Инфракрасный датчик движения HC-SR501. Пироэлектрический инфракрасный (PIR) датчик движения и Arduino Датчик движения на ардуино скетч
Принцип работы PIR датчиков и типовая электрическая схема устройства. Любой человек становится источником теплового излучения. Длина волны этого излучения зависит от температуры и находится в инфракрасной части спектра. Это излучение улавливается специальными датчиками, которые называют PIR-датчики.
PIR - это сокращённое «passive infrared - пассивные инфракрасные» датчики. Пассивные - потому что датчики сами не излучают, а только воспринимают излучение с длиной волны от 7 до 14 мкм. PIR-датчик содержит чувствительный элемент, который реагирует на изменение теплового излучения. Если оно остается постоянным - электрический сигнал не генерируется. Чтобы датчик среагировал на движение, применяют линзы Френеля с несколькими фокусирующими участками, которые разбивают общую тепловую картину на активные и пассивные зоны, расположенные в шахматном порядке. Человек, находясь в сфере работы датчика, занимает несколько активных зон полностью или частично. Поэтому, даже при минимальном движении происходит перемещение из одних активных зон в другие, что вызывает срабатывание датчика. А вот фоновая тепловая картина меняется очень медленно и равномерно, поэтому датчик на нее не реагирует. Высокая плотность активных и пассивных зон позволяет датчику надежно определить присутствие человека при малейшем движении.
Данная схема основана на микросхеме HT7610A , которая как раз и предназначена для использования в автоматических PIR-лампах или сигнализациях. Он может работать в 3-х проводной конфигурации для передачи сигнала. В данном проекте использовано реле вместо тиристора, как это часто делается, для подключения любого рода нагрузки. Внутри микросхемы есть операционный усилитель, компаратор, таймер, детектор перехода через ноль, схема управления, регулятор напряжения, генератор и выход синхронизации генератора.
PIR датчик обнаруживает инфракрасный изменённый сигнал, вызванный движением человеческого тела и преобразует его в колебания напряжения. Схеме не требуется понижающий трансформатор и она может работать непосредственно от 220V. Балластный конденсатор С7 должен быть на 0.33uF/275V, а лучше на 400V.
Особенности схемы датчика
- Рабочее напряжение схемы: 5V-12V.
- Ток нагрузки 80 мА, когда реле включено.
- В режиме ожидания ток: 100 мкА
- ON/AUTO/OFF режимы работы.
- Автосброс, если сигнал исчезает за 3 секунды.
- Релейный выход для подключения нагрузки.
- Фоторезистор LDR для обнаружения дневного/ночного режима.
- Джампер J1 для установки режима.
- Резистор PR1 устанавливает чувствительность датчика.
- Резистор PR2 устанавливает выходную продолжительность сигнала состояния выхода.
Схема PIR датчика предлагает три режима работы (ON, AUTO, OFF), которые могут быть установлены вручную джампером J1. CDS система представляет собой КМОП-триггер Шмитта, что используется, чтобы различать дневное и ночное время.
Сегодня мы разберем проект подключение PIR-датчика (движения) к Arduino и организуем автоматическую отправку e-mail при срабатывании датчика. Arduino является сердцем этого проекта — считывает показания ИК-датчика, и при обнаружении движения отдает компьютеру через порт USB команду отправить письмо. Обработку сигнала, поступающего на компьютер реализуем с помощью программы Python.
Список деталей для сборки модели
Для сборки проекта, описанного в этом уроке, понадобятся следующие детали:
- Arduino UNO или аналог (подробнее, о том как выбрать Arduino );
- PIR-датчик (подойдет такой за $ 2);
- бредбоард (можно купить за $2,4);
- провода папа-папа (можно купить такую связку с большим запасом).
Также потребуется компьютер с подключением к Интернету, через него будем отправлять электронную почту! Роль компьютера в этом уроке может выполнять .
Схема подключения PIR-датчика к Arduino
К Arduino в этом проекте требуется подключить только PIR-датчик, поэтому провода от датчика можно подключить непосредственно к Arduino. Но т.к. в таком случае провода держаться немного не плотно удобнее использовать схему c бредбоард:
Arduino скетч
Arduino будет послать сообщение по USB Serial связи при обнаружении движения. Но если посылать e-mail при каждом срабатывании датчика, то можно получить огромное количество писем. Поэтому если прошло еще слишком мало времени от прошлого сигнала — будем посылать другое сообщение.
