Infračervený pohybový senzor HC-SR501. Pyroelektrický infračervený (PIR) pohybový senzor a pohybový senzor Arduino na skice Arduino
Princip činnosti PIR senzorů a typický elektrický obvod zařízení. Každý člověk se stává zdrojem tepelného záření. Vlnová délka tohoto záření závisí na teplotě a nachází se v infračervené části spektra. Toto záření je detekováno speciálními senzory nazývanými PIR senzory.
PIR je zkratka pro „pasivní infračervené“ senzory. Pasivní – protože samotné senzory nevyzařují, ale pouze vnímají záření o vlnové délce od 7 do 14 mikronů. PIR senzor obsahuje snímací prvek, který reaguje na změny tepelného záření. Pokud zůstane konstantní, negeneruje se žádný elektrický signál. Aby snímač reagoval na pohyb, používají se Fresnelovy čočky s několika zaostřovacími oblastmi, které rozdělují celkový tepelný obraz na aktivní a pasivní zóny umístěné v šachovnicovém vzoru. Osoba, která se nachází v oblasti provozu senzoru, zabírá zcela nebo částečně několik aktivních zón. Proto i při minimálním pohybu dochází k pohybu z jedné aktivní zóny do druhé, což spouští senzor. Ale teplotní vzor pozadí se mění velmi pomalu a rovnoměrně, takže na něj senzor nereaguje. Vysoká hustota aktivních a pasivních zón umožňuje senzoru spolehlivě detekovat přítomnost osoby při sebemenším pohybu.
Tento obvod je založen na čipu HT7610A, který je přesně určen pro použití v automatických PIR lampách nebo alarmech. Pro přenos signálu může pracovat ve 3-vodičové konfiguraci. Tento projekt používá relé místo tyristoru, jak se často dělá, pro připojení jakéhokoli druhu zátěže. Uvnitř čipu je operační zesilovač, komparátor, časovač, detektor průchodu nulou, řídicí obvod, regulátor napětí, oscilátor a výstup hodin oscilátoru.
PIR senzor detekuje infračervený pozměněný signál způsobený pohybem lidského těla a převádí jej na kolísání napětí. Obvod nevyžaduje snižující transformátor a může pracovat přímo z 220V. Předřadný kondenzátor C7 by měl být 0,33uF/275V, nebo ještě lépe 400V.
Vlastnosti obvodu snímače
- Provozní napětí obvodu: 5V-12V.
- Zatěžovací proud je 80 mA, když je relé zapnuto.
- Pohotovostní proud: 100uA
- Provozní režimy ON/AUTO/OFF.
- Automatický reset, pokud signál zmizí do 3 sekund.
- Reléový výstup pro připojení zátěže.
- LDR fotorezistor pro detekci den/noc.
- Jumper J1 pro nastavení režimu.
- Rezistor PR1 nastavuje citlivost snímače.
- Rezistor PR2 nastavuje dobu trvání výstupního stavového signálu.
Obvod PIR čidla nabízí tři provozní režimy (ON, AUTO, OFF), které lze ručně nastavit pomocí propojky J1. Systém CDS je CMOS Schmitt spoušť, která se používá k rozlišení mezi dnem a nocí.
Dnes si rozebereme projekt připojení PIR (pohybového) senzoru k Arduinu a zorganizujeme automatické odeslání e-mailu při aktivaci senzoru. Arduino je srdcem tohoto projektu – čte IR senzor, a když je detekován pohyb, přikáže počítači přes USB port poslat e-mail. Signál vstupující do počítače zpracováváme pomocí programu Python.
Seznam dílů pro sestavení modelu
K sestavení projektu popsaného v tomto tutoriálu budete potřebovat následující díly:
- Arduino UNO nebo ekvivalent (přečtěte si více o tom, jak vybrat Arduino);
- PIR senzor (toto za 2 $ bude stačit);
- Bradboard (lze zakoupit za 2,4 $);
- dráty samec-samec (můžete si koupit takový svazek s velkou zásobou).
Dále budeme potřebovat počítač s připojením k internetu, přes který budeme posílat emaily! Roli počítače v této lekci může hrát.
