HC-SR501 инфракрасный датчик движения, PIR ИК датчик. Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 Технические характеристики HC-SR501

Обзор датчика пространства HC-SR501

Модуль датчика движения (или присутствия) HCSR501 на основе пироэлектрического эффекта состоит из PIR-датчика 500BP (рис. 1) с дополнительной электрической развязкой на микросхеме BISS0001 и линзы Френеля, которая используется для увеличения радиуса обзора и усиления инфракрасного сигнала (рис. 2). Модуль используется для обнаружения движения объектов, излучающих инфракрасное излучение. Чувствительный элемент модуля – PIR-датчик 500BP. Принцип его работы основан на пироэлектричестве. Это явление возникновения электрического поля в кристаллах при изменении их температуры.

Управление работой датчика осуществляет микросхема BISS0001. На плате расположены два потенциометра, с помощью первого настраивается дистанция обнаружения объектов (от 3 до 7 м), с помощью второго - задержка после первого срабатывания датчика (5 - 300 сек). Модуль имеет два режима – L и H. Режим работы устанавливается с помощью перемычки. Режим L – режим единичного срабатывания, при обнаружении движущегося объекта на выходе OUT устанавливается высокий уровень сигнала на время задержки, установленное вторым потенциометром. На это время датчик не реагирует на движущиеся объекты. Этот режим можно использовать в системах охраны для подачи сигнала тревоги на сирену. В режиме H датчик срабатывает каждый раз при обнаружении движения. Этот режим можно использовать для включения освещения. При включении модуля происходит его калибровка, длительность калибровки приблизительно одна минута, после чего модуль готов к работе. Устанавливать датчик желательно вдали от открытых источников света.

Рисунок 1. PIR-датчик 500BP

Рисунок 2. Линза Френеля

Технические характеристики HC-SR501

Напряжение питания: 4.5-20 В
Ток потребления: 50 мА
Напряжение на выходе OUT: HIGH – 3,3 В, LOW – 0 В
Интервал обнаружения: 3-7 м
Длительность задержки после срабатывания: 5 - 300 сек
Угол наблюдения до 120
Время блокировки до следующего замера: 2.5сек.
Режимы работы: L - одиночное срабатывание, H - срабатывание при каждом событии
Рабочая температура от -20 до +80C
Габариты 32x24x18 мм

Подключение инфракрасного датчика движения к Arduino

Модуль имеет 3 вывода (рис. 3):

VCC - питание 5-20 В;
GND - земля;
OUT - цифровой выход (0-3.3В).

Рисунок 3. Назначение контактов и настройка HC-SR501

Подключим модуль HC-SR501 к плате Arduino (Схема соединений на рис. 4) и напишем простой скетч, сигнализирующий звуковым сигналом и сообщением в последовательный порт, при обнаружении движущегося объекта. Для фиксации срабатываний микроконтроллером будем использовать внешние прерывания на вход 2. Это прерывание int0.

Рисунок 4. Схема соединений подключения модуля HC-SR501 к плате Arduino

Загрузим скетч из листинга 1 на плату Arduino и посмотрим как датчик реагирует на препятствия (см. рис. 5). Модуль установим в режим работы L. Листинг 1 // Скетч к обзору датчика движения/присутствия HC-SR501 // сайт // контакт подключения выхода датчика #define PIN_HCSR501 2 // флаг сработки boolean flagHCSR501=false; // контакт подключения динамика int soundPin=9; // частота звукового сигнала int freq=587; void setup() { // инициализация последовательного порта Serial.begin(9600); // запуск обработки прерывания int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); } void loop() { if (flagHCSR501 == true) { // Сообщение в последовательный порт Serial.println("Attention!!!"); // звуковая сигнализация на 5 сек tone(soundPin,freq,5000); // обнулить флаг сработки flagHCSR501 = false; } } // обработка прерывания void intHCSR501() { // установка флага сработки датчика flagHCSR501 = true; }

Рисунок 5. Вывод данных в монитор последовательного порта

С помощью потенциометров экспериментируем с длительностью сигнала на выходе OUT и чувствительностью датчика (расстоянием фиксации объекта).

Пример использования

Создадим пример отправки sms при срабатывании датчика движения/присутствия на охраняемом объекте. Для этого будем использовать GPS/GPRS шилд. Нам понадобятся следующие детали:

плата Arduino Uno
GSM/GPRS шилд
npn-транзистор, например С945
резистор 470 Ом
динамик 8 Ом 1Вт
провода

Соберем схему соединений согласно рис. 6.

Рисунок 6. Схема соединений

При срабатывании датчика вызываем процедуру отправки sms с текстовым сообщением Atten tion!!! на номер PHONE. Содержимое скетча представлено в листинге 2. GSM/GPRS шилд в режиме отправки sms потребляет ток до 2 А, поэтому используем внешний источник питания 12В 2А. Листинг 2 // Скетч 2 к обзору датчика движения/присутствия HC-SR501 // отправка sms при срабатывании датчика // сайт // контакт подключения выхода датчика #define PIN_HCSR501 2 // флаг сработки boolean flagHCSR501 false; // контакт подключения динамика int soundPin=9; // частота звукового сигнала int freq=587; // библиотека SoftwareSerial #include // номер телефона для отправки sms #define PHONE "+79034461752" // Выводы для SoftwareSerial (у вас могут быть 2,3) SoftwareSerial GPRS(7, 8); void setup() { // инициализация последовательного порта Serial.begin(9600); // запуск обработки прерывания int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); // для обмена с GPG/GPRS шилдом GPRS.begin(19200); } void loop() { if (flagHCSR501 == true) { // Сообщение в последовательный порт Serial.println("Attention!!!"); // звуковая сигнализация на 5 сек tone(soundPin,freq,5000); // отправить sms SendSMS(); // обнулить флаг сработки flagHCSR501 = false; } } // обработка прерывания void intHCSR501() { // установка флага сработки датчика flagHCSR501 = true; } // подпрограмма отправки sms void SendSMS() { // AT-команда установки text mode GPRS.print("AT+CMGF=1\r"); delay(100); // номер телефона GPRS.print("AT + CMGS = \""); GPRS.print(PHONE); GPRS.println("\""); delay(200); // сообщение GPRS.println("Attention!!!"); delay(200); // ASCII код ctrl+z – окончание передачи GPRS.println((char)26); delay(200); GPRS.println(); }

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Модуль не срабатывает при движении объекта

Проверьте правильность подключения модуля.
Настройте потенциометром дистанцию срабатывания.

2. Датчик срабатывает слишком часто

Настройте потенциометром задержку длительности сигнала.
Установите перемычку в режим единичного срабатывания L.

В борьбе за срок жизни ламп накаливания на лестничной площадке испробовал достаточно большое количество схем их защиты. Это были и простые диоды и схемы плавного включения, и аккустические датчики. Не все зарекомендовали себя с положительной стороны. Зайдя на сайт Aliexpress, наткнулся на пироэлектрический датчик HC-SR501 . При цене менее одного доллара, датчик обладает рядом положительных качеств, а именно: питание от 5 до 20 вольт, зона обнаружения движения от 3 до 7 метров, задержка выключения от 5 до 300 секунд. (Полное описание здесь приводить не вижу смысла, поскольку этой информации более чем достаточно ). Внешне датчик выглядит следующим образом:

Как раз то, что нужно для освещения лестничной площадки, где не так часто ходят люди и постоянное свечение лампы ни к чему.

На фото ниже обозначены точки подключения общего провода (GND), выход сигнала о срабатывании (Output) и шины питания (+Power). На плате установлены два переменных сопротивления: один регулирует зону срабатывания (Sensitivity Adjust), другой задержку выключения (Time Delay Adjust).

Кроме того, имеется джампер для переключения режимов H и L . В режиме L датчик, зафиксировав движение, выдает на выход сигнал высокого уровня. Не зависимо от того, есть в зоне обнаружения дальнейшее движение или нет, через установленное время задержки (например, 30 секунд), сигнал на выходе будет отключен.

В режиме Н сигнал на выходе исчезнет только после времени истечения задержки от момента последней фиксации движения в зоне обнаружения. То есть прошли через зону движения - он выключится через 30 секунд, находитесь и двигаетесь в зоне обнаружения 10 минут и выходите из нее - он выключится через 30 секунд. Пока вы в зоне обнаружения - датчик не выключится.

Как раз то, что нужно для освещения лестничной площадки, где не так часто ходят люди и постоянное свечение лампы ни к чему. Изучив даташит и материалы в сети, отбросил варианты использования Arduino, как чрезмерно затратные и набросал следующую схему.

Функционально устройство состоит из трех узлов:

самого датчика HC-SR501;
исполнительного устройства, состоящего из резистора R3, транзистора VT1, диода D1 и реле Р1, где R3 и VT1 служат связующим звеном между датчиком и реле. Без них нагрузочная способность датчика столь низка, что напрямую можно подключить лишь светодиод;
бестрансформаторного блока питания, где R1 необходим для снижения пускового тока (зачастую им можно пренебречь), конденсатор С1 с номиналом от 0,47 - 0,68 мкФ с рабочим напряжением минимум 250 вольт обеспечивает на выходе ток до 0,05 А, R2 необходим для разрядки конденсатора С1 после отключения устройства от сети.

Для чего диодный мост всем известно. Фильтрующий конденсатор следует выбирать с рабочим напряжением не менее 25 вольт. Ну, и наконец стабилитрон устанавливает напряжение на выходе блока питания на уровне 12 вольт. Выбор стабилитрона именно на 12 вольт обусловлен с одной стороны диапазоном питания датчика от 3 до 20 вольт, с другой рабочим напряжением реле - 12 вольт.

Отдельно стоит сказать о транзисторе. Это практически, любой тразистор NPN структуры - 2N3094, ВС547, КТ3102, КТ815, КТ817 и т.д. и т.п.

Реле с практически любым сопротивлением катушки, напряжением коммутации 250 вольт и током 3 ампера, что даст возможность безболезненно коммутировать нагрузку мощностью в несколько сот ватт.

Инфракрасный датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 (DSN-FIR800) используется для обнаружения в контролируемой зоне движения объектов, которые излучают инфракрасное излучение (тепло). Принцип работы датчика основан на пироэлектричестве.

Пироэлектричество - это свойство генерировать определенное электрическое поле при облучении материала инфракрасными (тепловыми) лучами. Над чувствительным элементом установлена линза Френеля, которая используется для увеличения радиуса обзора и усиления входящего инфракрасного сигнала.

Модули HC-SR501 представляет из себя модуль состоящий из ИК сенсора 500BP, линзы Френеля, и управляющей модулем микросхемы BISS0001. Режим работы модуля задается перемычкой (режим H или режим L).

Режимы работы

Режим работы модуля задается перемычкой. Есть два режима - режим H и режим L. На фото модуль установлен режим H.

Режим H - в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень. Красная перемычка.
Режим L - в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс. Жёлтая перемычка.

Примечание :
На данном экземпляре нету колодки для перемычки, а есть контакты на плате для запайки перемычки, причём вариант Н уже замкнут печатным проводником.
Для выбора режима L необходимо удалить заводскую перемычку (как указано на картинке).

Основные характеристики HC-SR501

Цвет: белый зеленый
Размеры: 3,2 см х 2,4 см х 1,8 см (примерно)
Инфракрасный датчик контроля плате
Чувствительности и времени задержки может быть отрегулировано
Рабочее напряжение: DC 4.5V-20V
Ток: <60 mA
Выходное напряжение: высокий / низкий уровень сигнала: 3,3 В Выход TTL
Дальность обнаружения: 3 — 7М (можно регулировать)
Дальность обнаружения: <140 °
Время задержки: 5-200S (может быть скорректирована, по умолчанию 5 с -3%)
Блокада времени: 2,5 S (по умолчанию)
Trigger: L: Non-повторяемые триггер H: Повторите Trigger (по умолчанию)
Рабочая температура: -20 — 80 ° C
Метод запуска: L неповторимый триггер / H повторяемые триггера

Контакты:

OUT (выходной сигнал) – контакт для обмена данными между датчиком и микроконтроллером;
VCC – напряжение питания (4,5 — 20в);
GND – общий контакт.

Инфракрасный датчик движения HC-SR501 не рекомендуется использовать в местах с резкими перепадами температур (резкий всплеск инфракрасного излучения) от нагрева он будет воспринимать как появление перемещающегося объекта, что может вызвать ложное срабатывание.
Модуль HC-SR501 часто применяется в охранных сигнализациях, а так же в умных домах для контроля освещения при появлении в помещении человека.

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 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.

Режимы работы

Режим работы модуля задается перемычкой. Есть два режима - режим H и режим L. На фото выше в модуле установлен режим H.

Режим H - в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень.
Режим L - в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс.

Ну и еще одна картинки, скопировал из даташита на PIR-датчик:

Схема

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:

Или вот:

В условиях постоянно растущих тарифов на электроэнергию, самое время задуматься об ее экономии. И если это касается освещения, то этого можно достичь применением LED источников света, которые в значительной степени экономят электроэнергию. Так же в дополнение к ним устанавливают датчики движения и освещения, которые позволяют автоматизировать процесс освещение и тем самым увеличить срок службы LED источника света, который имеет довольно большую цену, а также позволяет снизить потребление электроэнергии. Эти LED источники света реагируют как на освещенность помещения, так и на движение при этом срабатывая в условиях, когда это необходимо. Выключение таких LED источников света происходит самостоятельно через некоторое время. LED светильник с датчиком движения отлично зарекомендовал себя в работе как в закрытых помещениях, так и на открытых участках. Стоит заметить, что монтаж LED светильников с датчиком движения, возможен даже в труднодоступных местах куда нет возможности подвести электричество. Преимущества таких LED светильников с датчиком движения в том, что он не будет потреблять электричество без надобности и тем самым его экономить. При этом отпадает необходимость устанавливать под него выключатель, который потом придётся искать темноте. Более того, если в устройство вмонтировать фото-датчик, то данный LED светильник будет реагировать не только на движение, но также на уровень освещения. Если светильник установлен на улице, то в сумерках он будет включаться автоматически, а при достаточном освещении выключаться.

Ну начнем по порядку и сделаем такой LED светильник сами. Для этого нам понадобится следующее:

каркас
монтажные провода
фольгированный стеклотекстолит
блок питания на 12в или аккумулятор.

Датчик HC-SR501

Для настройки режимов на датчике HC-SR501 имеются два потенциометра (время и чувствительность) и перемычка (смотрите картинку ниже):

Основные характеристики HC-SR501:

Рабочее напряжение: DC 4.5V - 20V
Выходной сигнал: высокий / низкий уровень (0 или 1), сигнал: 3,3 В TTL-уровень
Дальность обнаружения: 3 - 7 Метра (регулируется потенциометром "чувствительность")
Угол обнаружения: 120-140 ° (зависит от установленной линзы Френеля)
Время задержки срабатывания: 5-300 секунд (регулируется потенциометром "время", по умолчанию 5 с -3%)
Рабочая температура: -20 - 80 ° C
Режим работы:
- Режим H - в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень.
- Режим L - в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс.

Выбрав режим работы датчика, настроив чувствительность и время срабатывания перейдем еще к одному важному моменту установка фоторезистора, так как помимо стандартных органов чувств пироэлектрический датчик имеет возможность установить фоторезистор. Часто свободные контакты на плате для подключения имеются. На схеме ниже его контакты обозначены как RL.

При подключении фоторезистора устройство будет работать только в темноте. Так как если осветить фоторезистор его сопротивление уменьшится и напряжение на ножке 9 микросхемы DA1 будет недостаточным для включения. Регулировать порог включения можно подключив параллельно резистору R9 подстроечный резистор. Его необходимо подключать через сопротивление в 1...4,7 кОм с целью не допустить короткого замыкания при малых сопротивлениях фоторезистора. Фоторезистор устанавливается на плату датчика в место обведенное желтым цветом, (смотрите рисунки ниже).

Светодиодная лента на 12в

Совсем недавно ряд светодиодных светильников пополнился лампами, представляющими собой тонкие гибкие ленты длиной до 5 метров с возможностью наращивания их длины. Ленту также можно разрезать на небольшие отрезки, длиной в несколько сантиметров. При выборе светодиодной ленты главной светотехнической характеристикой является интенсивность светового потока, которая выражается в люменах на метр (лм/м). Величина светового потока определяется типом и количеством светодиодов, установленных на одном метре ленты. Зная тип светодиодов и их количество, легко самостоятельно определить световой поток.

Например, на метре светодиодной ленты белого света установлено 30 светодиодов типа 3528, имеющий световой поток 5 лм на каждый светодиод. Умножаем 5 лм на 30 светодиодов, получаем 150 лм. Примерно такой световой поток излучает 10-ваттная лампочка накаливания.

Устройство светодиодной ленты на гибкой пластиковой ленте длиной до 5 м находятся тонкие медные токопроводящие дорожки требуемой конфигурации. К дорожкам припаиваются припоем светодиоды и токоограничивающие. При питающем напряжении 12В устанавливается три последовательно соединенных светодиода и один или несколько токоограничивающих резисторов. Количество резисторов определяется в зависимости от величины рассеиваемой на них мощности (смотрим рисунок ниже).

Для крепление светодиодной ленты на одну сторону нанесен липкий слой, защищенный пленкой. Для того, чтобы ленту закрепить на поверхности, необходимо удалить защитную пленку и приложить липкой стороной на место установки. При необходимости светодиодную ленту можно резать. Шаг разрезки определяется количеством последовательно включенных светодиодов и с двух сторон отделяется контактными площадками, позволяющие припаивать к ним провода (смотрим рисунок выше). Для LED светильника использовались 4 отрезка светодиодной ленты с светодиодами 5630.

Каркас

Так как светодиоды боятся перегрева, то для их долгой службы необходим хороший отвод тепла. В связи с этим каркас был изготовлен из алюминиевой пластины толщиной 2 мм. В каркасе также просверлены отверстия для крепежа и прокладки провода (смотрим картинки ниже).

Монтажный провод

Для монтажа радиодеталей и радиокомпонентов, узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, монтажа электрических аппаратов и приборов применяются монтажные провода. Токопроводящими жилами монтажных проводов служат луженые медные проволочки, допускающие соединения пайкой низкотемпературными припоями. Многожильные гибкие провода обеспечивают гибкость монтажа и надежную защиту от внешних воздействий. Материалом изоляции служат стеклянные и капроновые нити, ленты из триацетатной пленки, применяемые в диапазоне температур -60...+105 °С, поливинилхлоридная и полиэтиленовая изоляция с дополнительной защитной оболочкой из капрона, стойкая к влаге, маслам и грибковой плесени.

Фольгированный стеклотекстолит

Фольгированный стеклотекстолитлистовой материал производится из стеклоткани, которую пропитывают эпоксидной смолой. На поверхность изделия наносят слой гальванической медной фольги с толщиной в 35 мкм или 50 мкм. Так вот из него будем изготавливать контактные площадки и печатную плату транзисторного ключа.