pir датчик что это такое

Как работает PIR датчик HC-SR501, и его взаимодействие с Arduino

Лаборатория каждого сумасшедшего ученого, или секретная комната подростка, нуждается в улучшенной защите от вторжения мошенников или братьев и сестер. Если вы один из них, вам, вероятно, стоит подумать о приобретении пассивного пироэлектрического инфракрасного (PIR) датчика. PIR датчики позволяют вам определять, когда кто-то находится в комнате, когда не должен быть там.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 1 – Как работает PIR датчик HC-SR501, и его взаимодействие с Arduino

Хотя это может показаться чем-то из шпионского фильма, но вы, вероятно, используете PIR датчики каждый день. Этот датчик вы можете найти в большинстве современных систем безопасности, автоматических выключателях света, механизмах открывания гаражных ворот и аналогичных применениях, где работа какого-либо электрического устройства необходима только в присутствии людей.

Как работает PIR датчик движения?

PIR датчик разработан специально для обнаружения таких уровней инфракрасного излучения. В основном он состоит из двух основных составляющих: пироэлектрического датчика и специальной линзы, называемой линзой Френеля, которая фокусирует инфракрасные сигналы на пироэлектрический датчик.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 2 – PIR датчик, пироэлектрический датчик, два слота обнаружения

Пироэлектрический датчик на самом деле имеет две прямоугольные прорези, выполненные из материала, который пропускает инфракрасное излучение. За ними находятся два отдельных инфракрасных сенсорных электрода: один из которых отвечает за создание положительного выходного сигнала, а другой – отрицательного. Причина такого решения заключается в том, что мы ищем изменение инфракрасных уровней, а не сами окружающие инфракрасные уровни. Два электрода подключены так, чтобы они подавляли друг друга. Если одна половина видит больше или меньше инфракрасного излучения, чем другая, выходной сигнал будет высоким или низким.

Когда датчик находится в режиме ожидания (то есть вокруг датчика нет движения), оба слота обнаруживают одинаковое количество инфракрасного излучения, что приводит к нулевому выходному сигналу.

Но когда мимо проходит теплый объект, подобный человеку или животному; сначала он перекрывает одну половину PIR датчика, что вызывает появление положительного дифференциального изменения между двумя половинами. Когда теплый объект покидает чувствительную область, происходит обратное, в результате чего датчик генерирует отрицательное дифференциальное изменение. Соответствующий импульс сигналов приводит к тому, что датчик устанавливает на выходном выводе высокий логический уровень.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 3 – Принцип действия PIR датчика

PIR детектор движения HC-SR501

Для большинства наших проектов на Arduino, которые должны определять, когда человек покинул или вошел в зону, или приблизился, PIR датчики HC-SR501 являются отличным выбором. Они имеют низкое энергопотребление и низкую стоимость, довольно прочные, имеют широкий диапазон линз, с ними легко взаимодействовать, и они безумно популярны среди любителей.

PIR датчик HC-SR501 имеет три вывода: питание VCC, выход и земля (показано на рисунке ниже). Он имеет встроенный стабилизатор напряжения, поэтому он может питаться от любого постоянного напряжения от 4,5 до 12 вольт, обычно используется 5В. Кроме этого, у него есть несколько настроек. Давайте проверим их.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 4 – Распиновка PIR датчика. Расположение компонентов на плате.

На плате есть два потенциометра для настройки пары параметров:

Наконец, на плате есть перемычка (на некоторых моделях перемычка не впаяна). У нее есть два варианта настройки:

Повышение универсальности PIR датчика HC-SR501

Печатная плата HC-SR501 имеет площадки для двух дополнительных компонентов. Они обычно обозначаются как «RT» и «RL». Обратите внимание, что на некоторых платах обозначения могут быть закрыты «купольной» линзой на стороне, противоположной компонентам.

Дополнительные компоненты могут быть припаяны непосредственно к плате или выведены в удаленные места с помощью проводов и разъемов.

Распиновка PIR датчика HC-SR501

HC-SR501 имеет 3-контактный разъем, который соединяет его с внешним миром. На него выведены следующие контакты:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 8 – Распиновка PIR датчика HC-SR501

VCC – вывод питания для PIR датчика HC-SR501, к которому мы подключаем вывод 5V на Arduino.

