bas).
- Figure 3b : Capteur avec masque recouvrant entièrement les lentilles externes (image du haut) et zones de détection résultantes. Les zones externes sont entièrement recouvertes (image du bas).
- Figure 3c : Capteur avec masque recouvrant partiellement les lentilles externes (image du haut) et zones de détection résultantes. Les zones de détection sont positionnées de la même manière qu’en l’absence de masque, mais leur capacité de détection est réduite (image du bas).

Pour un masquage optimal, les conditions de fonctionnement souhaitées pour chaque application doivent être soigneusement définies. Concernant le masque lui-même, il est primordial de choisir un matériau opaque aux infrarouges.

Figure 4 : Coupe transversale du masque sphérique et de la lentille, le masque et la lentille partageant le même centre. L’épaisseur du masque est représentée en rouge et la distance entre la lentille et le masque en orange.

L'exemple suivant montre l'objectif du PaPIRs HDLDDT, un capteur d'une portée de 12 m, utilisé pour observer les mouvements dans une allée de 5 m de large, dans un entrepôt à grande hauteur, avec une hauteur d'installation du capteur de 8 m.

Le point de départ est la zone de détection non masquée du capteur HDLDDT :
* Figure 5 : Zones de détection et champ de vision de la lentille HDLDDT à une hauteur d’installation de 8 m. Les lignes rouges indiquent le couloir de 5 m de large.
À ce stade, le client doit décider quels faisceaux conserver et/ou lesquels masquer complètement. Deux méthodes ou approches différentes pour la conception du masque sont présentées ci-dessous.

Masquage simple :
Conditions :
- Maintenir tous les faisceaux situés
dans le couloir entièrement couverts (entre les lignes rouges de la figure 5 et les
faisceaux verts de la figure 6)
- Créer un masque sphérique comme illustré sur la figure 4
- Épaisseur du masque : 1 mm
- Distance entre la lentille et le masque : 1 mm

Le concept suivant a été développé à l'aide de SolidWorks :

Figure 6 : Étant donné que certaines microlentilles ne sont que partiellement masquées, leur capacité de détection est réduite. Cette perte est proportionnelle au rapport entre la surface masquée et la surface totale de la lentille (70 % de la surface masquée → 70 % de perte de capacité de détection → 30 % de capacité de détection). Il est important de noter que ce calcul doit être effectué en 3D pour obtenir des valeurs exactes. Ce point est également illustré à la figure 4.

Masquage complexe :
Conditions :
- Conserver intégralement tous les faisceaux
à l’intérieur du couloir (entre les lignes rouges de la figure 5 et les
faisceaux verts de la figure 6)
. - Supprimer intégralement tous les faisceaux à l’extérieur du couloir
(en dehors des lignes rouges de la figure 5).
- Épaisseur du masque : 1 mm
. - Distance entre la lentille et le masque : 1 mm.
Le concept suivant a été développé sous SolidWorks :

- Figure 7. En l’absence de microlentilles partiellement masquées, la capacité de détection est soit de 100 %, soit de 0 %.
Les concepts présentés dans l’exemple précédent sont valables pour une hauteur d’installation de 8 m. Pour calculer les zones de détection à une hauteur différente, le théorème d’intersection peut être utilisé.

Panasonic est heureux de vous aider à créer des masques adaptés à diverses applications. Pour ce faire, veuillez fournir les informations suivantes :
- Type de lentille ?
- Zones de détection souhaitées et hauteur d'installation (par exemple
, champ de 5 m x 10 m à une hauteur d'installation de 7 m
) ?
- Quels faisceaux doivent rester inchangés ?
- Quels faisceaux doivent être entièrement
masqués ?
- Conception du masque (sphérique, plat ou autre) ?
- Distance entre le masque et la lentille du capteur ?
- Épaisseur du masque ?

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