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) == HIGH)
{
if (now > (lastSend + minSecsBetweenEmails * 1000))
{
Serial.println("MOVEMENT"); lastSend = now;
}
else
{
Serial.println("Too soon"); }
}
delay(500);
}
Переменная «minSecsBetweenEmails» может быть изменена на другое разумное значение. В примере она установлена на 60 секунд, и письма не будут отправлены чаще одной минуты. Чтобы отслеживать, когда последний раз была отдана команда слать e-mail используется переменная «lastSend». Ее инициализируем отрицательным числом, равным числу миллисекунд, указанных в переменной «minSecsBetweenEmails». Это гарантирует нам обработку срабатывания PIR-датчика сразу как только скетч Arduino запущен. В цикле используется функция Millis () чтобы получить число миллисекунд с Arduino и сравнить со временем от прошлого срабатывания датчика и соответствующей отправке сообщения «MOVEMENT» (движение). Если сравнение показывает, что прошло слишком мало времени от прошлого срабатывания датчика, то несмотря на то, что движение было обнаружено, посылаем сообщение «Too soon» (Слишком рано). Перед тем как писать программу на Python для обработки сигнала, поступающего с Arduino на компьютер или Raspberry Pi по USB, можно проверить работу программы на Arduino, просто открыв Serial Monitor на Arduino IDE.
Установка Python и PySerial
Если в проекте используется компьютер с операционной системой Linux, например, Raspberry Pi, Python уже установлен. Если используется компьтер с операционной системой Windows, то Python требуется установить. В любом случае, потребуется установить библиотеку PySerial чтобы обеспечить связь с Arduino.
Установка Python на Windows
Чтобы установить Python на Windows, скачайте установщик с https://www.python.org/downloads/ . Были сообщения о проблемах с PySerial на Windows при использовании Python 3, поэтому используем Python 2. После установки Python, в меню Пуск появится соответствующая группа. Но для установки PySerial нужно будет использовать Python из командной строки, поэтому добавим к переменной PATH среды Windows соответствующий каталог. 
Чтобы сделать это, нужно зайти в Панель управления Windows, найти System Properties (Свойства системы). Затем нажать на кнопку с надписью Environment Variabes («Переменные среды») и в появившемся окне выбрать «Path» в нижней части System variables (Системные переменные). Нажать кнопку Edit («Изменить»), а затем в конце «Значение переменной», не удаляя имеющийся текст, добавить «; C: \ Python27». Не забывать «;» после каждой указанной папки. Чтобы проверить, что переменную PATH изменили корректно, в командной строке введем команду «“python». Должна появляться подобная картина:
Установка PySerial
Независимо от используемой операционной системы, скачиваем.tar.gz установочный пакет для PySerial 2.6 с https://pypi.python.org/pypi/pyserial Получаем файл с именем pyserial-2.6.tar.gz При использовании Windows нужно распаковать файл в папку. К сожалению, это не обычный файл ZIP, так что, возможно, потребуется скачать, например, 7-zip (http://www.7-zip.org/). При использовании компьютера с операционной системой Linux, например, при использовании в этом проекте Raspberry Pi, нужно открыть терминальную сессию, выполнить команду «CD» с указанием папки куда скачана pyserial-2.6.tar.gz, а затем выполнить следующую команду, чтобы распаковать установщик:
$ tar -xzf pyserial-2.6.tar.gz
Далее независимо от используемой операционной системы в командной строке выполняем команду “CD” c указанием папки pyserial-2.6 и выполняем команду:
sudo python setup.py install
Код на Python
Теперь создаем программу на Python. Для этого копируем данный код в файл с именем «movement.py». На Linux можно использовать «нано» редактор, на Windows, вероятно, самый простой способ сделать файл с помощью редактора Python ‘IDLE » (доступен из группы программ Python в меню Пуск).
Import time
import serial
import smtplib
TO = "[email protected]"
GMAIL_USER = "[email protected]"
GMAIL_PASS = "putyourpasswordhere"
SUBJECT = "Intrusion!!"