Schéma připojení PIR senzoru k Arduinu
V tomto projektu je k Arduinu potřeba připojit pouze PIR senzor, takže vodiče ze senzoru lze připojit přímo k Arduinu. Ale protože V tomto případě jsou dráty drženy trochu volně, je pohodlnější použít schéma z Bradboardu:
Arduino skica
Arduino odešle zprávu přes USB sériovou komunikaci, když je detekován pohyb. Pokud ale pošlete e-mail pokaždé, když se senzor spustí, můžete obdržet obrovské množství dopisů. Pokud tedy od posledního signálu uplynulo příliš málo času, odešleme další zprávu.
int pirPin = 7;
int minSecsBetweenEmails = 60; // 1 min
long lastSend = -minSecsBetweenEmails * 1000;
void setup()
{
pinMode(pirPin, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
long now = millis();
if (digitalRead(pirPin) == VYSOKÁ)
{
if (nyní > (lastSend + minSecsBetweenEmails * 1000))
{
Serial.println("POHYB"); lastSend = now;
}
jiný
{
Serial.println("Příliš brzy"); )
}
zpoždění(500);
}
Proměnnou „minSecsBetweenEmails“ lze změnit na jinou rozumnou hodnotu. V příkladu je nastavena na 60 sekund a e-maily nebudou odesílány déle než jednu minutu. Pro sledování posledního zadání příkazu k odeslání e-mailu se používá proměnná „lastSend“. Inicializujeme jej záporným číslem rovným počtu milisekund zadanému v proměnné „minSecsBetweenEmails“. To zaručuje, že zpracujeme spouštění PIR senzoru, jakmile se spustí náčrt Arduina. Smyčka využívá funkci Millis() k získání počtu milisekund z Arduina a jeho porovnání s časem od posledního spuštění senzoru a odeslání odpovídající zprávy MOVEMENT. Pokud porovnání ukáže, že od posledního sepnutí senzoru uplynulo příliš málo času, pak i přes skutečnost, že byl detekován pohyb, odešleme zprávu „Příliš brzy“. Než napíšete program Python pro zpracování signálu přicházejícího z Arduina do počítače nebo Raspberry Pi přes USB, můžete program otestovat na Arduinu jednoduchým otevřením Serial Monitor v Arduino IDE.
Instalace Pythonu a PySerial
Pokud projekt používá počítač s operačním systémem Linux, jako je Raspberry Pi, Python je již nainstalován. Pokud používáte počítač s operačním systémem Windows, musíte mít nainstalovaný Python. V každém případě budete muset nainstalovat knihovnu PySerial pro komunikaci s Arduinem.
Instalace Pythonu na Windows
Chcete-li nainstalovat Python na Windows, stáhněte si instalační program z https://www.python.org/downloads/. Objevily se zprávy o problémech s PySerial ve Windows při používání Pythonu 3, takže používáme Python 2. Po instalaci Pythonu se v nabídce Start objeví odpovídající skupina. Ale k instalaci PySerial budete muset použít Python z příkazového řádku, takže přidejte příslušný adresář do proměnné PATH systému Windows. 
Chcete-li to provést, musíte přejít na Ovládací panely systému Windows a najít Vlastnosti systému. Poté klikněte na tlačítko s názvem Proměnné prostředí a v okně, které se zobrazí, vyberte v dolní části Systémové proměnné „Cesta“. Klikněte na tlačítko Upravit a poté na konec „Hodnota proměnné“, aniž byste smazali existující text, přidejte „; C:\Python27". Nezapomeň ";" po každé zadané složce. Chcete-li zkontrolovat, zda byla proměnná PATH změněna správně, zadejte na příkazovém řádku příkaz „python“. Měl by se objevit takový obrázek:
Instalace PySerial
Bez ohledu na použitý operační systém si stáhněte instalační balíček .tar.gz pro PySerial 2.6 z https://pypi.python.org/pypi/pyserial Obdržíme soubor s názvem pyserial-2.6.tar.gz Pokud používáte Windows, potřebujete pro rozbalení souboru do složky. Bohužel se nejedná o běžný ZIP soubor, takže si možná budete muset stáhnout například 7-zip (http://www.7-zip.org/). Pokud používáte počítač se systémem Linux, jako je Raspberry Pi v tomto projektu, musíte otevřít terminálovou relaci, spustit příkaz „CD“ s uvedením složky, do které jste stáhli pyserial-2.6.tar.gz, a poté spustit následující příkaz pro extrahování instalačního programu:
$ tar -xzf pyserial-2.6.tar.gz
Dále, bez ohledu na použitý operační systém, v příkazovém řádku provedeme příkaz „CD“ označující složku pyserial-2.6 a provedeme příkaz:
instalace sudo python setup.py
Python kód
Nyní vytvoříme program v Pythonu. Chcete-li to provést, zkopírujte tento kód do souboru s názvem „movement.py“. Na Linuxu můžete použít "nano" editor, na Windows je pravděpodobně nejjednodušší způsob vytvoření souboru pomocí Python 'IDLE' editoru (dostupného ze skupiny Python programy v nabídce Start).
Čas importu
import seriálu
importovat smtplib
TO = " [e-mail chráněný]"
GMAIL_USER = " [e-mail chráněný]"
GMAIL_PASS = "sem vložte své heslo"
SUBJECT = "Narušení!!"