Выходной контакт – логический выход с TTL уровнем 3,3 В. Низкий логический уровень означает, что движение не обнаружено, высокий логический уровень означает, что было обнаружено какое-то движение.

GND должен быть подключен к земле Arduino.

Использование PIR датчика в качестве автономного устройства

Одна из причин, по которой PIR датчик HC-SR501 является чрезвычайно популярным, заключается в том, что он является очень универсальным датчиком, который самодостаточен. А подключив его к каким-либо микроконтроллерам, таким как Arduino, вы сможете еще больше расширить его универсальность. Для нашего первого эксперимента мы будем использовать HC-SR501 отдельно, чтобы показать, насколько он полезен сам по себе.

Схема соединений для этого эксперимента очень проста. Батареи подключены к выводам датчика VCC и GND, а маленький красный светодиод подключен к выходному контакту через ограничивающий ток резистор 220 Ом. И всё!

Теперь, когда PIR обнаруживает движение, на выходном контакте появляется высокий логический уровень, и светодиод загорается!

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 9 – Тестовая схема подключения PIR датчика без использования Arduino. Она показывает, как можно использовать PIR датчик в автономных приложениях.

Помните, что при включении питания необходимо подождать 30-60 секунд, пока PIR датчик не адаптируется к инфракрасной энергии в помещении. В течение этого времени светодиод может немного мигать. Подождите, пока светодиод не погаснет, а затем подвигайтесь перед ним, махая рукой, чтобы увидеть, что светодиод загорается.

Подключение PIR датчика к Arduino UNO

Теперь, когда у нас есть полное понимание того, как работает PIR датчик, мы можем подключить его к нашей плате Arduino!

Подключить PIR датчики к микроконтроллеру очень просто. PIR действует как цифровой выход, поэтому всё, что вам нужно делать, это отслеживать, когда на его выходном выводе установится высокий логический уровень (обнаружено движение) или низкий логический уровень (не обнаружено). Подайте на PIR датчик напряжение 5 В и подключите землю. Затем подключите выход к цифровому выводу 2.

Вам нужно установить перемычку на HC-SR501 в положение H (повторный запуск), чтобы он работал правильно. Вам также нужно будет установить время на минимум (3 секунды), повернув потенциометр «время» против часовой стрелки до упора. Установите чувствительность в любое положение, которое вам нужно, либо, если не уверены, установите ее в среднее положение.

Теперь вы готовы загрузить код и начать работу PIR датчиком.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 10 – Подключение PIR датчика к Arduino UNO

Код Arduino

Код очень прост и в основном отслеживает, является ли входной сигнал на выводе 2 высоким или низким.

В конце, при обнаружении движения мы печатаем сообщение в монитор последовательного порта.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое Рисунок 11 – Вывод приложения PIR датчика в мониторе последовательного порта

Что нужно учесть перед проектированием приложений на базе PIR датчиков

Как и для большинства PIR датчиков, HC-SR501 требуется некоторое время для адаптации к инфракрасной энергии в помещении. Это занимает от 30 до 60 секунд при первом включении датчика.

Кроме того, датчик имеет период «сброса» около 5 или 6 секунд после считывания. В течение этого времени он не обнаружит никакого движения.

При проектировании системы на базе HC-SR501 вам необходимо будет учитывать эти длительности задержек.

Источник

Подробно о PIR-датчиках движения

Как автоматически определить наличие человека в комнате? Для этого нужен PIR датчик движения. Он способен уловить тепловые волны, исходящие от человека. Эти пассивные инфракрасные детекторы могут зафиксировать малейшее движение в помещении. Где применяются и как устроены — об этом речь пойдет в этой статье.

Как выглядит и где используется

Рабочая пластина датчика состоит из кристаллических веществ, которые имеют свойство при попадании света на них поляризоваться. И от того насколько изменится интенсивность излучения зависит изменение и поляризации, а как следствие это вызывает изменение напряжения в электрическом поле кристаллического элемента. Следовательно, если измерить разность потенциалов на разных точках кристаллической пластины можно узнать и величину излучения.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Это основной физический принцип, по которому работают датчики присутствия, с центральным пироэлектрическим элементом. Он помещается в герметичный или пластиковый корпус.