TEXT = "Your PIR sensor detected movement"
ser = serial.Serial("COM4", 9600)
def send_email():
print("Sending Email")
smtpserver = smtplib.SMTP("smtp.gmail.com",587)
smtpserver.ehlo() smtpserver.starttls()
smtpserver.ehlo smtpserver.login(GMAIL_USER, GMAIL_PASS)
header = "To:" + TO + "\n" + "From: " + GMAIL_USER
header = header + "\n" + "Subject:" + SUBJECT + "\n"
print header
msg = header + "\n" + TEXT + " \n\n"
smtpserver.sendmail(GMAIL_USER, TO, msg)
smtpserver.close()
while True:
message = ser.readline()
print(message)
if message == "M" :
send_email()
time.sleep(0.5)
Перед тем как запустить программу Python вносим некоторые изменения (все они в верхней части программы). Программа предполагает, что электронные письма создаются из аккаунта Gmail. Если его нет регистрируем (даже если это только для этого проекта). Изменяем значение переменной «TO» на адрес электронной почты, куда будут отправляться уведомления. Изменяем значение «GMAIL_USER» на адрес электронной почты Gmail и соответственно пароль в следующей строке (GMAIL_PASS). Также можно изменить тему и текст сообщения для отправки («SUBJECT» и «TEXT»). Необходимо установить последовательный порт, к которому подключена Arduino в строке ser = serial.Serial("COM4", 9600) Для Windows, это будет что-то навроде «COM4» для Linux — что-то навроде «/dev/tty.usbmodem621». К какому порту компьютера подключена плата смотрим в Arduino IDE в правом нижнем углу. 
После этих изменений, запускаем программу из командной строки / терминала: python movement.py Готово! Когда PIR-датчик срабатывает вскоре приходит сообщение на указанный e-mail.
Что еще можно сделать с использованием PIR-датчика
Теперь, освоив средства отправки электронной почты с Arduino, можно приступить к расширению возможностей проекта. Можно добавить другие датчики, и, например, отправлять себе по электронной почте почасовые отчеты о температуре. Безусловно, PIR-датчик быть использован непосредственно с Arduino без соединения с компьютером. В этом случае при срабатывании датчика можно включать предупреждающий звуковой сигнал, мигать светодиодом, или включать освещение в помещении (через высоковольтное реле).
Всем привет, сегодня мы рассмотрим устройство под названием датчик движения. Многие из нас слышали об этой штуке, кто то даже имел дело с этим устройством. Что же такое датчик движения? Попробуем разобраться, итак:
Датчик движения, или датчик перемещения - устройство (прибор) обнаруживающий перемещение каких либо объектов. Очень часто эти устройства, используются в системах охраны, сигнализации и мониторинга. Форм факторов этих датчиков существует великое множество, но мы рассмотрим именно модуль датчика движения для подключения к платам Arduino, и именно от фирмы RobotDyn. Почему именно этой фирмы? Я не хочу заниматься рекламой этого магазина и его продукции, но именно продукция данного магазина была выбрана в качестве лабораторных образцов благодаря качественной подаче своих изделий для конечного потребителя. Итак, встречаем - датчик движения (PIR Sensor) от фирмы RobotDyn:
Эти датчики малы по габаритам, потребляют мало энергии и просты в использовании. Кроме того - датчики движения фирмы RobotDyn имеют еще и маркированные шелкографией контакты, это конечно мелочь, но очень приятная. Ну а тем кто использует такие же датчики, но только других фирм, не стоит беспокоиться - все они имеют одинаковый функционал, и даже если не промаркированы контакты, то цоколёвку таких датчиков легко найти в интернете.
Основные технические характеристики датчика движения(PIR Sensor):
Зона работы датчика: от 3 до 7 метров
Угол слежения: до 110 о
Рабочее напряжение: 4,5...6 Вольт
Потребляемый ток: до 50мкА
Примечание: Стандартный функционал датчика можно расширить, подключив на пины IN и GND датчик освещенности, и тогда датчик движения будет срабатывать только в темноте.
Инициализация устройства.
При включении, датчику требуется почти минута для инициализации. В течение этого периода, датчик может давать ложные сигналы, это следует учесть при программировании микроконтроллера с подключенным к нему датчиком, или в цепях исполнительных устройств, если подключение производится без использования микроконтроллера.