TEXT = "Váš PIR senzor detekoval pohyb"
ser = serial.Serial("COM4", 9600)
def send_email():
tisk ("Odesílání e-mailu")
smtpserver = smtplib.SMTP("smtp.gmail.com",587)
smtpserver.ehlo() smtpserver.starttls()
smtpserver.ehlo smtpserver.login(GMAIL_USER, GMAIL_PASS)
header = "Komu:" + TO + "\n" + "Od: " + GMAIL_USER
záhlaví = záhlaví + "\n" + "Předmět:" + SUBJECT + "\n"
tisknout záhlaví
msg = záhlaví + "\n" + TEXT + "\n\n"
smtpserver.sendmail(GMAIL_USER, TO, msg)
smtpserver.close()
zatímco pravda:
zpráva = ser.readline()
tisknout (zpráva)
if message == "M" :
poslat e-mailem()
time.sleep(0.5)
Než spustíme program Python, provedeme některé změny (všechny v horní části programu). Program předpokládá, že e-maily jsou vytvářeny z účtu Gmail. Pokud tam není, registrujeme ho (i když je to jen pro tento projekt). Hodnotu proměnné „TO“ změníme na e-mailovou adresu, na kterou se budou zasílat upozornění. Změníme hodnotu „GMAIL_USER“ na e-mailovou adresu Gmailu a podle toho i heslo na dalším řádku (GMAIL_PASS). Můžete také změnit předmět a text zprávy, která má být odeslána („PŘEDMĚT“ a „TEXT“). Musíte nastavit sériový port, ke kterému je Arduino připojeno v řádku ser = serial.Serial("COM4", 9600) Pro Windows to bude něco jako "COM4" pro Linux - něco jako "/dev/tty. usbmodem621". Podíváme se na Arduino IDE v pravém dolním rohu, abychom viděli, ke kterému portu počítače je deska připojena. 
Po těchto změnách spusťte program z příkazového řádku / terminálu: python movement.py Hotovo! Po aktivaci PIR senzoru bude brzy odeslána zpráva na zadaný e-mail.
Co dalšího můžete dělat pomocí PIR senzoru?
Nyní, když jste zvládli způsoby odesílání e-mailů pomocí Arduina, můžete začít rozšiřovat možnosti projektu. Můžete přidat další senzory a například si posílat e-mailem hodinové zprávy o teplotě. Samozřejmostí je použití PIR senzoru přímo s Arduinem bez připojení k počítači. V tomto případě při aktivaci čidla můžete zapnout varovný zvuk, zablikat LED nebo rozsvítit osvětlení v místnosti (přes vysokonapěťové relé).
Ahoj všichni, dnes se podíváme na zařízení zvané pohybový senzor. Mnoho z nás o této věci slyšelo, někteří se dokonce tímto zařízením zabývali. Co je to snímač pohybu? Zkusme na to přijít, takže:
Pohybový senzor nebo senzor posunu - zařízení (zařízení), které detekuje pohyb jakýchkoliv předmětů. Velmi často se tato zařízení používají v bezpečnostních, poplachových a monitorovacích systémech. Existuje mnoho forem faktorů těchto snímačů, ale my budeme uvažovat modul snímače pohybu pro připojení k deskám Arduino,a konkrétně od společnosti RobotDyn. Proč tato společnost? Nechci dělat reklamu tomuto obchodu a jeho produktům, ale právě produkty tohoto obchodu byly vybrány jako laboratorní vzorky z důvodu kvalitní prezentace jejich produktů konečnému spotřebiteli. Takže se setkáváme - pohybový senzor(PIR senzor) od RobotDyn:
Tyto senzory mají malé rozměry, spotřebují málo energie a snadno se používají. Pohybové senzory RobotDyn mají navíc také sítotiskové kontakty, to je samozřejmě maličkost, ale velmi příjemná. Ti, kteří používají stejné senzory, ale pouze od jiných společností, by se neměli bát - všechny mají stejnou funkcionalitu a i když kontakty nejsou označeny, pinout takových senzorů lze snadno najít na internetu.
Hlavní technické vlastnosti snímače pohybu (PIR Sensor):
Pracovní plocha senzoru: od 3 do 7 metrů
Úhel sledování: až 110o
Provozní napětí: 4,5...6 Voltů
Spotřeba proudu: až 50 µA
Poznámka: Standardní funkcionalitu senzoru lze rozšířit připojením světelného senzoru na piny IN a GND a pohybový senzor pak bude fungovat pouze ve tmě.
Inicializace zařízení.
Po zapnutí trvá inicializace senzoru téměř minutu. Během této doby může snímač vydávat falešné signály; toto je třeba vzít v úvahu při programování mikrokontroléru se snímačem, který je k němu připojen, nebo v obvodech akčních členů, pokud je připojení provedeno bez použití mikrokontroléru.