Такие детекторы движения с успехом применяются:

Прибор может зафиксировать движение — электрическая цепь замкнется и включится освещение. Также он сработает и в обратную сторону — если людей в помещении уже нет, то нет и движения, соответственно цепь размыкается и свет гаснет.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Как срабатывает устройство и принцип его действия

Конструктивно ИК-датчик состоит из пироприемников, которые фиксируют наличие инфракрасного излучения, и мильтилинзы.

Внутри корпуса прибора расположены пироприемники, а сверху они накрыты из пластиковым колпаком состоящего из множества мелких линз.

Принцип работы ДД

Чтобы разобраться, как этот элемент работает, нам поможет схема ИК детектора:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

В работе устройства, которое фиксирует движение человека, принимают участие три элемента:

Оптическая мультилинза

Мультлинза выполнена из пластика в форме полусферы, на которой расположено множество мини-линз. Они фокусируют ИК излучение от объекта и направляют его на пироприёмник.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Чтобы зафиксировать движение также применяется линза Френеля.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Она разбита на несколько фокусирующих участков. Таким образом, сплошной тепловой фон от объекта раскалывается на активные и пассивные зоны в шахматном порядке. Датчик «видит» человека в целом, но разбитым на такие зоны.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

При перемещении изображения из одной зоны в другую, детектор движения срабатывает.

Радиус действия, в котором эффективно работает PIR датчик небольшой, около 6–7 метров.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Особо точные ИК детекторы работают в паре с устройством компенсации слепых пятен. Так устроены ИК-датчики, что они не могут видеть происходящего прямо под ними (особенно это относится к настенным ПИР датчикам).

В таких случаях в конструкцию прибора включается специальное зеркало, направленное таким образом, что данные из слепой зоны перенаправляются на линзы детектора.

Пироприёмник

Задача пироприемника уловить изменение фокусировки и передать сигнал в блок обработки.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Блок обработки сигналов

Сигнал с пироприемника поступает в блок обработки, где и происходит анализ поступивших данных с датчика. После обработки сигнала выдается импульс о наличии движения.

Также с его помощью выставляются более точные настройки прибора, для включения другого подключенного оборудования (сигнализация, управление светом и прочее).

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Типы PIR датчиков

Детекторы движения бывают активного и пассивного типа.

Активные датчики

Работают в паре — передатчик и приемник сигнала.

Ультразвуковой извещатель посылает направленные сигналы (ультразвуковые волны), которые после сканирования объекта в зоне покрытия прибора, возвращаются обратно.

Обычно такой тип детекторов находит применение для охранных целей. Сильная сторона приборов такого типа — они улавливают перемещение объектов из любого материала и температуры.

Но есть и свои минусы:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Пассивные датчики движения

Самый универсальный тип детекторов. Именно они прекрасно подходят для автоматизации освещения.

В их конструкции есть только приемник, который успешно различает тепловые зоны тех объектов, которые его окружают. Понятно, что раз девайс работает с разницами в температурных показателях, то такие устройства гораздо успешнее будут функционировать в прохладной обстановке. В этом пространстве различия между теплом от человека и окружающего воздуха проявляются более четче. В этих случаях вероятность ложного срабатывания прибора резко снижается — движущийся объект на общем фоне будет более различимым.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Кроме того, извещатели такого типа успешно применяются в охранных комплексах и системах наблюдения. Номенклатура изделий такого типа очень широка. Практически для любых задач можно подобрать свой детектор движения по мощности и дальности действия.

Есть и переносные ДД автономного типа. Охранную систему можно развернуть буквально в пустом поле для наблюдения за периметром кемпингов к примеру. Если охранную зону пересекут дикие животные, датчики зафиксируют движение и подадут людям сигнал опасности.

