pir датчиком что это

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.

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.

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.

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.

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:

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!

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.

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.

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

Как работает датчик движения PIR?

Сенсоры, способные распознать активность называются датчиками движения. Существует множество разновидностей таких приборов, различаемых по различным критериям:

PIR-датчик (Датчик движения инфракрасный HC-SR501)

Что такое пироэлектрический датчик?

Изучив принципы функционирования извещателей, можно прийти к выводу, что они бывают активными и пассивными.

Активные датчики имеют в своем распоряжении передатчики и приемники, которые сообщаются между собой, таким образом оценивая окружающую обстановку.

К таким устройствам относятся ультразвуковые и микроволновые детекторы. Их действие основано на транслировании определенного типа сигналов в окружающую среду. Отталкиваясь от различных объектов, они попадают на приемник, благодаря чему датчик может определить — движется ли такой объект или нет. Отталкиваясь от неподвижных вещей или живых существ, такие волны имеют одни характеристики, как только что-то приходит в движение, характер их изменяется, что позволяет извещателям увидеть перемещение и подать об этом сигнал.

В чем отличия этих двух типов сенсоров:

Ультразвуковой датчик движения

Но если владельцы относятся к ярым противникам микроволновок и вообще крайне озабочены здоровьем, собственным и своих домочадцев, стоит обратить внимание на пассивные детекторы движения, также известные как инфракрасные датчики.

Такие устройства оснащены только приемником, который способен различать тепловые уровни окружающих объектов. Так как сенсор работает исключительно с температурными показателями, можно легко понять, что такой датчик гораздо точнее будет функционировать в прохладной среде, так как в данном случае, различия между теплом тела и окружающего воздуха будут видны четче, соответственно и движущийся объект станет более различимым.

Датчик движения PIR (ПИР) — другое название такого устройства — улавливает ИК излучение при помощи пироэлектрического элемента, находящегося внутри корпуса. Внешне он напоминает цилиндр с квадратом в центре. Тепловые данные на него поступают, проходя сквозь специальные линзы (Френеля).

Внешне они выглядят как полупрозрачное стекло ячеистой структуры. Каждая такая ячейка — это линза, чем их больше, тем датчик точнее. С их помощью, устройство улавливает перемещение объекта, чья температуры выше, чем у окружающего воздуха.

Часто инфракрасные детекторы снабжаются устройством для компенсации слепого пятна. Из-за особенностей своей конструкции, ИК детекторы могут не видеть, что происходит прямо под ними (это касается настенных датчиков). В таком случае, спасает ситуацию наличие антисаботажной зоны — в корпус детектора встраивается специальное зеркало, которое позволяет перенаправлять данные из слепой зоны на линзы.

Пассивные датчики движения являются самыми универсальными устройствами, которые успешно используются для автоматизации освещения, видеонаблюдения и в охранно-пожарных системах. Их модельный ряд настолько широк, что практически к любому месту и любой ситуации можно подобрать свой ИК детектор. Они отличаются мощность, дальностью действия и углом обзора, степенью защиты и многим другим.

Можно поставить такой датчик в кладовку, чтобы он на несколько секунд включал там свет, когда хозяин заходить что-то взять или положить. Можно подключить к всепогодному варианту датчика мощный прожектор и освещать обширные территории.

Существуют переносные автономные устройства, которые можно устанавливать, например, в кемпингах. Датчики, размещенные по периметру лагеря, сигнализируют отдыхающим в том случае, если границы будут нарушены живым существом.

Каковы достоинства и недостатки, применимые к такому устройству как датчик движения PIR.

Другие моменты, которые стоит учитывать при выборе места для датчика.

Нужно учитывать расположение рабочей области относительно движению. Он может не увидеть активности, если объект будет идти устройству «в лоб», то есть параллельно рабочей зоне. А вот если он будет пересекать территорию поперек излучения, тогда сенсор стопроцентно отреагирует на активность.

Это ведет к тому, что имеет смысл устанавливать детектор не напротив двери, а на соседней с ней стене. Это не относится к потолочным устройствам, для которых любое перемещение является перпендикулярным.

YouTube responded with an error: The provided API key has an IP address restriction. The originating IP address of the call (87.236.20.136) violates this restriction.

Источник

Обзор PIR-датчика движения с GSM-дозвоном

PIR (Passive Infrared Sensor) или по русски пассивный инфракрасный датчик движения основаны на принципе регистрации перемещения теплового излучения, исходящего от людей, домашних животных, теплых масс воздуха. Широкое распространение PIR-датчики получили в системах охранной сигнализаций. Практически в любом современном офисе, оборудованным сигнализацией можно встретить подобные датчики, как правило висящее в углу или напротив входной двери.

В данном обзоре рассмотрим один из вариантов PIR датчика с GSM-модулем, с интернет-магазина TinyDeal. Название лота: PIR MP. Alert Remote Control Infared Sensor Alarm Motion Detection GSM Alert — White or Black SAL-149249

Стоимость данного устройства составляет чуть менее 20$. А само устройство очень миниатюрное.

Данный PIR-сенсор работает следующим образом — если в зоне движения датчика обнаруживается какое-либо движение, то происходит дозвон по заранее заданному номеру и включается микрофон для прослушивания того, что делается в помещении. Включение и выключение датчика осуществляется при помощи SMS-команд.

Приведу официальные характеристики устройства:
Рабочие GSM-частоты: 850МГц, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц
Размеры: 45 x 30 x 15 мм
Вес: 26 г.

Питается устройство от 5В, также имеется встроенный аккумулятор. В режиме работы от аккумулятора время автономной работы при выключенном режиме охраны составляет 15-20 дней, в включенном охранном режиме — 5-7 дней.
Чувствительность встроенного микрофона составляет около 10 метров.
Ток потребления в режиме stand-by составляет около 50мкА, в рабочем режиме — 30 мА.
Чувствительность ИК датчика: 5-8 метров, угол обзора датчика около 90º.

Упакован прибор был в такую вот коробочку:

Внутри — небольшая инструкция на английском и китайском языке, сам PIR-датчик, адаптер питания с USB-выходом и USB-шнур питания.

Устройство имеет код SAL-149249-C3

Размеры устройства как видим достаточно малы.

Гнездо для установки полноразмерной SIM-карты.

Следует обратить внимание на нестандартный USB-разъем. Называется он UC-E6 proprietary (non-USB). Почему бы там не использовать обычный Micro или Mini USB для меня остается загадкой. Ведь он служит только для обеспечения питания 5 Вольт.


Для того, чтобы записать номер телефона на который будет происходить дозвон при срабатывании датчика, достаточно просто позвонить на сотовый номер SIM-карты, установленной в PIR-сенсоре и дождаться поднятия им трубки и включения встроенного микрофона. Никаких черных или белых списков в сенсоре не предусмотрено. Таким образом, если злоумышленник знает номер телефона PIR-сенсора, то он может позвонить на устройство, а затем отправив SMS-сообщения выключить режим охраны.

Для постановки в режим охраны необходимо послать сообщение с текстом: «1111».
Для снятия с режима охраны необходимо послать сообщение с текстом: «0000».
Никаких настроек у прибора нет.

Снимем заднюю крышку датчика и посмотрим что же находится у него внутри. Здесь мы видим аккумулятор, а под ним плата.

На плате мы видим процессор MediaTek MT6223AA для обеспечения GSM-связи на ARM-ядре. Чип флэш-памяти V00570002ADBG. А также микросхему пироэлектрического детектора движения BISS0001 (PDF)

На обратной стороне лицевой части корпуса видим приклеенную GSM-антенну.

Один из выводов аккумулятора был отпаян и были проведены тесты энергопотребления. При вынутой СИМ-карте устройство не потребляет тока, по крайней мере, мой китайский мультиметр Mastech показал 0. При вставленной СИМ-карте и выключенном режиме охраны потребление тока менялось от 40 до 100 мА, в скачкообразном режиме. Среднее значение я думаю около 70-80 мА.

Устройство было протестировано в реальном помещении и показало низкую чувствительность PIR-датчика. Так, на расстоянии 5 метров датчик уже не всегда срабатывал на перемещении человека. А на 3-4 метрах, наблюдались несрабатывания датчика при угле 40-45°. Отсюда следует вывод — что если целью охраны является контроль входной двери, то PIR-датчик лучше всего устанавливать прямо напротив входной двери или сбоку, стараясь выдержать прямой угол и минимальное расстояние. Я бы рекомендовал не более 3-х метров.

