Alarm System Motion Detector

BAB 2

2.0 Pengenalan

Projek Alarm System: Motion Detector ini merupakan projek yang dilaksanakan bagi menghasilkan ciri-ciri keselamatan yang dikehendaki. Ciri-ciri keselamatan yang dimaksudkan adalah digunakan adalah untuk menjamin keselamatan dari penceroboh dan juga untuk keselamatan barang berharga di dalam premis perniagaan atau kediaman. Antara komponen utama yang digunakan dalam membina projek ini ialah Passive Infrared Sensor, Buzzer 6V DC, Light Emitting diode sebagai output signal, Pengawal Mikro jenis PIC16F876A, Bekalan Kuasa, Soket Adaptor serta komponen elektronik yang lain iaitu terdiri daripada komponen pasif dan aktif.Komponen pasif yang dimaksudkan adalah seperti perintang dengan pelbagai nilai manakala komponen aktif seperti Transistor, Diod dan lain-lain. Dalam projek ini, komponen Pengawal Mikro digunakan untuk mengawal alarm system iaitu Buzzer serta LED melalui pengesan pergerakan atau PIR Sensor. Sumber bekalan kuasa yang boleh diberikan pada litar projek ini adalah sekitar 7V hingga 15V.

2.1

Latar belakang

2.1.1

Pengesan inframerah

Pengesan inframerah telah ditemui pada tahun 1801 oleh W. Herschel. Inframerah adalah satu bentuk tenaga yang dipancarkan dimana panjang gelombangnya adalah lebih panjang daripada panjang gelombang sinar nyata.(Brian Knap,Waves and Vibrations,1984) Panjang gelombang sinar inframerah ialah antara dari 78 mikrometer (µm) ke 100 mikrometer (µm). Sinar inframerah boleh dikatakan sebagai radiasi haba kerana tenaga yang dipancarkan akan bertukar kepada tenaga haba apabila ianya dipancarkan ke permukaan yang keras. Badan manusia pada suhu diatas 0 darjah akan mengeluarkan radiasi haba. Apabila suhu badan manusia meningkat panjang gelombang menjadi semakin pendek. Radiasi haba maksimum bagi badan manusia adalah diantara 9 mikrometer (µm) ke 10 mikrometer (µm) di dalam peringkat inframerah. Pergerakan boleh dikesan menggunakan elemen khas yang sensitif di dalam julat inframerah. Peranti tersebut dikenali sebagai Pyroelectric Infrared Detector

Rajah 2.1 Panjang gelombang sinar inframerah

Kesan Pyroelectric

2.1.2

Apabila suhu sesetengah objek berubah, ianya akan mengeluarkan arus elektrik.

Kristal pyroelectric adalah satu contoh bahan tersebut. Jika kristal pyroelectric menyimpan suhu yang sama pada satu jangka masa, tiada voltan yang akan dihasilkan di elektrod. Apabila suhu kristal berubah, voltan dihasilkan di elektrod. Jenis kristal ini digunakan dalam set pengesan pergerakan di dalam pengesan inframerah. Berdasarkan gambar yang ditunjukkan, didapati telah berlaku penghasilan radiasi inframerah oleh objek yang telah dapat dikesan melalui penghasilan tenaga inframerah dari alat pengesan inframerah. Imej yang wujud dapat dipaparkan pada skrin yang disediakan. Radiasi inframerah oleh objek difokus oleh alat optik yang terdapat pada pengesan inframerah. Maklumat radiasi inframerah oleh objek ini kemudian dihantar ke sensor electronics untuk memproses imej. Litar pemprosessan isyarat akan menterjemah data pengesan inframerah yang boleh dilihat dengan jelas dan nyata pada skrin yang disediakan. (http://www.infrared.com/what_is_infrared)

Rajah 2.2 Infrared detector

Pengesan inframerah terbahagi kepada dua jenis yang utama iaitu: i) Pengesan cahaya (photonic) ii) Pengesan aliran udara panas (http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_detector)

Berikut merupakan bahan bahan pengesan inframerah (Richard D. Hudson, Jr "Infrared System Engineering" P272). Type Indium gallium arsenide (InGaAs) photodiodes Germanium photodiodes Lead sulfide (PbS) photoconductive detectors Lead selenide (PbSe) photoconductive detectors Indium arsenide (InAs) photovoltaic detectors Platinum silicide (PtSi) photovoltaic detectors Indium antimonide (InSb) photoconductive detectors Indium antimonide (InSb) photodiode detectors Mercury cadmium telluride (MCT, HgCdTe) photoconductive detectors Jadual 2.1

