Sensor PIR (Passive Infra Red)

PIR adalah sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia. Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

Gambar Sensor PIR

(Sumber: COMedia Ltd, 1996)

Fresnel lens adalah sejenis lensa. Lensa Fresnel biasanya terbuat dari kaca atau plastik, ukurannya bervariasi dari besar (mercusuar sejarah tua, ukuran meter) dan menengah (bantuan buku bacaan, proyektor OHP viewgraph) ke kecil (layar kamera SLR, mikro-optik). Dalam banyak kasus mereka sangat tipis dan datar, nyaris fleksibel, dengan ketebalan pada kisaran 3-5 milimeter.
Pyroelectric adalah kemampuan bahan tertentu untuk menghasilkan potensial listrik sementara ketika dipanaskan atau didinginkan. Perubahan suhu sedikit mengubah posisi atom dalam struktur kristal, sehingga polarisasi merubah material. Perubahan polarisasi menimbulkan potensi listrik sementara, meskipun ini menghilang setelah waktu relaksasi dielektrik.
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 37 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan.
Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik, karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Gambar Prinsip kerja PIR

(Sumber: rifqyalistia, 2008)

Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja, hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8-14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9-10 mikrometer yang dapat dideteksi oleh sensor.
Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh komparator sehingga menghasilkan output.
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan di sekitarnya.
Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkan pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda-beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.
Jadi, sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim panas.