Un corpo, per il solo fatto di avere una certa temperatura, emette radiazioni elettromagnetiche. In particolare gli esseri umani e gli animali emettono radiazione detta ad infrarossi (radiazione termica).  La loro frequenza va da 300 GHz a 428 THz.

Un sensore ad infrarossi (Passive InfraRed PIR) è un dispositivo che ha una componente elettronica capace di rilevare le variazioni (impulsi) delle onde infrarosse e ha una componente ottica capace di convogliare le onde sul sensore (lente di Fresnel)

Le radiazioni infrarosse vengono acquisite tramite la parte frontale del sensore, chiamata ‘faccia del sensore’. All’interno di un PIR è presente un sensore o una serie di sensori, fatti con materiali piroelettrici – materiali che generano energia se esposti a calore. Solitamente tali sensori interni sono grandi approssimativamente 40 mm2 ed hanno la forma di piastrine sottilissime. I materiali comunemente usati nei sensori PIR includono nitruro di Gallio (GaN), nitrato di Cesio (CsNO3) e polivinilfluoruro. Il sensore è spesso fabbricato come parte di un circuito integrato. (fonte WIkipedia https://it.wikipedia.org/wiki/Sensore_a_infrarossi_passivo)

Il sensore ad infrarossi è capace di rilevare piccole variazioni di temperatura (appunto variazioni di onde elettromagnetiche) e quindi di percepire il movimento di un corpo che emette tali radiazioni termiche (lo spostamento di corpi che hanno la stessa temperatura di fondo non viene rilevata).

La parte ottica del sensore PIR è costituita da una lente molto sottile , capace di convogliare i raggi in un punto fisso detto fuoco. L’angolo di visula può arrivare anche a 120 gradi e per questo il costo di un sensore PIR è soprattutto la sua lente. Le lenti di Fresnel sono presenti in molti sensori di allarme, ma anche in lampioni e talvolta strumenti astronomici.

In questa lezione vogliamo collegare il sensore PIR a Raspberry e comandare la sua uscita, soprattutto per capire quali corpi emettono radiazione infrarossa e come.

Esempio: un pomodoro emette infrarosso, e la mano?

Cosa accade se poniamo sulla mano un foglio di alluminio, esso farà passare la radiazione infrarossa?

E cosa accade ad una forchetta riscaldata o fredda?

QUali sono i corpi che non lasciano passare l’infrarosso?

Cosa accade se poniamo davanti al sensore una lente convergente o divergente?

Ricerca: dove posso trovare le lenti di Fresnel in oggetti di uso più o meno  comune?

Lasciamo al lettore il compito di sperimentare, qui vedremo come poter leggere valori dal nostro sensore!

Il sensore ha tre uscite una Vcc su 5V, una su GND ed una sul GPIO che nel nostro caso sarà il 4

Ecco lo schema per il collegamento:

 

la programmazione su Scratch è davvero semplice, si tratta di fissare il GPIO4 come input e poi di leggere tale valore dal blocco sensing visualizzando il GPIO$4. L’uscita sarà 0 o 1.

 

E’ interessante legare il rilevamento di un oggetto con il suono di un buzzer o l’accensione di un led, si lascia al lettore il collegamento e la programmazione (se il valore del PIR è 1 allora accendere il buzzer sul pin….)

IL PIR utilizzato è davvero a basso costo e la sua sensibilità è bassa, ma è interessante riflettere sul fatto che moltissimi corpi emettono radiazioni termiche anche se non le vediamo, insomma ora potrete costruire un sistema di allarme o un rilevatore di sorgenti infrarosse!!

 

 

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