Категория: Инструкции
Актуальность использования датчиков движения для включения и выключения света в помещениях, обусловлена, помимо очевидного удобства этого способа управления освещением, еще рядом причин:
- меньший расход электроэнергии, что особенно немаловажно в наше время постоянно растущих тарифов - уже неплохой повод задуматься об использовании датчиков движения;
- большая эффективность освещения, достигаемая сокращением времени работы электрических ламп, способствующая продлению их срока службы ;
- отсутствие необходимости изменять схему подключения действующих световых приборов, управляемых выключателем. Многие современные датчики движения рассчитаны на установку в обычных установочных коробках, поэтому, процесс замены выключателя на датчик, при их использовании предельно прост.
Являясь, по сути, как и выключатели. прерывателями цепи питания, они имеют схожую с ними схему подключения. Однако, в отличии от всем привычных выключателей освещения, для работы датчиков движения требуется питание (см. схему 1) – таким образом, помимо питающего светильник фазного (размыкаемого) проводника к датчику потребуется подвести еще и «ноль». Последнее обязательно следует учесть при прокладке новой электропроводки. для чего можно использовать трехжильный кабель.
Для управления одним осветительным прибором или нескольких запитанных одной электрической группой предполагается использование схемы 2. В качестве примеров востребованности данной схемы можно привести необходимость включения и отключения света при помощи датчика движения в помещениях продолговатой формы большой длины, охватить которую не позволяют технические параметры одного датчика или в подъездах многоквартирных домов – для включения параллельно подключенных этажных светильников при возникновении движения на одном из этажей.
Количество датчиков движения в этой схеме взято условно – в качестве примера показано подключение двух и трех для одной нагрузки – группы электрических ламп. На самом деле, оно ничем не ограничено, схема может содержать любое необходимое количество параллельно запитанных датчиков, выходные соединенные вместе фазные проводники которых, являются фазным питанием лампы (ламп).
В определенных случаях при недостаточности временого интервала задержки отключения светильника или необходимости в постоянно работающем освещении, можно воспользоваться несколько измененной схемой (3). Добавление выключателя в питающую цепь светильника позволит управлять им независимо от датчика движения. При разомкнутом состоянии контактов выключателя, управление снова будет осуществляться в прежнем режиме - только при помощи датчика (по схеме 1).
Для подключения к датчику нагрузки с большой потребляемой мощностью, в схему можно добавить магнитный пускатель (схема 4). Управляющим сигналом катушки (Uкат должно быть 220 В.), в этом случае, будет выходное напряжение датчика движения, а питание светильников осуществляется через силовые контакты пускателя.
PIR (пассивные инфракрасные датчики) сенсоры позволяют улавливать движение. Очень часто используются в системах сигнализации. Эти датчики малые по габаритам, недорогие, потребляют мало энергии, легки в эксплуатации, практически не подвержены износу. Кроме PIR, подобные датчики называют пироэлектрическими и инфракрасными датчиками движения.
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.
Сам модуль, на котором установлен датчик движения, состоит также из дополнительной электрической обвязки: предохранители, резисторы и конденсаторы. В большинстве недорогих пир-датчиков используются недорогие чипы BISS0001 ("Micro Power PIR Motion Detector IC"). Этот чип воспринимает внешний источник излучения и проводит минимальную обработку сигнала для его преобразования из аналогового в цифровой вид.
Одна из базовых моделей пироэлектрических датчиков подобного класса выглядит так:
Более новые модели PIR-датчиков имеют дополнительные выходы для дополнительной настройки и установленные коннекторы для сигнала, питания и земли:
ПИР 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 информацияЭти 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.
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.
Чувствительные элементы ПИР 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:
Рисунок из даташита RE200B:
На рисунке из даташита RE200B видно два чувствительных элемента:
На рисунке выше приведена внутренняя схема подключения.
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.
На рисунке ниже можно увидеть отдельные секции - линзы Френеля:
На этом макроснимке обратите внимание, что фактура отдельных линз отличается:
В результате формируется целый набор чувствительных участков, которые взаимодействуют между собой.
Рисунки из даташита NL11NH:
Ниже еще один рисунко. Более яркий, но менее информативный. Кроме того, обратите внимание, что у большинства датчиков угол обзора составляет 110 градусов, а не 90.
Рисунок из IR-TEC:
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!
Настройка перезапуска датчикаУ пироэлектрического датчика движения есть несколько настоек. Первой мы рассмотрим 'перезапуск'.
После подключения, посмотрите на заднюю поверхность модуля. Коннекторы должны быть установлены в левом верхнем углу L, как это показано на рисунке ниже.
Обратите внимание, что при таком варианте подключения, светодиод не горит постоянно, а включается-выключается, когда вы двигаетесь возле него. Это опция 'без перезапуска' (non-retriggering).
Теперь установите коннектор в позицию H. После тестирования окажется, что светодиод горит постоянно, если кто-то движется в пределах зоны чувствительности датчика. Это режим 'перезапуск'.
Рисунок ниже из даташита датчика BISS0001:
Для большинства случаев режим 'перезапуск' (коннектор в позиции H кк это показано на рисунке ниже) лучше.
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 импульсамиКогда 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 килоом. Конденсатор C6 имеет емкость 0.01 микрофарат, так что:
Tx = 24576 x (10 кОм + Rtime) x 0.01 мкФ
Когда потенциометр Rtime в 'нулевом' - полностью повернут против часовой стрелки - положении (0 мегаом):
Tx = 24576 x (10 кОм) x 0.01 мкФ = 2.5 секунды (примерно)Когда потенциометр Rtime полностью повернут по часовой стрелке (1мегаом):
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.
Для более старых/других моделей PIR датчиковЕсли на вашем датчике нет потенциометров, можно провести настройку с помощью резисторов.
Нас интересуют резисторы R10 и R9. К сожалению, китайцы умею многое. В том числе и путать надписи. На рисунке выше приведен пример, на котором видно, что перепутаны R9 с R17. Отследить подключение по даташиту. R10 подключен к 3 пину, R9 - к 7 пину.
Tx is = 24576 * R10 * C6 =
R10 = 4.7K и C6 = 10 нанофарад
R9 = 470K и C7 = 0.1 микрофарад
Вы можете изменить время задержки установив различные резисторы и конденсаторы.
Подключение PIR датчика движения к ArduinoНапишем 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, віводится 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
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
// мы выводим на серийный монитор изменение, а не состояние
digitalWrite(ledPin, LOW); // выключаем светодиод
if (pirState == HIGH)<
// мы только что его выключили
// мы выводим на серийный монитор изменение, а не состояние
Не забудьте, что для работы с пироэлектрическим датчиком не всегда нужен микроконтроллер. Порой можно обойтись и простым реле.
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
ARDUINO-DIY.COM - это информационный ресурс с лучшими инструкциями и туториалами по использованию контроллеров Arduino.
Инфракрасный датчик движения Infrared PIR Motion Sensor Arduino » Похожие видео
Пироэлектрический сенсор позволяет фиксировать движение тёплых объектов: людей и животных. Подобные датчики используются на раздвижных дверях, открывающихся автоматически при приближении человека.
Выводом с сенсора является простой бинарный цифровой сигнал: пока движения нет сигнальный контакт установлен в логическую единицу. Как только фиксируется движение, сигнальный контакт устанавливается в логический ноль на небольшой промежуток времени.
Датчик подключается к управляющей электронике через 3 провода. При подключении к Arduino будет крайне удобно использовать Troyka Shield. Шлейф для подключения включён в комплект.
Характеристики
Напряжение питания: 3 -- 5 В
Потребляемый ток: 50 мкА
Угол наблюдения: 110°
Расстояние наблюдения: 7м
Габариты: 28?36 мм
Вес: 25 г
http://amperka.ru/collection/sensors/product/infrared-motion-sensor
Arduino
HC-SR501 Adjust IR Pyroelectric Infrared PIR Motion Sensor Detector Module
http://www.ebay.com/itm/New-HC-SR501-Adjust-IR-Pyroelectric-Infrared-PIR-Motion-Sensor-Detector-Module-/130683319440?pt=BI_Security_Fire_Protection&hash=item1e6d553490
Датчик движения на МК PIC и PIR-сенсоре
http://cxem.net/mc/mc115.php
Также он имеет 3х контактный джампер для установки режима работы. Боковые контакты имеют метки H и L. Когда перемычка находится в положении H, при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе остается высокий логический уровень. В положении L, на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс. Передняя часть модуля имеет линзу Френеля для фокусировки ИК излучения на чувствительный элемент.
Color: White + Green
Dimension: 3.2cm x 2.4cm x 1.8cm (approx)
Infrared sensor with control circuit board
The sensitivity and holding time can be adjusted
Working Voltage Range: DC 4.5V- 20V
Current drain:-60uA
Voltage Output: High/Low level signal:3.3V TTL output
Detection distance: 3--7M(can be adjusted)
Detection range: -140°
Delay time: 5-200S(can be adjusted, default 5s +-3%)
Blockade time: 2.5 S (default)
Trigger: L: Non-repeatable trigger H: Repeat Trigger (default)
Work temperature:-20-+80°C
Trigger Method: L unrepeatable trigger / H repeatable trigger
1 X HC-SR501 Adjust IR Pyroelectric Infrared PIR Motion Sensor Detector Module.
Sensitive Setting: turn to right, distance increases (About 7M); turn to left, distance reduce (About 3M)
Time Setting: turn to right, time increases (About 300S); turn to left, time reduce (About 5S).
Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 (поддерживается программой FLProg)
Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501
Приобрести датчик можно в магазине - партнере проекта FastAVR со скидкой 10% если перейти по ссылке
Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 подключение к Arduino
PIR-sensor переводится с английского как Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor — пироэлектрический (пассивный) инфракрасный сенсор. Пироэлектричество — это свойство генерировать определенное электрическое поле при облучении материала инфракрасными (тепловыми) лучами. Поэтому PIR датчики позволяют обнаруживать движение людей в контролируемой зоне, так как тело человека излучает тепло. Такие датчики малы по размеру, недороги, имеют низкое энергопотребление. Они просты в использовании и не изнашивается. По этим причинам они применяются в большинстве промышленных датчиков движения.
Не стоит располагать PIR-датчики в местах, где быстро меняется температура. Это приведет к тому, что датчик не сможет обнаруживать появление человека в контролируемой зоне, и будет много ложных срабатываний.
Благодаря нашим «братьям-китайцам» очень популярным для домашнего применения стал модуль, состоящий из самого PIR-датчика и схемы управления. Они все объединили в один модуль и назвали его HC-SR501.
Основные параметры модуля HC-SR501
Параметр Значение
Размеры примерно 3.2см x 2.4см x 1.8см
Напряжение питания DC 4.5V- 20V
Ток на OUT <60uA
Напряжение на выходе Высокие и низкие уровни в 3.3V TTL логике
Дистанция обнаружения 3 — 7м (настраивается)
Угол обнаружения до 120 o -140 o (в зависимости от конкретного датчика и линзы)
Длительность импульса
при обнаружении 5 — 200сек.(настраивается)
Время блокировки до
следующего замера 2.5сек. (но можно изменить заменой SMD-резисторов)
Рабочая температура -20 — +80 o C
Режим работы L — одиночный захват, H — повторяемые измерения
Описание
Выглядит весь модуль вот так:
А вот так он выглядит со снятой линзой Френеля. Что такое эта линза можно почитать на Википедии. На фото видно PIR-датчик 500BP.
Более крупным планом
А это обратная сторона модуля со схемой питания и управления.
В модуле имеется несколько органов настройки. Два переменника и перемычка. Из картинки, я думаю, все должно быть понятно.
Проверить работу датчика можно собрав на макетной плате простейшую схему. В качестве индикатора здесь используется обычный светодиод.
Соберите эту схему. Перемычку надо поставить в режим работы L. Подайте питание. Подождите примерно 20-40 сек (для некоторых модулей и до 60сек.). В это время датчик калибруется.
Теперь, как только датчик зафиксирует движение, то светодиод будет светиться определенное время, установленное подстроечным резистором. Можно поиграться настройкой чувствительности и установкой модуля в разные места дома.
К микроконтроллерам (ну или другим микросхемам) модуль лучше (хотя и необязательно) подключать через транзистор и подтягивающий резистор на 10k. Вот примерная схема:
