Os sensores PIR da Panasonic (PaPIRs) detetam radiação infravermelha no mesmo comprimento de onda da radiação emitida pelos humanos. Com o auxílio de uma lente, os raios infravermelhos são focados nos elementos individuais do sensor. A lente determina assim a disposição das zonas de deteção, o campo de visão e, consequentemente, a área e a distância de deteção.
Em alguns casos, dependendo da aplicação e das necessidades do cliente, é necessário mascarar o sensor para limitar o campo de visão. Esta nota de aplicação demonstra como realizar este procedimento e descreve métodos de mascaramento simples e complexos.
A lente dos sensores PaPIR da Panasonic não é uma lente única, mas sim um sistema de múltiplas lentes. Isto significa que os elementos sensores são projetados em diferentes direções por uma variedade de pequenas lentes, como ilustrado na Figura 1. Nesta nota de aplicação, referir-nos-emos às pequenas lentes como "microlentes", enquanto a lente completa será designada por lente.
Os PaPIR são sensores quádruplos, ou seja, utilizam quatro elementos sensores. Como se pode observar nas Figuras 1 e 2, cada microlente cria um conjunto de quatro feixes de radiação. É importante saber que não é possível isolar um único feixe cobrindo parcialmente uma microlente; quando uma microlente é coberta, todos os quatro feixes ainda estão presentes, mas com sensibilidade reduzida dependendo do grau de cobertura. Por exemplo, quando 80% da área da lente está coberta, apenas 20% da capacidade de deteção permanece. As Figuras 2 e 3a ilustram isso mesmo.
- Figura 2: Configuração do feixe para uma objetiva com cinco microlentes. Como o sensor é do tipo quádruplo, existem quatro feixes em cada um dos cinco conjuntos. Não é possível separar um único feixe dentro de um conjunto, como se mostra no conjunto de feixes superior (riscado a vermelho). De facto, se a lente estiver parcialmente coberta, a capacidade de deteção é reduzida, como ilustrado pelo conjunto de feixes no canto inferior direito.
- Figura 3a: Sensor sem máscara (imagem superior) e zonas de deteção resultantes (imagem inferior).
- Figura 3b: Sensor com máscara que cobre completamente as lentes exteriores (imagem superior) e as zonas de deteção resultantes. As zonas exteriores estão completamente cobertas (imagem inferior).
- Figura 3c: Sensor com máscara que cobre parcialmente as lentes exteriores (imagem superior) e as zonas de deteção resultantes. As zonas de deteção estão na mesma posição que sem máscara, mas a sua capacidade de deteção é reduzida (imagem inferior).
Para uma máscara adequada, as condições de funcionamento desejadas para cada aplicação devem ser cuidadosamente determinadas. Quanto à máscara em si, é muito importante escolher um material que não seja transparente aos raios infravermelhos.
- Figura 4: Corte transversal da máscara esférica e da lente, onde a máscara e a lente partilham o mesmo ponto central. A espessura da máscara é apresentada a vermelho e a distância entre a lente e a máscara a laranja.
O exemplo seguinte mostra a lente do PaPIRs HDLDDT, um sensor com um alcance de 12 m, utilizado para observar movimentos num corredor de 5 m de largura, num armazém de grande altura, com uma altura de instalação do sensor de 8 m.
O ponto de partida é a zona de deteção não mascarada do sensor HDLDDT:
* Figura 5: Zonas de deteção e campo de visão da lente HDLDDT a uma altura de instalação de 8 m. As linhas vermelhas indicam o corredor com 5 m de largura.
Neste ponto, o cliente deve decidir quais os conjuntos de feixes a manter e/ou quais os que mascarar completamente. Dois métodos ou abordagens diferentes para conceber a máscara são mostrados abaixo.
Mascaramento simples:
Condições:
- Manter todos os conjuntos de feixes
dentro do corredor completamente cobertos (entre as linhas vermelhas na Figura 5 e os
feixes verdes na Figura 6)
- Criar uma máscara esférica como mostrado na Figura 4
- Espessura da máscara: 1 mm
- Distância da lente à máscara: 1 mm
O conceito que se segue foi desenvolvido com recurso ao SolidWorks:
- Figura 6: Como algumas microlentes estão apenas parcialmente mascaradas, a capacidade de deteção é reduzida. A perda de capacidade de deteção é proporcional à relação entre a área da lente mascarada e a área total da lente (70% da área mascarada -> 70% de perda da capacidade de deteção -> 30% da capacidade de deteção). Note que este cálculo deve ser realizado em 3D para obter os valores corretos. Isto também pode ser observado na Figura 4.
Mascaramento complexo:
Condições:
- Manter completamente todos os conjuntos de feixes
dentro do corredor (entre as linhas vermelhas na Figura 5 e os
feixes verdes na Figura 6)
- Cortar completamente todos os feixes fora do corredor
(fora das linhas vermelhas na Figura 5)
- Espessura da máscara: 1 mm
- Distância da lente à máscara: 1 mm
O conceito seguinte foi desenvolvido utilizando o SolidWorks:
- Figura 7. Como não existem microlentes parcialmente mascaradas, a capacidade de deteção é de 100% ou 0%.
Os conceitos apresentados no exemplo anterior são para alturas de instalação de 8 m. Para calcular as zonas de deteção a uma altura diferente, pode-se utilizar o teorema da interseção.
A Panasonic tem o prazer de auxiliar na criação de máscaras personalizadas para diversas aplicações. Para tal, por favor, forneça as seguintes informações:
- Tipo de lente?
- Zonas de detecção e altura de instalação pretendidas (ex.:
campo de 5m x 10m a uma altura de instalação de 7m
)?
- Que conjuntos de feixes devem permanecer inalterados?
- Que conjuntos de feixes devem ser totalmente
mascarados?
- Design da máscara (esférica, plana ou outra)?
- Distância entre a máscara e a lente do sensor?
- Espessura da máscara?
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