Огляд інфрачервоного датчика руху HC-SR501 - RobotChip

У цій статті розповім, як працювати з датчиком HC-SR501 (PIR сенсор). Датчик є недорогим і універсальним, його можна використовувати як окремо або разом із мікрокомп'ютером для створення різних проектів (системах охоронної сигналізації або автоматизованих системах освітлення)

Технічні характеристики

Будь-яка людина або тварина з температурою вище за нуль випускає теплову енергію у вигляді випромінювання. Це випромінювання не видно людському оку, тому що воно випромінюється на інфрачервоних хвиль нижче спектра, який люди можуть бачити. Вимірювання цієї енергії, не те саме, що вимірювати температуру. Оскільки температура залежить від теплопровідності, тому, коли людина входить у кімнату, вона може миттєво змінити температуру в приміщенні. Однак є унікальне інфрачервоне випромінювання через температуру тіла і яку шукає PIR датчик. Принцип роботи інфрачервоного датчика руху HC-SR501 простий, при включенні датчик налаштовується на «Нормальну» інфрачервоне випромінювання в межах своєї зони виявлення. Потім він шукає зміни, наприклад, людина пройшла або перемістилася в межах контрольованої зони. Для визначення інфрачервоного лікування детектор використовує піроелектричний датчик. Це пристрій, який генерує електричний струм у відповідь прийом інфрачервоного випромінювання. Оскільки датчик не випромінює сигнал (наприклад, раніше згаданий ультразвуковий датчик), його карають пасивним. Коли виявлено зміну, датчик HC-SR501 змінює вихідний сигнал.

Для підвищення чутливості та ефективності датчика HC-SR501 використовується метод фокусування інфрачервоного лікування на пристрій, що досягається, це за допомогою «Лінзи Френеля». Лінза виконанийз пластику і виконана у вигляді бані і фактично складається з декількох невеликих лінз Френеля. Хоч пластик і напівпрозорий для людини, але насправді повністю прозорий для інфрачервоного світла, тому він також служить як фільтр.

HC-SR501 - недорогий датчик PIR, який повністю автономний, здатний працювати сам по собі або у поєднанні з мікроконтролером. Датчик має регулювання чутливості, що дозволяє визначати рух від 3 до 7 метрів, яке вихід можна налаштувати так, щоб він залишався високим протягом часу від 3 секунд до 5 хвилин. Так само, датчик має вбудований стабілізатор напруги, тому він може харчуватися від постійної напруги від 4,5 до 20 вольт і споживає невелику кількість струму. HC-SR501 має 3-контактний роз'єм, призначення:

Призначення висновків► VCC- позитивна напруга постійного струму від 4,5 до 20 В постійного струму. ►OUTPUT- логічний вихід на 3,3 вольта. LOW не вказує на виявлення, HIGH означає, що хтось був виявлений. ►GND- заземлення.

На платі також встановлено два потенціометри для налаштування кількох параметрів:►SENSITIVITY— встановлює максимальну та мінімальну відстань (від 3 до 7 метрів).► TIME (ЧАС)— час, протягом якого вихід залишатиметься HIGH після виявлення. Як мінімум 3 секунди, максимум 300 секунд або 5 хвилин.

Призначення перемичок:► H— це налаштування Hold або Repeat. У цьому положенні HC-SR501 продовжуватиме видавати сигнал HIGH, поки він продовжує виявляти рух.►L— Це параметр переривання або без повтору. У цьому положенні вихід залишатиметься HIGH впротягом періоду, встановленого налаштуванням потенціометра TIME.

На платі HC-SR501 є додаткові отвори для двох компонентів, поруч розташоване маркування, подивитися на неї можна, знявши лінзу Френеля.

Призначення додаткових отворів:► RT— це термістор або чутливий до температури резистора. Додавання цього дозволяє використовувати HC-SR501 в екстремальних температурах, а також певною мірою підвищує точність роботи детектора.►RL— це з'єднання для світлозалежного резистора або фоторезистора. Додаючи компонент, HC-SR501 працюватиме тільки в темряві, що є загальним додатком для чутливих до руху систем освітлення.

Приклад №1: HC-SR501 як самостійний пристрій.