Spectral range (μm) 0.7-2.6 0.8-1.7 1-3.2 1.5-5.2 1-3.8 1-5 1-6.7 1-5.5 2-25

2.1.3

Passive Infrared Sensor (PIR Sensor)

Rajah 2.3 Passive Infra-Red Sensor

PIR merupakan singkatan untuk Passive Infrared dan ia merupakan komponen utama dalam membina projek ini. Ia merupakan pengesan pergerakan. Pengesan ini mengesan radiasi infrared dipancarkan dari suatu objek. Ia hanya mempunyai satu pin keluaran dan dua pin yang disambungkan kepada 5V dan GND secara berasingan. Pergerakan akan dikesan apabila satu sumber pemancar infrared contohnya: suhu badan manusia melalui satu sumber suhu yang lain seperti dinding. Unit keluaran adalah tinggi apabila pergerakan dikesan. Jika terdapat pergerakan berterusan, keluaran adalah tinggi. Apabila, pergerakan terhenti, keluaran tinggi untuk berberapa saat (bergantung kepada kawalan perintang boleh ubah). Untuk projek ini, rintangan perintang boleh ubah disetkan kepada yang terendah supaya keluaran pengesan tidak tinggi untuk jangka masa yang lama apabila pergerakan yang dikesan terhenti.

2.1.4

Rekaan dalaman

Rajah 2.3 Pandangan Sisi dan Pelan PIR sensor

Pengesan ini mengandungi penapis yang istimewa yang dikenali sebagai Fresnel lens yang memfokus isyarat pengesan infra merah kepada elemen objek yang dikesan. Ia hanya mempunyai satu pin keluaran dan dua pin yang disambungkan kepada 5V dan GND secara berasingan. Pergerakan akan dikesan apabila satu sumber pemancar infrared contohnya suhu badan manusia melalui satu sumber suhu yang lain seperti dinding.

Rajah 2.4 Binaan Dalaman PIR sensor

Penerangan Pin PIR: Pin OUT +

Nama GND Output Vcc

Fungsi Disambung kepada Ground Disambung kepada pin I/O untuk mod masukan Disambung ke Vcc (+5V to + 20V) Jadual 2.2

Penerangan Jumper Setting: Kedudukan Mod H Retrigger L

Normal

Definisi Keluaran tinggi apabila terdapat pergerakan berterusan yang dikesan oleh pengesan. Keluaran menjadi rendah apabila tiada objek yang dikesan atau idle. Keluaran menjadi tinggi dan bila objek yang dikesan semakin hilang, keluaran seterusnya yang akan dihasilkan adalah rendah. Jadual 2.3

2.1.5

Teori Operasi Komponen Pyroelectric seperti pengesan PIR (Passive Infra Red) mengandungi

elemen bahan yang terdiri daripada kristal-kristal dalam polariti yang bertentangan dan dengan jarak 1 mm ruang optik. Pergerakan akan dikesan apabila satu sumber pemancar infrared contohnya suhu badan manusia melalui satu sumber suhu yang lain seperti dinding. Pengesan ini hanya mempunyai satu pin keluaran dan dua pin yang disambungkan kepada 5V dan GND secara berasingan. Frensel lens pada pengesan ini merupakan penapis yang unik kerana ia memfokus isyarat pengesan infra merah kepada elemen objek yang dikesan. Apabila pergerakan dikesan, unit keluaran akan tinggi. Jika terdapat pergerakan berterusan, keluaran yang akan dihasilkan adalah tinggi dan apabila pergerakan terhenti, keluaran tinggi untuk beberapa saat dan ini bergantung kepada kawalan perintang boleh ubah. Jika H dari jumper dipilih, keluaran akan terus tinggi untuk jangka masa yang panjang. Apabila pergerakan yang dikesan terhenti, rintangan bagi perintang boleh laras harus disetkan kepada yang nilai terendah supaya keluaran pengesan tidak tinggi untuk jangka masa yang lama.

PIR sensor boleh melakukan pengesanan terhadap sesuatu objek sehingga 5 meter. Pengesanan yang berlaku pada jarak 1 meter dapat mencapai suhu sehingga 120°C. Keadaan persekitaran yang berlainan akan mengubah suhu pada pengesan. Pengesan ini juga direka untuk mengawal perubahan keadaan secara perlahanlahan samada pada suhu normal atau tidak menentu yang dapat ditunjukkan pada jenis keluaran litar yang dihasilkan samada tinggi atau rendah.

Keadaan Operasi: Parameter Operasi Bekalan Kuasa Operasi suhu

Simbol Vcc T

Kadar Penatapan +4.5V hingga +5.5V -15°C hingga +70°C

Unit V °C