Detekční úhel a plocha.
Úhel detekce (sledování) je 110 stupňů, rozsah detekční vzdálenosti je od 3 do 7 metrů, obrázek níže ukazuje vše:
Nastavení citlivosti (detekční vzdálenosti) a časového zpoždění.
Níže uvedená tabulka ukazuje hlavní nastavení pohybového senzoru, vlevo je regulátor časové prodlevy, v levém sloupci je popis možných nastavení. Pravý sloupec popisuje nastavení detekční vzdálenosti.
Připojení senzoru:
- PIR senzor - Arduino Nano
- PIR senzor - Arduino Nano
- PIR senzor - Arduino Nano
- PIR senzor - pro světelný senzor
- PIR senzor - pro světelný senzor
Typické schéma zapojení je znázorněno na obrázku níže, v našem případě je senzor znázorněn konvenčně ze zadní strany a připojen k desce Arduino Nano.
Náčrt demonstrující činnost pohybového senzoru (používáme program):
/* * Senzor PIR -> Arduino Nano * Senzor PIR -> Arduino Nano * Senzor PIR -> Arduino Nano */ void setup() ( //Nastavte připojení k monitoru portu Serial.begin(9600); ) void loop( ) ( //Přečtěte prahovou hodnotu z portu A0 //obvykle je vyšší než 500, pokud existuje signál if(analogRead(A0) > 500) ( //Signál ze snímače pohybu Serial.println("Došlo k pohybu! !!"); ) else ( / /Žádný signál Serial.println("Všechno je tiché...");
Náčrt je běžnou zkouškou činnosti snímače pohybu, má mnoho nevýhod, jako jsou:
- Možné falešné poplachy, senzor vyžaduje samoinicializaci do jedné minuty.
- Pevná vazba na monitor portu, žádné výstupní akční členy (relé, siréna, LED indikátor)
- Doba signálu na výstupu snímače je příliš krátká při detekci pohybu je nutné programově zpozdit signál na delší dobu.
Zkomplikováním obvodu a rozšířením funkčnosti snímače se můžete vyhnout výše popsaným nevýhodám. Chcete-li to provést, budete muset obvod doplnit reléovým modulem a přes tento modul připojit běžnou 220voltovou lampu. Samotný reléový modul bude připojen k pinu 3 na desce Arduino Nano. Takže schematický diagram:
Nyní je čas trochu vylepšit skicu, která testovala pohybový senzor. Právě v náčrtu bude implementováno zpoždění vypnutí relé, protože samotný pohybový senzor má při spuštění příliš krátkou dobu signálu na výstupu. Program implementuje 10sekundové zpoždění při spuštění senzoru. V případě potřeby lze tento čas zvýšit nebo snížit změnou hodnoty proměnné DelayValue. Níže je náčrt a video celého sestaveného obvodu v akci:
/* * PIR senzor -> Arduino Nano * PIR senzor -> Arduino Nano * PIR senzor -> Arduino Nano * Reléový modul -> Arduino Nano */ //relout - pin (výstupní signál) pro reléový modul const int relout = 3 ; //prevMillis - proměnná pro uložení času předchozího cyklu skenování programu //interval - časový interval pro počítání sekund před vypnutím relé unsigned long prevMillis = 0; int interval = 1000; //DelayValue - doba, po kterou je relé udržováno v zapnutém stavu int DelayValue = 10; //initSecond - proměnná iterace inicializační smyčky int initSecond = 60; //countDelayOff - čítač časového intervalu static int countDelayOff = 0; //spouštění - příznak spouštění snímače pohybu static bool trigger = false; void setup() ( //Standardní postup pro inicializaci portu, ke kterému je reléový modul připojen //DŮLEŽITÉ!!! - aby reléový modul zůstal ve výchozím vypnutém stavu //a nespustil se během inicializace, potřebujete pro zápis //hodnoty HIGH do vstupního/výstupního portu se tím zabrání falešnému „kliknutí“ a // zachová se stav relé, jaký byl před zapnutím celého obvodu pinMode(relout, OUTPUT); (relout, HIGH //Tady je vše jednoduché - čekáme, až skončí 60 cyklů (proměnná initSecond) //trvá 1 sekundu, během které se senzor „samoinicializuje“ for(int i = 0; i).< initSecond; i ++) { delay(1000); } } void loop() { //Считать значение с аналогового порта А0 //Если значение выше 500 if(analogRead(A0) >500) ( //Nastavit příznak spouštění pohybového senzoru if(!trigger) ( trigger = true; ) ) //Když je nastaven příznak spouštění pohybového senzoru while(trigger) ( //Proveďte následující instrukce //Uložte do currMillis proměnná //hodnota milisekund, která uplynula od //zahájení provádění programu unsigned long currMillis = millis(); //Porovnejte s předchozí hodnotou milisekund //pokud je rozdíl větší než zadaný interval, pak: if(currMillis); - prevMillis > interval) ( //Uložte aktuální hodnotu v milisekundách do proměnné prevMillis prevMillis = currMillis; //Zkontrolujte počítadlo zpoždění porovnáním s hodnotou periody //během které by mělo být relé udržováno ve stavu ON if(countDelayOff >= DelayValue) (//Pokud je hodnota rovna, pak: //resetujte spouštění příznaku aktivace senzoru = false; //Resetujte počítadlo zpoždění countDelayOff = 0; //Vypněte relé digitalWrite( relout, HIGH); //Přeruší přerušení smyčky, //Zvýší počítadlo zpoždění o jedna. //Ponechá relé v zapnutém stavu digitalWrite(relout, LOW); )))))
Program obsahuje následující strukturu:
unsigned long prevMillis = 0;
int interval = 1000;
...
