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 Spectral range (μm)Indium gallium arsenide (InGaAs) photodiodes 0.7-2.6Germanium photodiodes 0.8-1.7Lead sulfide (PbS) photoconductive detectors 1-3.2Lead selenide (PbSe) photoconductive detectors 1.5-5.2Indium arsenide (InAs) photovoltaic detectors 1-3.8Platinum silicide (PtSi) photovoltaic detectors 1-5Indium antimonide (InSb) photoconductive detectors 1-6.7Indium antimonide (InSb) photodiode detectors 1-5.5Mercury cadmium telluride (MCT, HgCdTe) photoconductive detectors

2-25

Jadual 2.1

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 Nama Fungsi

- GND Disambung kepada Ground

OUT Output Disambung kepada pin I/O untuk mod masukan

+ Vcc Disambung ke Vcc (+5V to + 20V)

Jadual 2.2

Penerangan Jumper Setting:

Kedudukan Mod Definisi

H Retrigger Keluaran tinggi apabila terdapat pergerakan berterusan yang dikesan oleh pengesan. Keluaran menjadi rendah apabila tiada objek yang dikesan atau idle.

L Normal 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 perlahan-

lahan samada pada suhu normal atau tidak menentu yang dapat ditunjukkan pada jenis

keluaran litar yang dihasilkan samada tinggi atau rendah.

Keadaan Operasi:

Parameter Simbol Kadar Penatapan UnitOperasi Bekalan Kuasa Vcc +4.5V hingga +5.5V VOperasi suhu T -15°C hingga +70°C °C