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Resumen
En la seguridad moderna, hogares inteligentes y control automatizado, los sensores PIR son componentes esenciales. El RE200B, clásico y ampliamente usado, es apreciado por su relación calidad-precio, confiabilidad y fabricación madura. Detecta con precisión cambios de radiación infrarroja causados por movimiento humano, ignorando objetos estáticos. Nexisense, con años de experiencia en desarrollo de sensores, ha optimizado los principios y aplicaciones del RE200B. Este artículo analiza su funcionamiento desde la base física hasta aplicaciones prácticas, ayudando a ingenieros y desarrolladores a comprender y usar la tecnología eficazmente.
Fundamento físico: Efecto Piroeléctrico
El RE200B se basa en el efecto piroeléctrico. Ciertos cristales especiales (como niobato de litio o cerámicas de PZT modificadas) poseen propiedades únicas: cuando la temperatura cambia, la polarización interna cambia, generando un desplazamiento relativo de cargas positivas y negativas en las superficies del cristal, produciendo voltaje o señal de carga medible.
El sensor responde a la tasa de cambio de temperatura (dT/dt), no a la temperatura absoluta. Esto le permite ignorar cambios lentos y uniformes del ambiente pero capturar fluctuaciones rápidas, como la radiación infrarroja generada por el movimiento humano. El cuerpo humano (~37°C) emite radiación infrarroja lejana en el rango de 8–14 μm. Al entrar o salir de la zona de detección, la radiación recibida cambia bruscamente, activando la corriente piroeléctrica.
Esta característica hace que el RE200B sea ideal para detectar objetivos dinámicos y reduzca falsas alarmas por fuentes de calor estáticas como radiadores.
Estructura interna: Doble complementaria y conversión de señal
El RE200B no es solo un cristal simple, sino que utiliza una estructura precisa para lograr alta sensibilidad y resistencia a interferencias.
Estructura doble complementaria
Contiene dos cristales piroeléctricos con polaridad opuesta conectados en serie (diseño doble), con ventajas:
Supresión de interferencias ambientales: Cambios lentos de temperatura afectan a ambos cristales, generando señales de igual amplitud y polaridad, que se cancelan en serie, dejando salida cercana a cero.
Mejora de señal dinámica: Cuando un objetivo se mueve, la radiación ilumina primero un cristal y luego el otro, generando pulsos opuestos. La conexión en serie produce salida alternante clara para la circuitería.
Este diseño diferencial aumenta la relación señal/ruido y mantiene sensibilidad a movimientos pequeños.
Conversión de impedancia y preamplificación
La señal de carga del cristal es extremadamente débil (picoculombios) y su impedancia muy alta (10^9–10^12 Ω). El RE200B integra un JFET de alta impedancia que:
Convierte la señal de alta impedancia en voltaje de baja impedancia.
Proporciona preamplificación (ganancia 10–100x).
Actúa como seguidor de fuente, reduciendo impedancia de salida para conexión externa.
Después del JFET, la señal típica es milivoltios, adecuada para amplificación, filtrado y comparación posteriores.
Lente de Fresnel: Amplificación del rango de detección
El sensor desnudo tiene campo de visión estrecho (decenas de grados) y alcance de solo unos metros. En la práctica, casi todos requieren lente de Fresnel para lograr 5–12 m de alcance y cobertura de 90°–120°.
Funciones de la lente de Fresnel:
Concentración infrarroja: Dirige radiación hacia el cristal, aumentando sensibilidad y alcance.
Segmentación de zonas: La lente divide el espacio en zonas sensibles y ciegas. El movimiento humano genera pulsos infrarrojos alternados, convirtiendo cambios lentos en señal de alta frecuencia, fácilmente detectada por el circuito.
Para distintos escenarios: ángulo estrecho y largo para pasillos, ancho y largo para salones, lentes anti-mascotas ajustan la altura de la zona ciega para evitar activación por animales pequeños.
Optimización y prácticas de Nexisense
Procesamiento avanzado de señal: Filtros múltiples (paso alto + paso bajo) y umbrales adaptativos reducen falsas alarmas por luz, ventiladores o mascotas.
Coincidencia lente/campo de visión: Variedad de lentes disponibles, soporte de patrones personalizados.
Compatibilidad electromagnética y estabilidad: PCB industrial, filtrado de alimentación y blindaje garantizan funcionamiento confiable en entornos con alta interferencia.
Salida digital y analógica: Modelos analógicos (HDA) y digitales (GDA, I²C o protocolo personalizado) para integración en sistemas inteligentes.
Optimización permite amplio uso en alarmas, iluminación inteligente, puertas automáticas y conteo de flujo de personas.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Por qué no detecta personas estáticas? Responde a la tasa de cambio de temperatura; objetivos estáticos no generan señal.
¿Cómo reduce falsas alarmas la estructura doble? Cambios lentos afectan ambos cristales igual, señal se cancela; movimientos generan pulsos diferenciales.
¿Función de la lente de Fresnel? Focaliza radiación infrarroja y segmenta zona de detección, convirtiendo movimiento en pulsos, aumentando sensibilidad y alcance.
¿Función del JFET? Convierte alta impedancia a baja y amplifica señal débil.
¿Cómo ajustar distancia y ángulo de detección? Mediante diseño de lente; diferentes lentes logran 5–15 m y 60°–180°.
Rango de temperatura del RE200B? -20°C a +70°C; fuera de este rango, sensibilidad disminuye.
¿Cómo evitar interferencia de luz solar o lámparas? Estructura doble cancela cambios lentos, lentes y filtros reducen falsas alarmas.
¿Las mascotas activan el sensor? Lentes normales pueden activar; lentes anti-mascotas evitan activación por animales pequeños (~1 m).
¿Soporta salida digital? Sí, modelos digitales (GDA) para MCU o IoT.
Aplicaciones típicas: Alarmas, iluminación inteligente, puertas automáticas, conteo de personas, robots de evasión de obstáculos.
Conclusión
El RE200B, basado en efecto piroeléctrico, con estructura doble complementaria para suprimir interferencias, JFET para conversión de señal y lentes de Fresnel para ampliar rango, ofrece detección de movimiento humana eficiente y confiable. Nexisense optimiza desde el componente hasta el sistema completo, facilitando detección precisa y estable en seguridad y control inteligente. En la era IoT, entender y usar este sensor es clave para sistemas de percepción ambiental eficientes.