unsigned long currMillis = millis();
if(currMillis - prevMillis > interval)
{
prevMillis = currMillis;
....
// Naše operace jsou uzavřeny v těle struktury
....
}
Pro upřesnění bylo rozhodnuto vyjádřit se k tomuto návrhu samostatně. Tento návrh vám tedy umožňuje provádět paralelní úlohu v programu. Těleso konstrukce pracuje přibližně jednou za sekundu, což je usnadněno proměnnou interval. Za prvé, proměnná currMillis je přiřazena hodnota vrácená při volání funkce milis(). Funkce milis() vrací počet milisekund, které uplynuly od začátku programu. Pokud rozdíl currMillis - prevMillis větší než hodnota proměnné interval pak to znamená, že od spuštění programu již uplynula více než sekunda a je třeba uložit hodnotu proměnné currMillis do proměnné prevMillis poté proveďte operace obsažené v těle struktury. Pokud rozdíl currMillis - prevMillis menší než proměnná hodnota interval, pak mezi cykly skenování programu ještě neuplynula sekunda a operace obsažené v těle struktury jsou přeskočeny.
No a na konci článku je video od autora:
Povolte prosím javascript, aby komentáře fungovaly.
PIR (pasivní infračervené) senzory reagují na pohyb, proto se často používají v poplašných systémech. Tyto senzory jsou malé, levné, energeticky účinné, snadno se používají a prakticky nepodléhají opotřebení. Kromě PIR se takové senzory nazývají pyroelektrické a infračervené senzory pohybu.
Pyroelektrický pohybový senzor - obecné informace
Pohybové senzory PIR se v podstatě skládají z pyroelektrického snímacího prvku (válcový kus s obdélníkovým krystalem uprostřed), který detekuje úroveň infračerveného záření. Všechno kolem nás vyzařuje malou úroveň záření. Čím vyšší je teplota, tím vyšší je úroveň záření. Senzor je vlastně rozdělen na dvě části. Je to dáno tím, že pro nás není důležitá úroveň záření, ale bezprostřední přítomnost pohybu v jeho zóně citlivosti. Dvě poloviny senzoru jsou nastaveny tak, že pokud jedna polovina zachytí více záření než druhá, výstup bude generovat vysokou nebo nízkou hodnotu.
PIR senzory jsou skvělé pro projekty, kde je potřeba detekovat přítomnost nebo nepřítomnost osoby v určitém pracovním prostoru. Kromě výhod takových snímačů uvedených výše mají velkou zónu citlivosti. Mějte však na paměti, že pyroelektrické senzory vám neposkytnou informace o tom, kolik lidí je kolem nebo jak blízko jsou k senzoru. Kromě toho mohou pracovat i na domácích mazlíčcích.
Všeobecné technické informace
Tyto specifikace platí pro PIR senzory prodávané v obchodě Adafruit. Princip činnosti podobných senzorů je podobný, i když technické vlastnosti se mohou lišit. Než začnete pracovat s PIR senzorem, seznamte se s jeho datasheetem.
- Tvar: Obdélník;
- Cena: Asi 10,00 $ u Adafruit;
- Výstupní signál: digitální puls vysoký (3V) při pohybu a nízký digitální signál při žádném pohybu. Délka pulzu závisí na rezistorech a kondenzátorech na samotném modulu a liší se u různých senzorů;
- Rozsah citlivosti: až 6 metrů. Pozorovací úhel 110° x 70°;
- Napájení: 3V - 9V, ale nejlepší možností je 5 voltů;
Princip činnosti pyroelektrických (PIR) pohybových senzorů
PIR senzory nejsou tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát. Hlavním důvodem je velké množství proměnných, které ovlivňují jeho vstupní a výstupní signály. Pro vysvětlení základní funkce PIR senzorů použijeme níže uvedený obrázek.