Угол и область обнаружения.
Угол обнаружения(слежения) составляет 110 градусов, диапазон расстояния обнаружения от 3 до 7 метров, иллюстрация ниже показывает всё это:
Регулировка чувствительности(дистанции обнаружения) и временной задержки.
На приведённой ниже таблице показаны основные регулировки датчика движения, слева находится регулятор временной задержки соответственно в левом столбце приведено описание возможных настроек. В правом столбце описание регулировок расстояния обнаружения.
Подключение датчика:
- PIR Sensor - Arduino Nano
- PIR Sensor - Arduino Nano
- PIR Sensor - Arduino Nano
- PIR Sensor - для датчика освещенности
- PIR Sensor - для датчика освещенности
Типичная схема подключения дана на схеме ниже, в нашем случае датчик показан условно с тыльной стороны и подключен к плате Arduino Nano.
Скетч демонстрирующий работу датчика движения(используем программу ):
/* * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano */ void setup() { //Установить соединение с монитором порта Serial.begin(9600); } void loop() { //Считываем пороговое значение с порта А0 //обычно оно выше 500 если есть сигнал if(analogRead(A0) > 500) { //Сигнал с датчика движения Serial.println("Есть движение!!!"); } else { //Нет сигнала Serial.println("Всё тихо..."); } }
Скетч является обычной проверкой работы датчика движения, в нём есть много недостатков, таких как:
- Возможные ложные срабатывания, датчику необходима самоинициализация в течение одной минуты.
- Жесткая привязка к монитору порта, нет выходных исполнительных устройств(реле, сирена, светоиндикация)
- Слишком короткое время сигнала на выходе датчика, при обнаружении движения необходимо программно задержать сигнал на более долгий период времени.
Усложнив схему и расширив функционал датчика, можно избежать вышеописанных недостатков. Для этого потребуется дополнить схему модулем реле и подключить обычную лампу на 220 вольт через данный модуль. Сам же модуль реле будет подключен к пину 3 на плате Arduino Nano. Итак принципиальная схема:
Теперь пришло время немного усовершенствовать скетч, которым проверялся датчик движения. Именно в скетче, будет реализована задержка выключения реле, так как сам датчик движения имеет слишком короткое время сигнала на выходе при срабатывании. Программа реализует 10-ти секундную задержку при срабатывании датчика. При желании это время можно увеличить или уменьшить, изменив значение переменной DelayValue . Ниже представлен скетч и видео работы всей собранной схемы:
/* * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano * Relay Module -> Arduino Nano */ //relout - пин(выходной сигнал) для модуля реле const int relout = 3; //prevMillis - переменная для хранения времени предидущего цикла сканирования программы //interval - временной интервал для отсчета секунд до выключения реле unsigned long prevMillis = 0; int interval = 1000; //DelayValue - период в течение которого реле удерживается во включенном состоянии int DelayValue = 10; //initSecond - Переменная итерации цикла инициализации int initSecond = 60; //countDelayOff - счетчик временных интервалов static int countDelayOff = 0; //trigger - флаг срабатывания датчика движения static bool trigger = false; void setup() { //Стандартная процедура инициализации порта на который подключен модуль реле //ВАЖНО!!! - чтобы модуль реле оставался в первоначально выключенном состоянии //и не срабатывал при инициализации, нужно записать в порт входа/выхода //значение HIGH, это позволит избежать ложных "перещелкиваний", и сохранит //состояние реле таким, каким оно было до включения всей схемы в работу pinMode(relout, OUTPUT); digitalWrite(relout, HIGH); //Здесь всё просто - ждем когда закончатся 60 циклов(переменная initSecond) //продолжительностью в 1 секунду, за это время датчик "самоинициализируется" 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) { //Установить флаг срабатывания датчика движения if(!trigger) { trigger = true; } } //Пока флаг срабатывания датчика движения установлен while(trigger) { //Выполнять следующие инструкции //Сохранить в переменной currMillis //значение миллисекунд прошедших с момента начала //выполнения программы unsigned long currMillis = millis(); //Сравниваем с предидущим значением миллисекунд //если разница больше заданного интервала, то: if(currMillis - prevMillis > interval) { //Сохранить текущее значение миллисекунд в переменную prevMillis prevMillis = currMillis; //Проверяем счетчик задержки сравнивая его со значением периода //в течение которого реле должно удерживаться во включенном //состоянии if(countDelayOff >= DelayValue) { //Если значение сравнялось, то: //сбросить флаг срабатывания датчика движения trigger = false; //Обнулить счетчик задержки countDelayOff = 0; //Выключить реле digitalWrite(relout, HIGH); //Прервать цикл break; } else { //Если значение всё еще меньше, то //Инкрементировать счетчик задержки на единицу countDelayOff ++; //Удерживать реле во включенном состоянии digitalWrite(relout, LOW); } } } }
В программе присутствует конструкция:
unsigned long prevMillis = 0;
int interval = 1000;
...
unsigned long currMillis = millis();
if(currMillis - prevMillis > interval)
{
prevMillis = currMillis;
....
// Наши операции заключенные в тело конструкции
....
}
Чтобы внести ясность, было решено отдельно прокомментировать эту конструкцию. Итак, данная конструкция позволяет выполнить как бы параллельную задачу в программе. Тело конструкции срабатывает примерно раз в секунду, этому способствует переменная interval . Сначала, переменной currMillis присваивается значение возвращаемое при вызове функции millis() . Функция millis() возвращает количество миллисекунд прошедших с начала программы. Если разница currMillis - prevMillis больше чем значение переменной interval то это означает, что уже прошло более секунды с начала выполнения программы, и нужно сохранить значение переменной currMillis в переменную prevMillis затем выполнить операции заключенные в теле конструкции. Если же разница currMillis - prevMillis меньше чем значение переменной interval , то между циклами сканирования программы еще не прошло секунды, и операции заключенные в теле конструкции пропускаются.
Ну и в завершение статьи видео от автора:
Пожалуйста, включите javascript для работы комментариев.
PIR (пассивные инфракрасные датчики) сенсоры реагируют на движение, через что и используются часто в системах сигнализации. Эти датчики небольшие, дешевые, энергоэкономичные, легки в эксплуатации, практически не подвержены износу. Кроме PIR, подобные датчики называют пироэлектрическими и инфракрасными датчиками движения.
Пирлоэлектрический датчик движения - общая информация
ПИР датчики движения по сути состоят из пироэлектрического чувствительного элемента (цилиндрическая деталь с прямоугольным кристаллом в центре), который улавливает уровень инфракрасного излучения. Все вокруг излучает небольшой уровень радиации. Чем больше температура, тем выше уровень излучения. Датчик фактически разделен на две части. Это обусловлено тем, что нам важен не уровень излучения, а непосредственно наличие движение в пределах его зоны чувствительности. Две части датчика установлены таким образом, что если одна половина улавливает больший уровень излучения, чем другая, выходной сигнал будет генерировать значение high или low.
PIR датчики отлично подходят для проектов, в которых необходимо определять наличие или отсутствие человека в пределах определенного рабочего пространства. Помимо перечисленных выше достоинство подобных датчиков, они имеют большую зону чувствительности. Однако учтите, что пироэлектрические датчики не предоставят вам информации о том, сколько человек вокруг и насколько близко они находятся к датчику. Кроме того, сработать они могут и на домашних питомцев.
Общая техническая информация
Эти технические характеристики относятся к PIR датчикам, которые продаются в магазине Adafruit. Принцип работы аналогичных датчиков похожий, хотя технические характеристики могут отличаться. Так что прежде чем работать с ПИР-датчиком, ознакомьтесь с его даташитом.
- Форма: Прямоугольник;
- Цена: около 10.00 долларов в магазине Adafruit;
- Выходной сигнал: цифровой импульс high (3 В) при наличии движения и цифровой сигнал low, когда движения нет. Длина импульса зависит от резисторов и конденсаторов на самом модуле и разная в различных датчиках;
- Диапазон чувствительности: до 6 метров. Угол обзора 110° x 70°;
- Питание: 3В - 9В, но наилучший вариант - 5 вольт;
Принцип работы пироэлектрических (PIR) датчиков движения
PIR датчики не такие простые как может показаться на первый взгляд. Основная причина - большое количество переменных, которые влияют на его входной и выходной сигналы. Чтобы объяснить основы работы ПИР датчиков, мы используем рисунок, приведенный ниже.
Пироэлектрический датчик движения состоит из двух основных частей. Каждая из частей включает в себя специальный материал, чувствительный к инфракрасному излучению. В данном случае линзы особо не влияют на работу датчика, так что мы видим два участка чувствительности всего модуля. Когда датчик находится в состоянии покоя, оба сенсора определяют одинаковое количество излучения. Например, это может быть излучение помещения или окружающей среды на улице. Когда теплокровный объект (человек или животное), проходит мимо, он пересекает зону чувствительности первого сенсора, в результате чего на модуле ПИР датчика генерируются два различных значения излучения. Когда человек покидает зону чувствительности первого сенсора, значения выравниваются. Именно изменения в показаниях двух датчиков регистрируются и генерируют импульсы HIGH или LOW на выходе.
Конструкция PIR датчика
Чувствительные элементы PIR датчика устанавливается в металлический герметический корпус, который защищает от внешних шумов, перепадов температур и влажности. Прямоугольник в центре сделан из материала, который пропускает инфракрасное излучение (обычно это материал на основе силикона). За этой пластиной устанавливаются два чувствительных элемента.
Рисунок из даташита Murata:
Линзы
Инфракрасные датчики движения практически одинаковые по своей структуре. Основные отличия - чувствительность, которая зависит от качестве чувствительных элементов. При этом значительную роль играет оптика.
На рисунке выше приведен пример линзы из пластика. Это значит, что диапазон чувствительности датчика представляет из себя два прямоугольника. Но, как правило, нам нужно обеспечить большие углы обзора. Для этого можно использовать линзы, подобные тем, которые используются в фотоаппаратах. При этом линза для датчика движения должна быть маленькая, тонкая и изготавливаться из пластика, хотя он и добавляет шумы в измерения. Поэтому в большинстве PIR датчиков используются линзы Френеля (рисунок из Sensors Magazine):
Линзы Френеля концентрируют излучение, значительно расширяя диапазон чувствительности пиродатчиков (рисунок с BHlens.com)
Рисунок из Cypress appnote 2105:
Теперь у нас есть значительно больший диапазон чувствительности. При этом мы помним, что у нас два чувствительных элемента и нам нужны не столько два больших прямоугольника, сколько большое количество маленьких зон чувствительности. Для этого линза разделяется на несколько секций, каждая из которых представляет из себя отдельную линзу Френеля.
Подключение PIR датчика движения
Большинство модулей с инфракрасными датчиками движения имеют три коннектора на задней части. Распиновка может отличаться, так что прежде чем подключать, проверьте ее! Обычно рядом с коннекторами сделаны соответсвующие надписи. Один коннектор идет к земле, второй выдает интересующий нас сигнал с сенсоров, третий - земля. Напряжение питания обычно составляет 3-5 вольт, постоянный ток. Однако иногда встречаются датчики с напряжением питания 12 вольт. В некоторых больших датчиках отдельного пина сигнала нет. Вместо этого используется реле с землей, питанием и двумя переключателями.
Для прототипа вашего устройства с использованием инфракрасного датчика движения, удобно использовать монтажную плату, так как большинство данных модулей имеют три коннектора, расстояние между которыми рассчитано именно под отверстия макетки.
В нашем случае красный кабель соответсвует питанию, черный - земле, а желтый - сигналу. Если вы подключите кабели неправильно, датчик не выйдет из строя, но работать не будет.
Тестирование PIR датчика движения
Соберите схему в соответсвии с рисунком выше. В результате, когда PIR датчик обнаружит движение, на выходе сгенерируется сигнал HIGH, который соответсвует 3.3 В и светодиод загорится.
При этом учтите, что пироэлектрический датчик должен "стабилизироваться". Установите батарейки и подождите 30-60 секунд. На протяжении этого времени светодиод может мигать. Подождите, пока мигание закончится и можно начинать махать руками и ходить вокруг датчика, наблюдая за тем, как светодиод зажигается!
Настраиваем чувствительность
На многих инфракрасных датчиках движения, в том числе и у компании Adafruit, установлен небольшой потенциометр для настройки чувствительности. Вращение потентенциометра по часовой стрелке добавляет чувствительность датчику.
Изменение времени импульса и времени между импульсами
Когда мы рассматривает PIR датчики, важны два промежутка времени "задержки". Первый отрезок времени -Tx: как долго горит светодиод после обнаружения движения. На многих пироэлектрических модулях это время регулируется встроенным потенциометром. Второй отрезок времени - Ti: как долго светодиод гарантированно не загорится, когда движения не было. Изменять этот параметр не так просто, для этого может понадобится паяльник.
Давайте взглянем на даташит BISS:
На датчиках от Adafruit есть потенциометр, отмеченный как TIME. Это переменный резистор с сопротивлением 1 мегаом, который добавлен к резисторам на 10 кOм. Конденсатор C6 имеет емкость 0.01 мкФ, так что:
Tx = 24576 x (10 кОм + Rtime) x 0.01 мкФ
Когда потенциометр Rtime в "нулевом" - полностью повернут против часовой стрелки - положении (0 МОм):
Tx = 24576 x (10 кОм) x 0.01 мкФ = 2.5 секунды (примерно)Когда потенциометр Rtime полностью повернут по часовой стрелке (1МОм):
Tx = 24576 x (1010 кОм) x 0.01 мкФ = 250 секунд (примерно)
В средней позиции RTime время будет составлять около 120 секунд (две минуты). То есть, если вы хотите отслеживать движение объекта с частотой раз в минуту, поверните потенциометр на 1/4 поворота.
Подключение PIR датчика движения к Arduino
Напишем программу для считывания значений с пироэлектрического датчика движения. Подключить PIR датчик к микроконтроллеру просто. Датчик выдает цифровой сигнал, так что все, что вам необходимо - считывать с пина Arduino сигнал HIGH (рбнаружено движение) или LOW (движения нет).
При этом не забудьте установить коннектор в позицию H!
Подайте питание 5 вольт на датчик. Землю соежинети с землей. После этого соедините пин сигнала с датчика с цифровым пином на Arduino. В данном примере использован пин 2.
Программа простая. По сути она отслеживает состояние пина 2. А именно: какой на нем сигнал: LOW или HIGH. Кроме того, выводится сообщение, когда состояние пина меняется: есть движение или движения нет.
* проверка PIR датчика движения
int ledPin = 13; // инициализируем пин для светодиода
int inputPin = 2; // инициализируем пин для получения сигнала от пироэлектрического датчика движения
int pirState = LOW; // начинаем работу программы, предполагая, что движения нет
int val = 0; // переменная для чтения состояния пина
pinMode(ledPin, OUTPUT); // объявляем светодиод в качестве OUTPUT
pinMode(inputPin, INPUT); // объявляем датчик в качестве INPUT
Serial.begin(9600);
val = digitalRead(inputPin); // считываем значение с датчика
if (val == HIGH) { // проверяем, соответствует ли считанное значение HIGH
digitalWrite(ledPin, HIGH); // включаем светодиод
if (pirState == LOW) {
// мы только что включили
Serial.println("Motion detected!");
pirState = HIGH;
digitalWrite(ledPin, LOW); // выключаем светодиод
if (pirState == HIGH){
// мы только что его выключили
Serial.println("Motion ended!");
// мы выводим на серийный монитор изменение, а не состояние
Не забудьте, что для работы с пироэлектрическим датчиком не всегда нужен микроконтроллер.
Основной чувствительный элемент датчиков движения и присутствия - пироэлектрический инфракрасный сенсор. Пироэлектричество - это электрический потенциал, возникающий
в материале под воздействием инфракрасного (ИК) излучения.
Сенсор, в котором используется материал с такими свойствами, может реагировать на тепло, излучаемое телом человека. PIR-датчик (Pyroelectric InfraRed) имеет круговую диаграмму направленности (360°) с углом разворота 120°.
Специальные схемные решения позволили создать различные инфракрасные датчики движения для включения света, фиксирующие передвижение людей.
Зоны действия PIR-датчиков
В ассортименте изделий компании B.E.G. имеются датчики движения и присутствия различного исполнения и назначения:
- для наружного применения;
- для внутреннего применения;
- для настенного монтажа;
- для потолочного монтажа
- датчики в дизайнерском исполнении.
Один из главных параметров ИК датчиков движения - зона действия. Потолочные датчики, обычно, имеют круговую зону охвата (360°). Настенные датчики движения PIR, в зависимости от модели, имеют зону действия от 120° до 280°.
В конкретных условиях порой необходимо использовать датчик с нестандартным углом обзора.
В таких случаях используются закрывающие пластины (шторки). Они исключают из зоны обнаружения источники тепла (помех) или участки помещения.
Дальность действия датчика зависит от того, как перемещается человек по отношению к датчику. Если он движется в перпендикулярном к датчику направлении, то сенсор имеет максимальную дальность действия.
Если движение осуществляется по направлению к датчику (фронтально), зона охвата сокращается почти вдвое. Датчики имеют минимальную дальность действия, если движение происходит непосредственно под сенсором.
У датчиков присутствия PIR компании B.E.G. высокая зона чувствительности, и они реагируют на самые незначительные движения. Чувствительность датчика регулируется.
При реализации проекта важно добиться, чтобы зоны действия датчиков покрывали всю площадь, подлежащую контролю. Для этого используют несколько датчиков с перекрывающимися зонами охвата, избегая «мертвых» зон. Для исключения пропусков и ложных срабатываний, применяются временные задержки.
Как правильно располагать PIR-датчики
У входа в здание устанавливается настенный датчик движения PIR для наружного применения.
В зоне его действия должна быть дорожка к входу. Датчик первым приветствует посетителя, повышая имидж учреждения.
В коридорах особое внимание уделяется входам. Датчики должны устанавливаться так, чтобы человек даже на короткое время не оказывался в темноте. Для коридоров разработаны специальные потолочные датчики движения с узким диапазоном обнаружения и большой дальностью действия.
Лестничные марши рассматриваются, как зоны повышенной опасности. Здесь должно быть исключено падение людей по причине недостаточной освещенности. На потолке или на стене лестничной площадки датчики движения ставят как настенные выключатели.
Особенность освещения в офисе состоит в том, что в одном помещении надо обеспечить различную освещенность на разных рабочих местах. Необходимо учесть интенсивность естественного освещения и иметь возможность отключать освещение на пустующих местах.
Поэтому каждому рабочему месту нужна своя схема управления освещением. С такой задачей справятся потолочные датчики присутствия PIR с возможностью расширения диапазона обнаружения.
В школьном классе или вузовской аудитории освещение осуществляется с учетом дневного света. Помещение разделяют на зоны таким образом, чтобы с помощью регулируемого искусственного освещения обеспечить равномерную освещенность.
Особое внимание уделяется зоне у доски. Присутствующие должны хорошо видеть преподавателя и доску, поэтому здесь необходимо надежное освещение и, желательно, дополнительное ручное управление. В таких помещениях используются потолочные датчики присутствия.
При автоматизации освещения конференц-залов и комнат для совещаний используется подход аналогичный описанному выше. В магазине, аптеке, предприятии сферы обслуживания, возле входа, устанавливается датчик движения со звуковым сигналом, чтобы персонал обратил внимание на вошедшего посетителя.
Большой спортзал разбивают на зоны с независимым управлением от потолочных датчиков. Важно предусмотреть и ручное управление: это даст возможность обеспечить освещение только там, где проходят занятия.
В подземном гараже необходимо обеспечить надежный контроль зон входа и основных проходов. Возможные «мертвые» зоны компенсируются временными задержками. Здесь используются только потолочные датчики.
Общие требования по установке PIR-датчиков
Дальность действия PIR-датчиков зависит от направления перемещения источников ИК излучения. Если из-за большого количества коммуникаций установить датчики движения на потолок нельзя, то их размещают на колоннах и стенах.
Зону действия датчиков не должны ограничивать деревья, мебель и перегородки (в том числе стеклянные). Оптимальная высота установки для потолочных датчиков - 2,5-3 метра, а настенных выключателей от 1,1 до 2,2 метров. Датчики для высоких потолков размещают на высоте до 16 метров.
Ассортимент PIR-датчиков широк. Они отличаются назначением, техническими параметрами и конструкцией. Чтобы применить их с максимальной эффективностью на конкретном объекте, лучше воспользоваться услугами профессионалов.
В компанию B.E.G. Наши специалисты дадут все необходимые консультации. И на наш блог, чтобы не пропускать полезные материалы о датчиках движения и присутствия.