Необхідні деталі:► Датчик руху HC-SR501 x 1 шт.► Модуль реле (1 канальний) x 1 шт.► Транзистор 2SC1213 x 1 шт.► Лампа на 220V (75W) з патроном x 1 шт.► Джерело живлення на 5V x 1 шт.► Дріт DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female - Male) x 1 шт.

Підключення: При включенні HC-SR501 потрібно калібрування, займає від 30 до 60 секунд, також датчик має період «перезавантаження» близько 6 секунд (після спрацьовування), за цей час він не реагує на руху. У цьому прикладі використовуємо HC-SR501 і модуль реле (1-канальний), а так само NPN транзистор (у прикладі використовується 2SC1213). Живлення датчика HC-SR501 здійснюється від 5 В, оскільки це ж харчування потрібно і реле, а в якості навантаження використовується лампа на 220В. Так як вихідний сигнал HC-SR501 слабкий (на практиці вистачає тільки щоб запалити світлодіод), один з варіантів, можна застосувати будь-який біполярний транзистор NPN.

Увага! Дотримуйтесь техніки безпеки і будьте обережно!

Робота цієї схеми дуже проста, після включення та калібрування датчик починає зчитувати показання. При виявленні руху датчик змінює значення на виведенні «OUT».

Приклад №2: HC-SR501 додавання фоторезистора

Необхідні деталі:► Датчик руху HC-SR501 x 1 шт.► Модуль реле (1 канальний) x 1 шт.► Транзистор 2SC1213 x 1 шт.► Лампа на 220V (75W) з патроном x 1 шт.► Джерело живлення на 5V x 1 шт.► Фоторезистор x 1 шт.► Дріт DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female - Male) x 1 шт.

Підключення: У наступному прикладі використовуємо тугішу схему, що і прикладі №1, тільки додали фоторезистор. Місце для встановлення фоторезистора розташоване поруч із вихідним роз'ємом, позначення на платі як «RL». Можна припаяти безпосередньо на плату або скористатися штирьовим роз'ємом, для зручного підключення дроту Dupont. Головне, щоб фоторезистор не був закритий від природного освітлення кімнати, а також захищений від світла лампи, яку використовуємо як навантаження. Нижче показано, куди встановлювати фоторезистор.

Як тільки встановили фоторезистор, увімкніть схему і почекайте, поки датчик HC-SR501 від калібрується. Якщо все правильно підключено (і у приміщенні увімкнено світло), нічого не станеться, фоторезистор запобігає запуску HC-SR501 при освітленій кімнаті. Тепер вимкнемо світло і HC-SR501 запускатиметься щоразу, коли він помічає активність.

Приклад №3: HC-SR501 та Arduino

Потрібні деталі: ► Arduino UNO R3 x 1 шт.► Датчик руху HC-SR501 x 1 шт.► Світлодіоди 5 мм x 3 шт.► Резистор 0,125W, 320Om x 3 шт.► Дріт DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female - Male) x 1 шт.

Підключення: Хоча датчик HC-SR501 та самостійний пристрій, його можна підключити до виведення мікроконтролера. У прикладі використовуємо контролер Arduino UNO R3, у якому можемо врахувати час включення та період скидання. Таким чином, пристрій може бути більш точним, оскільки ви не намагатиметеся сприймати рух уперед, коли датчик не готовий. Також можна підключити кілька датчиків HC-SR501 до Arduino, що дозволить дозволити відстежувати рух у різних місцях. У наступному прикладі, ми підключимо один HC-SR501 до Arduino як індикацію скористаємося трьома світлодіодами, кожен з яких відображення стану датчика :

Червоний світлодіод— цей світлодіод вказує на те, що датчик не готовий.
Жовтий світлодіод— цей світлодіод вказує на те, що датчик готовий до виявлення руху.
Зелений світлодіод— цей світлодіод горить протягом 3 секунд під час спрацювання датчика. Замість світлодіода можна керувати зовнішнім виходом (наприклад, модулем реле, який ми використовували раніше).

Схема підключення:

Перемичка на HC-SR501 необхідно встановити в положення «L», а також необхідно встановити час на мінімум (5 секунд), для цього поверніть потенціометр вліво до упору. Тепер, коли ви підключилися, необхідно завантажити скетч.