Разновидности

Приборов автоматического определения присутствия существует достаточно много, и разделяются они по таким признакам как:

Если возникла необходимость установки ДД, главное условие — зоны действия датчиков должны быть расположены таким образом, чтобы перекрывать всю охраняемую площадь, избегая «мертвых» зон.

Напомним, временные задержки детектора можно настроить таким образом, чтобы не было как пропусков, так и ложных срабатываний.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Использование

Основные направления, где используются ДД:

Защита от проникновения

В любое время суток детекторы эффективно фиксируют незаконное проникновение на частную территорию. В темных местах и с наступлением сумерек датчики автоматически включат свет, если увидят передвижение людей. Могут работать в паре с видеорегистратором.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Автоматизация света

Зачем гореть лампочке, если людей в помещении нет? Детектор движения поможет автоматически включать/выключать свет именно тогда когда в комнате находятся люди. Так можно достигнуть существенной экономии электричества.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Автоматизация климата

Очень удобно управлять температурным режимом в домах и квартирах с помощью извещателей движения. Они могут подавать команды на блок управления кондиционера, если зафиксировано присутствие/отсутствие людей в подконтрольной зоне.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Как успешно разместить PIR датчики

Пироэлектрический датчик поможет не только автоматизировать освещение, но и обеспечивать разнообразную освещенность в разных рабочих зонах с учетом яркости естественного освещения. Зачем нужен свет в пустующем месте? Его можно автоматически отключить с помощью таких датчиков.

Поэтому для всякого рабочего пространства нужна индивидуальная схема подчинения света:

Достоинства и недостатки PIR датчика

Чем хорош PIR датчик, так это:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Технические характеристики классического PIR Sensor HC-SR501

В приборе PIR Sensor HC-SR501 размещен как сам датчик, так и логика его работы.

Его технические характеристики:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Настройка работы

Перед использованием PIR датчика, его, как всякий прибор, необходимо настроить. Для этого он обладает тремя опциями настроек:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Освещённость

Для того чтобы прибор не включал свет днём, поздним утром и с началом сумерек, можно выполнить более тонкую регулировку по параметру «LUX».

Теперь прибор будет включаться именно в тот момент, когда свет в помещении будет более востребован.

Чувствительность

Регулировка чувствительности исключает реакцию датчика на появление в поле его «зрения» мелких домашних животных.

Настройка прибора выполняется винтом «Sens» опытным путем:

Правильная регулировка состоит в том, чтобы датчик зафиксировал движение человека на границе приемлемой освещенности.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Время задержки

Время задержки — параметр, по которому видно, какое время после срабатывания датчик «увидит», что движения больше нет. Временной интервал регулируется в границах от 5 секунд до 10 минут.

Регулировка выполняется регулятором с надписью «Time»:

Что дает временная задержка?

Представьте, что человек поднялся на пятый этаж: ему нужно отдышаться, найти ключи, открыть дверь. И свет должен гореть. То есть параметр задержки должен быть максимальным.

Другое дело если датчик установлен в квартирном коридоре. Тут можно выставить минимальную задержку порядка 3–5 секунд.

Вообще индикаторы движения могут быть установлены в различных местах. Наиболее актуальны эти приборы в местах где часто собираются люди. Например, в офисах и конторах такая задержка по времени включения/выключения должна быть максимально допустимой. И наоборот в малопосещаемых местах задержку включения можно установить на самый минимум.

Особенности монтажа

Датчики движения очень полезны и набирают популярность в различных сферах нашей жизни. Поэтому будет полезным знать о специфике установки этих устройств:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Вариант PIR датчика с GSM-модулем

Зачастую именно ПИР датчик — это та последняя преграда, которую злоумышленник обойти не может. Если проводные системы еще легко заметны, то беспроводные комплексы повышают уровень охранных систем за счет своей автономности, тем самым снижая ее уязвимость. Датчик движения с GSM модулем, безусловно, простое, но эффективное средство защиты своего имущества.

Работа данного прибора аналогична типичным ПИР датчикам. Но в данном случае при обнаружении в охраняемой зоне какого-либо движения девайс отправляет СМС-сообщение по заданному владельцем номеру и параллельно включает встроенный микрофон, чтобы была возможность прослушать, что происходит в помещении в данный момент.