Pyroelektrický snímač pohybu se skládá ze dvou hlavních částí. Každá část obsahuje speciální materiál, který je citlivý na infračervené záření. Čočky v tomto případě nijak zvlášť neovlivňují činnost snímače, takže vidíme dvě oblasti citlivosti celého modulu. Když je senzor v klidu, oba senzory detekují stejné množství záření. Může to být například záření z místnosti nebo venkovního prostředí. Když teplokrevný objekt (člověk nebo zvíře) prochází kolem, překročí zónu citlivosti prvního senzoru, což má za následek dvě různé hodnoty záření, které jsou generovány na modulu PIR senzoru. Když osoba opustí zónu citlivosti prvního senzoru, hodnoty se vyrovnají. Jsou to změny v naměřených hodnotách dvou senzorů, které jsou zaznamenávány a generují HIGH nebo LOW impulsy na výstupu.
Konstrukce PIR senzoru
Citlivé prvky PIR senzoru jsou instalovány v utěsněném kovovém pouzdře, které chrání před vnějším hlukem, změnami teplot a vlhkostí. Obdélník ve středu je vyroben z materiálu, který propouští infračervené záření (obvykle materiál na silikonové bázi). Za touto deskou jsou instalovány dva citlivé prvky.
Obrázek z datového listu Murata:
Objektivy
Infračervené snímače pohybu mají téměř identickou strukturu. Hlavními rozdíly jsou citlivost, která závisí na kvalitě snímacích prvků. V tomto případě hraje významnou roli optika.
Obrázek výše ukazuje příklad plastové čočky. To znamená, že rozsah citlivosti snímače je dva obdélníky. Zpravidla ale musíme zajistit velké pozorovací úhly. K tomu můžete použít objektivy podobné těm, které se používají ve fotoaparátech. Čočka pro pohybový senzor by v tomto případě měla být malá, tenká a vyrobená z plastu, i když přidává k měření šum. To je důvod, proč většina PIR senzorů používá Fresnelovy čočky (obrázek z časopisu Sensors):
Fresnelovy čočky koncentrují záření, čímž výrazně rozšiřují rozsah citlivosti pyro senzorů (obrázek z BHlens.com)
Obrázek z Cypress appnote 2105:
Nyní máme výrazně větší rozsah citlivosti. Zároveň si pamatujeme, že máme dva citlivé prvky a nepotřebujeme ani tak dva velké obdélníky, jako velký počet malých citlivých zón. K tomu je čočka rozdělena do několika sekcí, z nichž každá je samostatnou Fresnelovou čočkou.
Připojení snímače pohybu PIR
Většina modulů infračerveného snímače pohybu má na zadní straně tři konektory. Pinout se může lišit, proto před připojením zkontrolujte! Obvykle jsou vedle konektorů provedeny odpovídající nápisy. Jeden konektor jde na zem, druhý produkuje signál, který nás zajímá ze snímačů, třetí je zem. Napájecí napětí je obvykle 3-5 voltů, DC. Někdy však existují snímače s napájecím napětím 12 voltů. Některé velké snímače nemají samostatný signální kolík. Místo toho se používá relé se zemí, napájením a dvěma spínači.
Pro prototypování vašeho zařízení pomocí infračerveného snímače pohybu je vhodné použít desku s obvody, protože většina těchto modulů má tři konektory, jejichž vzdálenost je přesně vypočítána pro otvory na prkénku.
V našem případě červený kabel odpovídá napájení, černý k zemi a žlutý k signálu. Pokud kabely zapojíte nesprávně, senzor se nepoškodí, ale nebude fungovat.
Testování pohybového senzoru PIR
Sestavte obvod podle obrázku výše. Výsledkem je, že když PIR senzor zaznamená pohyb, na výstupu se vygeneruje signál HIGH, který odpovídá 3,3 V a LED se rozsvítí.
Vezměte prosím na vědomí, že pyroelektrický senzor se musí „stabilizovat“. Vložte baterie a počkejte 30-60 sekund. Během této doby může LED blikat. Počkejte, až přestane blikat a můžete začít mávat rukama a chodit kolem senzoru a sledovat, jak se LED dioda rozsvěcuje!
Nastavení citlivosti
Mnoho infračervených pohybových senzorů, včetně těch od Adafruit, má malý potenciometr pro nastavení citlivosti. Otáčením potenciometru ve směru hodinových ručiček se zvyšuje citlivost senzoru.
Změna doby pulzu a času mezi pulzy
Když vezmeme v úvahu PIR senzory, jsou důležité dva časy „zpoždění“. První časové období -Tx: jak dlouho zůstane LED svítit po detekci pohybu. U mnoha pyroelektrických modulů se tato doba nastavuje vestavěným potenciometrem. Druhý časový úsek je Ti: jak dlouho je zaručeno, že se LED nerozsvítí, když není žádný pohyb. Změna tohoto parametru není tak snadná, budete k tomu možná potřebovat páječku.
Pojďme se podívat na datasheet BISS:
Senzory Adafruit mají potenciometr s označením TIME. Jedná se o 1 megaohmový proměnný odpor, který se přidává k 10k ohmovým odporům. Kondenzátor C6 má kapacitu 0,01 µF, takže:
Tx = 24576 x (10 kOhm + Rtime) x 0,01 µF
Když je potenciometr Rtime v poloze "nula" - zcela proti směru hodinových ručiček - (0 MΩ):
Tx = 24576 x (10 kOhm) x 0,01 µF = 2,5 sekundy (přibližně) Když je potenciometr Rtime otočen zcela ve směru hodinových ručiček (1 MOhm):
Tx = 24576 x (1010 kOhm) x 0,01 µF = 250 sekund (přibližně)
Ve střední poloze RTime bude čas přibližně 120 sekund (dvě minuty). To znamená, že pokud chcete sledovat pohyb objektu jednou za minutu, otočte potenciometrem o 1/4 otáčky.
Připojení pohybového senzoru PIR k Arduinu
Pojďme napsat program pro čtení hodnot z pyroelektrického snímače pohybu. Připojení PIR senzoru k mikrokontroléru je jednoduché. Senzor produkuje digitální signál, takže vše, co musíte udělat, je přečíst signál HIGH (detekován pohyb) nebo LOW (žádný pohyb) z pinu Arduino.
V tomto případě nezapomeňte konektor nainstalovat do pozice H!
Aplikujte na snímač napětí 5 V. Spojte zemi se zemí. Poté připojte signální kolík ze senzoru k digitálnímu kolíku na Arduinu. V tomto příkladu je použit kolík 2.
Program je jednoduchý. V podstatě hlídá stav pinu 2. Konkrétně: jaký signál je na něm: LOW nebo HIGH. Při změně stavu kolíku se navíc zobrazí zpráva: došlo k pohybu nebo nedošlo k žádnému pohybu.
* Kontrola pohybového senzoru PIR
int ledPin = 13; // inicializuje pin pro LED
int inputPin = 2; // inicializuje pin pro příjem signálu z pyroelektrického snímače pohybu
int pirState = NÍZKÁ; // spusťte program, za předpokladu, že nedochází k žádnému pohybu
int val = 0; // proměnná pro čtení stavu pinu
pinMode(ledPin, OUTPUT); // deklarovat LED jako OUTPUT
pinMode(vstupPin, INPUT); // deklarovat senzor jako INPUT
Serial.begin(9600);
val = digitalRead(inputPin); // přečtení hodnoty ze senzoru
if (val == HIGH) ( // kontrola, zda načtená hodnota odpovídá HIGH
digitalWrite(ledPin, HIGH); // rozsvítí LED
if (pirState == NÍZKÁ) (
// právě jsme to zapnuli
Serial.println("Detekován pohyb!");
pirState = VYSOKÝ;
digitalWrite(ledPin, LOW); // vypnout LED
if (pirState == HIGH)(
// právě jsme to vypnuli
Serial.println("Pohyb skončil!");
// na sériový monitor vypíšeme změnu, nikoli stav
Nezapomeňte, že pro práci s pyroelektrickým senzorem nepotřebujete vždy mikrokontrolér.
Hlavním citlivým prvkem snímačů pohybu a přítomnosti je pyroelektrický infračervený snímač. Pyroelektřina je elektrický potenciál, který vzniká
v materiálu pod vlivem infračerveného (IR) záření.
Senzor, který využívá materiál s těmito vlastnostmi, může reagovat na teplo vyzařované lidským tělem. PIR senzor (Pyroelectric InfraRed) má kruhový vyzařovací diagram (360°) s úhlem natočení 120°.
Speciální obvodová řešení umožnila vytvořit různá infračervená pohybová čidla pro rozsvícení světel a záznam pohybu osob.
Oblasti pokrytí PIR senzorem
Sortiment společnosti B.E.G. Existují snímače pohybu a přítomnosti různých konstrukcí a účelů:
- pro vnější použití;
- pro vnitřní použití;
- pro montáž na stěnu;
- pro montáž na strop
- designové senzory.
Jedním z hlavních parametrů IR pohybových senzorů je oblast pokrytí. Stropní senzory mají obvykle kruhovou oblast pokrytí (360°). PIR nástěnné pohybové senzory mají v závislosti na modelu rozsah pokrytí od 120° do 280°.
Ve specifických podmínkách je někdy nutné použít snímač s nestandardním pozorovacím úhlem.
V takových případech se používají uzavírací desky (záclony). Vylučují zdroje tepla (rušení) nebo oblasti místnosti z detekční zóny.
Dosah senzoru závisí na tom, jak se osoba ve vztahu k senzoru pohybuje. Pokud se pohybuje ve směru kolmém na snímač, pak má snímač maximální dosah.
Pokud je pohyb směrem k senzoru (čelně), oblast pokrytí se zmenší téměř na polovinu. Senzory mají minimální dosah, pokud dojde k pohybu přímo pod senzorem.
PIR čidla přítomnosti od B.E.G. zóny s vysokou citlivostí a reagují na sebemenší pohyby. Citlivost snímače je nastavitelná.
Při realizaci projektu je důležité zajistit, aby oblasti pokrytí senzory pokrývaly celou oblast, která má být monitorována. K tomu se používá několik senzorů s překrývajícími se oblastmi pokrytí, aby se zabránilo „mrtvým“ zónám. K odstranění opomenutí a falešných poplachů se používají časové prodlevy.
Jak správně umístit PIR senzory
U vstupu do objektu je instalováno nástěnné PIR pohybové čidlo pro venkovní použití.
V oblasti jeho působení musí být cesta ke vchodu. Snímač je první, kdo přivítá návštěvníka, čímž vylepší obraz podniku.
Na chodbách je zvláštní pozornost věnována vchodům. Čidla musí být instalována tak, aby se člověk ani na krátkou dobu neocitl ve tmě. Pro chodby byly vyvinuty speciální stropní snímače pohybu s úzkým rozsahem detekce a velkým dosahem.
Schodiště jsou považována za vysoce rizikové oblasti. Zde by lidé neměli padat kvůli nedostatečnému osvětlení. Pohybová čidla se instalují na strop nebo na stěnu podesty jako nástěnné vypínače.
Zvláštností osvětlení v kanceláři je, že v jedné místnosti je nutné zajistit různé osvětlení na různých pracovištích. Je nutné počítat s intenzitou přirozeného světla a mít možnost osvětlení v prázdných prostorách vypnout.
Každé pracoviště proto potřebuje vlastní schéma ovládání osvětlení. S tímto úkolem si poradí stropní PIR čidla přítomnosti se schopností rozšířit dosah detekce.
Ve školní učebně nebo univerzitní posluchárně se osvětlení provádí s ohledem na denní světlo. Místnost je rozdělena do zón tak, aby bylo zajištěno rovnoměrné osvětlení pomocí nastavitelného umělého osvětlení.
Zvláštní pozornost je věnována oblasti poblíž desky. Přítomní musí mít volný výhled na učitele a tabuli, proto je nutné spolehlivé osvětlení a nejlépe i dodatečné ruční ovládání. V takových místnostech se používají stropní čidla obsazení.
Při automatizaci osvětlení konferenčních místností a zasedacích místností se používá přístup podobný výše popsanému. V prodejně, lékárně nebo servisním podniku je u vchodu instalován pohybový senzor se zvukovým signálem, aby obsluha věnovala pozornost vstupujícímu návštěvníkovi.
Velká tělocvična je rozdělena na zóny s nezávislým ovládáním ze stropních čidel. Je také důležité zajistit ruční ovládání: to umožní zajistit osvětlení pouze tam, kde probíhají vyučování.
V podzemní garáži je nutné zajistit spolehlivou kontrolu vjezdových prostor a hlavních průchodů. Případné „mrtvé“ zóny jsou kompenzovány časovými prodlevami. Zde se používají pouze stropní čidla.
Obecné požadavky na instalaci PIR senzorů
Dosah PIR senzorů závisí na směru pohybu zdrojů IR záření. Pokud z důvodu velkého počtu komunikací není možné instalovat snímače pohybu na strop, jsou umístěny na sloupech a stěnách.
Rozsah senzorů by neměl být omezen stromy, nábytkem a příčkami (včetně skla). Optimální instalační výška pro stropní senzory je 2,5-3 metry, pro nástěnné vypínače od 1,1 do 2,2 metru. Senzory pro vysoké stropy jsou umístěny ve výškách až 16 metrů.
Nabídka PIR senzorů je široká. Liší se účelem, technickými parametry a provedením. Chcete-li je aplikovat s maximální účinností na konkrétním místě, je lepší využít služeb profesionálů.
Prosit. Naši specialisté vám poskytnou veškeré potřebné rady. A na náš blog, aby vám neunikly užitečné materiály o senzorech pohybu a přítomnosti.