Как один из вариантов применения, устройство можно использовать в автомобиле. Но при этом придется позаботится о питании датчика. А если для SIM-карты подключить услугу местонахождения абонентов (Навигатор, Радар, Билайн-Координаты, Локатор и т.п.), то у вас появляется инструмент отслеживания местонахождения автомобиля, в случае его угона.

Пожалуй к плюсам данного датчика можно отнести только его цену. На какое-либо серьезное применение в качестве охранной сигнализации он не годится. Но если позаботится о качественной и скрытой установке, то такой PIR-датчик вполне может найти себе применение для охраны или прослушки салона автомобиля, помещения гаража, сарая, дачи и т.п.

Источник

PIR ДАТЧИК

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.

Схема PIR датчика

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

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.

В течение 10 секунд после включения питания, микросхема входит в режим тестирования. Если всё нормально, микросхема автоматически переходит в режим AUTO. Большинство промышленных китайских ламп с датчиками движения, а также сигнализаций, работает именно по такому принципу, используя эту, либо аналогичную схему.

Источник

Обзор PIR-датчика движения с GSM-дозвоном

PIR (Passive Infrared Sensor) или по русски пассивный инфракрасный датчик движения основаны на принципе регистрации перемещения теплового излучения, исходящего от людей, домашних животных, теплых масс воздуха. Широкое распространение PIR-датчики получили в системах охранной сигнализаций. Практически в любом современном офисе, оборудованным сигнализацией можно встретить подобные датчики, как правило висящее в углу или напротив входной двери.

Как видно из скриншота выше, стоимость данного устройства составляет чуть менее 20$. А само устройство очень миниатюрное.

Приведу официальные характеристики устройства:
Рабочие GSM-частоты: 850МГц, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц
Размеры: 45 x 30 x 15 мм
Вес: 26 г.

Упакован прибор был в такую вот коробочку:

Устройство имеет код SAL-149249-C3

Размеры устройства как видим достаточно малы.

Гнездо для установки полноразмерной SIM-карты.

Следует обратить внимание на нестандартный USB-разъем. Называется он UC-E6 proprietary (non-USB). Почему бы там не использовать обычный Micro или Mini USB для меня остается загадкой. Ведь он служит только для обеспечения питания 5 Вольт.

Для того, чтобы записать номер телефона на который будет происходить дозвон при срабатывании датчика, достаточно просто позвонить на сотовый номер SIM-карты, установленной в PIR-сенсоре и дождаться поднятия им трубки и включения встроенного микрофона. Никаких черных или белых списков в сенсоре не предусмотрено. Таким образом, если злоумышленник знает номер телефона PIR-сенсора, то он может позвонить на устройство, а затем отправив SMS-сообщения выключить режим охраны.

Для постановки в режим охраны необходимо послать сообщение с текстом: «1111».
Для снятия с режима охраны необходимо послать сообщение с текстом: «0000».
Никаких настроек у прибора нет.

Снимем заднюю крышку датчика и посмотрим что же находится у него внутри. Здесь мы видим аккумулятор, а под ним плата.

На плате мы видим процессор MediaTek MT6223AA для обеспечения GSM-связи на ARM-ядре. Чип флэш-памяти V00570002ADBG. А также микросхему пироэлектрического детектора движения BISS0001 (PDF)

На обратной стороне лицевой части корпуса видим приклеенную GSM-антенну.

Один из выводов аккумулятора был отпаян и были проведены тесты энергопотребления. При вынутой СИМ-карте устройство не потребляет тока, по крайней мере, мой китайский мультиметр Mastech показал 0. При вставленной СИМ-карте и выключенном режиме охраны потребление тока менялось от 40 до 100 мА, в скачкообразном режиме. Среднее значение я думаю около 70-80 мА.

Как один из вариантов применения, устройство можно использовать в автомобиле. Но при этом придется позаботится о питании датчика. А если для SIM-карты подключить услугу местонахождения абонентов (Навигатор, Радар, Билайн-Координаты, Локатор и т.п.), то у вас появляется инструмент отслеживания местонахождения автомобиля, в случае его угона.

Пожалуй к плюсам данного датчика можно отнести только его цену. На какое-либо серьезное применение в качестве охранной сигнализации он не годится. Но если позаботится о качественной и скрытой установке, то такой PIR-датчик вполне может найти себе применение для охраны или прослушки салона автомобиля, помещения гаража, сарая, дачи и т.п.

PIR-датчик для обзора был предоставлен интернет-магазином TinyDeal

Источник