Включить/выключить девайс можно удаленно отправив SMS-команду на сим-карту датчика.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Автономность устройства обеспечивается за счет встроенного пятивольтового аккумулятора, которого хватает на 15–20 дней автономной работы. Встроенный микрофон улавливает звук на расстоянии до 10 метров.

Зона видимости ДД — 5–8 метров при угле обзора в 90°.

Место размещения полноразмерной SIM-карты:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Есть собственный USB-разъем типа UC-E6, который служит для подключения внешнего источника питания на 5 вольт.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Чтобы сохранить номер хозяина датчика в его памяти, достаточно позвонить на номер сим-карты устройства. Всё! Только один номер в памяти и никаких белых или черных списков. Может ли злоумышленник позвонить на этот номер и снять датчик охраны? Да, конечно может. Но тогда это должен быть очень близкий и хорошо знакомый хозяину датчика человек.

Для постановки в режим охраны посылается СМС — сообщение с текстом: «1111».
Для снятия с режима охраны отправляется сообщение с текстом: «0000».

Дополнительных настроек у девайса нет.

Зона сработки датчика небольшая и вероятное место установки ПИР датчика прямо напротив входной двери на расстоянии не больше трех метров.

Можно применить этот датчик непосредственно в автомобиле. Таким образом, появляется возможность отследить местонахождение машины в данный момент времени, если подключить услугу «Местонахождение абонента».

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Такой беспроводной сенсор с GSM можно применять как дополнение к уже существующим охранным системам, которые уже есть на объекте и как самостоятельное средство защиты.

Основное преимущество девайса — его автономность. Это обстоятельство дает возможность поставить на охрану те объекты, на которых может отключаться электричество:

Стоимость

Понятно, что на стоимость ПИР датчика влияют его технические характеристики, возможность подстроек, наличие дополнительных функций. Особенность использованного материала и изготовитель тоже сказывается на цене устройства.

Наиболее доступные по цене модели в ценовом диапазоне от 100 до 200 рублей.

В частности, такие как:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Заключение

Кроме бытовых целей ПИР датчики движения используются в АСУ. Более привычные нам цели — это охрана различных объектов, автоматизация конструкций освещения и PIR датчики в системах сигнализации.

Видео по теме

Источник

Пироэлектрический инфракрасный (PIR) датчик движения и Arduino

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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Более новые модели PIR-датчиков имеют дополнительные выходы для дополнительной настройки и установленные коннекторы для сигнала, питания и земли:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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 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.

Ссылки для заказа оборудования, которое используется в статье в дальнейшем из Китая

>Для заказа с Aliexpress:

Принцип работы пироэлектрических (PIR) датчиков движения

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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Конструкция PIR датчика

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:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Рисунок из даташита RE200B:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

На рисунке из даташита RE200B видно два чувствительных элемента:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

На рисунке выше приведена внутренняя схема подключения.

Линзы

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):

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Линзы Френеля концентрируют излучение, значительно расширяя диапазон чувствительности пиродатчиков (рисунок с BHlens.com)

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Рисунок из Cypress appnote 2105:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

На этом макроснимке обратите внимание, что фактура отдельных линз отличается:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

В результате формируется целый набор чувствительных участков, которые взаимодействуют между собой.

Рисунки из даташита NL11NH:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Подключение PIR датчика движения

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Тестирование PIR датчика движения

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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 датчика

У 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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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).

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

Для большинства случаев режим ‘перезапуск’ (коннектор в позиции H кк это показано на рисунке ниже) лучше.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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

Давайте взглянем на даташит BISS:

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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

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 датчиков

Если на вашем датчике нет потенциометров, можно провести настройку с помощью резисторов.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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 Arduino

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.

pir датчик что это такое. Смотреть фото pir датчик что это такое. Смотреть картинку pir датчик что это такое. Картинка про pir датчик что это такое. Фото pir датчик что это такое

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

digitalWrite(ledPin, HIGH); // включаем светодиод

// мы только что включили

// мы выводим на серийный монитор изменение, а не состояние

digitalWrite(ledPin, LOW); // выключаем светодиод

// 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.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *