Infravörös mozgásérzékelők. Mozgásérzékelő az MK PIC-en és PIR-érzékelő Infravörös mozgásérzékelő arduino

Az arduino mozgásérzékelő lehetővé teszi a hőt kibocsátó tárgyak (emberek, állatok) mozgásának nyomon követését zárt területen. Az ilyen rendszereket gyakran használják háztartási körülmények között, például a bejárati világítás bekapcsolására. Ebben a cikkben megfontoljuk a PIR érzékelők csatlakoztatását az Arduino projektekben: passzív infravörös érzékelők vagy piroelektromos érzékelők, amelyek reagálnak a mozgásra. A kis méretek, az alacsony költségek, a könnyű kezelhetőség és a csatlakozási nehézségek nélküli érzékelők lehetővé teszik az ilyen érzékelők használatát különféle típusú riasztórendszerekben.

A PIR mozgásérzékelő kialakítása nem túl bonyolult - egy piroelektromos elemből áll, amely nagyon érzékeny (egy hengeres rész, amelynek közepén egy kristály van) a lefedettségi területen bizonyos szintű infravörös sugárzás jelenlétére. Minél magasabb a tárgy hőmérséklete, annál nagyobb a sugárzás. A PIR érzékelő tetejére egy félgömb van felszerelve, amely több részre (lencsére) van osztva, amelyek mindegyike biztosítja a hőenergia-sugárzás fókuszálását a mozgásérzékelő különböző szegmenseire. Leggyakrabban Fresnel lencsét használnak lencseként, amely a hősugárzás koncentrációja miatt lehetővé teszi az Arduino infravörös mozgásérzékelő érzékenységi tartományának bővítését.

A PIR-érzékelő szerkezetileg két részre oszlik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a riasztóberendezés számára az érzékenységi zónában való mozgás jelenléte fontos, nem pedig maga a sugárzás szintje. Ezért az alkatrészeket úgy kell beépíteni, hogy egy újabb sugárzási szint esetén a kimenet magas vagy alacsony értékű jel legyen.

Az Arduino mozgásérzékelő főbb műszaki jellemzői a következők:

A mozgó tárgyak észlelési zónája 0-7 méter;
Követési szögtartomány – 110°;
Tápfeszültség - 4,5-6 V;
Üzemi áram - 0,05 mA-ig;
Hőmérséklet -20°C és +50°С között;
Állítható késleltetési idő 0,3-18 s között.

A modul, amelyre az infravörös mozgásérzékelő fel van szerelve, további elektromos vezetékeket tartalmaz biztosítékokkal, ellenállásokkal és kondenzátorokkal.

Az Arduino mozgásérzékelőjének működési elve a következő:

Ha a készüléket üres helyiségben helyezik el, az egyes elemek által kapott sugárzási dózis állandó, csakúgy, mint a feszültség;
Amikor egy személy megjelenik a szobában, először belép az első elem látóterébe, amelyen pozitív elektromos impulzus jelenik meg;
Amikor egy személy mozog a helyiségben, vele együtt mozog a hősugárzás is, amely már a második érzékelőre esik. Ez a PIR elem már negatív impulzust generál;
A többirányú impulzusokat az érzékelő elektronikus áramköre regisztrálja, amely arra a következtetésre jut, hogy az Arduino Pir-szenzor látóterében egy személy van.

A külső zaj, hőmérséklet-változások és páratartalom elleni megbízható védelem érdekében az Arduino Pir érzékelőjének elemei egy lezárt fémtokba vannak beszerelve. A ház tetején középen egy infravörös sugárzást áteresztő anyagból készült (leggyakrabban szilikon alapú) téglalap található. Az érzékelő elemek a lemez mögé vannak felszerelve.

A mozgásérzékelő kapcsolási rajza Arduino-hoz

A Pir-érzékelő csatlakoztatása az Arduino-hoz nem nehéz. Leggyakrabban a mozgásérzékelős modulok három csatlakozóval vannak felszerelve a hátoldalon. Az egyes eszközök kivezetése a gyártótól függ, de leggyakrabban megfelelő feliratok találhatók a kimenetek közelében. Ezért, mielőtt csatlakoztatná az érzékelőt az Arduino-hoz, meg kell ismerkednie a jelöléssel. Az egyik kimenet a földre megy (GND), a második az érzékelőktől adja a szükséges jelet (+5V), a harmadik pedig egy digitális kimenet, amelyről adatot vesznek.

Pir érzékelő csatlakozás:

"Föld" - bármelyik Arduino GND csatlakozón;
Digitális kimenet - az Arduino bármely digitális bemenetére vagy kimenetére;
Tápellátás - + 5V Arduino-n.

Az infravörös érzékelő Arduinohoz való csatlakoztatásának diagramja az ábrán látható.

Program példa

A vázlat egy programkód, amely segít a mozgásérzékelő működésének ellenőrzésében a bekapcsolás után. A legegyszerűbb példában számos hátránya van:

A hamis pozitív eredmények valószínűsége, mivel az érzékelő öninicializálása egy percet vesz igénybe;
A végrehajtó típusú kimeneti eszközök hiánya - relék, szirénák, fényjelzések;
A jel rövid időintervalluma az érzékelő kimenetén, amelyet mozgás esetén szoftverszinten késleltetni kell.

Ezeket a hiányosságokat az érzékelő funkcióinak bővítésével küszöböljük ki.

A legegyszerűbb típusú vázlat, amely példaként használható az Arduino mozgásérzékelővel való munkavégzésre, így néz ki:

#define PIN_PIR 2 #define PIN_LED 13 void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(PIN_PIR, INPUT); pinMode(PIN_LED, OUTPUT); ) void loop() ( int pirVal = digitalRead(PIN_PIR); Serial. println(digitalRead(PIN_PIR)); //Ha mozgást észleltek if (pirVal) ( digitalWrite(PIN_LED, HIGH); Serial.println("Motion detected"); delay(2000); ) else ( //Serial.print(" Nincs mozgás"); digitalWrite(PIN_LED, LOW); ) )

Lehetséges lehetőségek érzékelőt használó projektekhez

A PIR szenzorok nélkülözhetetlenek azokban a projektekben, ahol a jelzés fő funkciója egy személy jelenlétének vagy távollétének meghatározása egy adott munkaterületen. Például olyan helyeken vagy helyzetekben, mint például:

Automatikusan felkapcsolja a lámpát a bejáratban vagy a bejárati ajtó előtt, amikor valaki megjelenik benne;
A világítás bekapcsolása a fürdőszobában, WC-ben, folyosón;
A riasztás akkor indul, ha valaki megjelenik beltéren és a környéken egyaránt;
Biztonsági kamerák automatikus csatlakoztatása, amelyek gyakran vannak felszerelve biztonsági rendszerekkel.

A Pir-érzékelők könnyen kezelhetők és nem okoznak nehézséget a csatlakozáskor, nagy érzékenységi zónával rendelkeznek, és sikeresen integrálhatók az Arduino szoftverprojektek bármelyikébe. De nem szabad elfelejteni, hogy technikailag nem tudnak információt adni arról, hogy hány objektum van a lefedettségi területen, és milyen közel vannak az érzékelőhöz, és háziállatokon is dolgozhatnak.

A mozgás- és jelenlétérzékelők fő érzékeny eleme a piroelektromos infravörös érzékelő. A piroelektromosság a keletkezett elektromos potenciál
infravörös (IR) sugárzás hatására az anyagban.

Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező anyagot használó érzékelő képes reagálni az emberi testből kisugárzott hőre. A PIR érzékelő (Pyroelectric InfraRed) kör alakú (360°) 120°-os elforgatási szöggel rendelkezik.

A speciális áramköri megoldások lehetővé tették különféle infravörös mozgásérzékelők létrehozását a fény bekapcsolására, rögzítve az emberek mozgását.

A PIR érzékelők működési területei

A B.E.G. különböző kialakítású és rendeltetésű mozgás- és jelenlétérzékelők vannak:

külső használatra;
belső használatra;
falra szereléshez;
mennyezetre szereléshez
tervezési érzékelők.

Az infravörös mozgásérzékelők egyik fő paramétere a lefedettség. A mennyezeti érzékelők általában kör alakú lefedettséggel rendelkeznek (360°). A PIR fali mozgásérzékelők, modelltől függően, 120° és 280° közötti lefedettséggel rendelkeznek.

Bizonyos körülmények között néha nem szabványos látószögű érzékelőt kell használni.
Ilyen esetekben zárólemezeket (függönyöket) használnak. Kizárják a hőforrásokat (interferenciát) vagy a helyiség területeit az érzékelési zónából.

Az érzékelő hatótávolsága attól függ, hogy a személy hogyan mozog az érzékelőhöz képest. Ha az érzékelőre merőleges irányban mozog, akkor az érzékelő maximális hatótávolsággal rendelkezik.

Ha a mozgást az érzékelő felé (frontálisan) hajtjuk végre, a lefedettség közel felére csökken. Az érzékelőknek van egy minimális hatótávolsága, ha mozgás közvetlenül az érzékelő alatt történik.

PIR jelenlétérzékelők a B.E.G.-től nagy érzékenységű zónában, és reagálnak a legkisebb mozdulatokra is. Az érzékelő érzékenysége állítható.

Egy projekt megvalósítása során fontos ügyelni arra, hogy a szenzorok lefedettségi területei lefedjék a teljes figyelni kívánt területet. Ehhez több érzékelőt használnak átfedő lefedettségekkel, elkerülve a "holt" zónákat. A hiányosságok és a hamis pozitívumok kiküszöbölésére időkésleltetést alkalmaznak.

A PIR érzékelők helyes elhelyezése

Az épület bejáratánál kültéri használatra alkalmas, falra szerelhető PIR mozgásérzékelő került beépítésre.
Működési területén a bejárathoz vezető útnak kell lennie. A szenzor először fogadja a látogatót, ezzel is javítva az intézmény arculatát.

A folyosókon kiemelt figyelmet fordítanak a bejáratokra. Az érzékelőket úgy kell felszerelni, hogy az ember még csak rövid ideig se legyen sötétben. A folyosók számára speciális mennyezetre szerelhető mozgásérzékelőket fejlesztettek ki szűk érzékelési tartományú és nagy hatótávolsággal.

A lépcsőzés fokozottan veszélyes területnek minősül. Ki kell zárni az emberek elesését a nem megfelelő világítás miatt. A mennyezetre vagy a lépcsőház falára mozgásérzékelőket szerelnek fel fali kapcsolóként.

Az irodai világítás sajátossága, hogy egy helyiségben különböző munkahelyeken eltérő megvilágítást kell biztosítani. Figyelembe kell venni a természetes fény intenzitását, és le kell tudni kapcsolni a világítást az üres helyeken.

Ezért minden munkahelynek saját világításvezérlési rendszerre van szüksége. A mennyezeti PIR-jelenlét-érzékelők az érzékelési tartomány bővítésének lehetőségével megbirkóznak ezzel a feladattal.

Egy iskolai osztályban vagy egyetemi közönségben a világítást a nappali fény figyelembevételével végzik. A helyiség zónákra van osztva úgy, hogy az állítható mesterséges világítás segítségével egyenletes megvilágítás biztosított.

Különös figyelmet fordítanak a tábla közelében lévő területre. A jelenlévőknek jó rálátással kell rendelkezniük a tanárra és a táblára, ezért itt megbízható világításra és lehetőleg további kézi vezérlésre van szükség. Az ilyen helyiségekben mennyezeti foglaltság-érzékelőket használnak.

A konferenciatermek és tárgyalók világításának automatizálása során a fent leírtakhoz hasonló megközelítést alkalmaznak. Boltban, gyógyszertárban, szolgáltató vállalkozásban, a bejárat közelében hangjelzéses mozgásérzékelőt szerelnek fel, hogy a személyzet figyeljen a belépő látogatóra.

A nagy edzőterem zónákra van osztva, mennyezeti érzékelőktől független vezérléssel. Fontos, hogy kézi vezérlést biztosítsunk: ez lehetővé teszi a világítást csak ott, ahol az órák zajlanak.

A mélygarázsban biztosítani kell a bejárati területek és a fő átjárók megbízható ellenőrzését. Az esetleges "holt" zónákat késleltetések kompenzálják. Itt csak mennyezeti érzékelőket használnak.

A PIR érzékelők telepítésének általános követelményei

A PIR érzékelők hatótávolsága az infravörös források mozgási irányától függ. Ha a kommunikáció nagy száma miatt lehetetlen mozgásérzékelőket felszerelni a mennyezetre, akkor azokat oszlopokra és falakra kell helyezni.

Az érzékelők hatókörét nem korlátozhatják fák, bútorok és válaszfalak (beleértve az üveget is). A mennyezeti érzékelők optimális beépítési magassága 2,5-3 méter, a fali kapcsolóké pedig 1,1-2,2 méter. A magas mennyezetek érzékelői legfeljebb 16 méteres magasságban helyezhetők el.

A PIR érzékelők választéka széles. Különböznek rendeltetésükben, műszaki paramétereikben és kialakításukban. Ahhoz, hogy ezeket egy adott létesítményben maximális hatékonysággal alkalmazzák, jobb, ha szakemberek szolgáltatásait veszik igénybe.

Koldulni. Szakértőink minden szükséges tanácsot megadnak. És a blogunkon, hogy ne maradjon le hasznos anyagokról a mozgás- és jelenlétérzékelőkről.

Üdvözlök mindenkit, ma egy mozgásérzékelőnek nevezett eszközt fogunk megnézni. Sokan hallottunk erről a dologról, valaki még foglalkozott is ezzel a készülékkel. Mi az a mozgásérzékelő? Próbáljuk meg kitalálni, szóval:

Mozgásérzékelő vagy elmozdulásérzékelő - bármilyen tárgy mozgását észlelő eszköz (eszköz). Ezeket az eszközöket gyakran használják biztonsági, riasztó- és felügyeleti rendszerekben. Ezeknek az érzékelőknek nagyon sok alaktényezője van, de figyelembe vesszük a mozgásérzékelő modult a táblákhoz való csatlakoztatáshoz arduino,és a cégtől RobotDyn. Miért pont ez a cég? Nem szeretném ezt az üzletet és termékeit reklámozni, de ennek az üzletnek a termékei kerültek laboratóriumi mintákra a termékeik minőségi bemutatása miatt a végfogyasztó számára. Szóval, ismerkedjen meg a mozgásérzékelővel(PIR érzékelő) a RobotDyntől:

Ezek az érzékelők kis méretűek, kevés energiát fogyasztanak és könnyen használhatók. Ráadásul a RobotDyn mozgásérzékelők is szitanyomással jelölt érintkezőkkel rendelkeznek, ez persze apróság, de nagyon kellemes. Nos, azok, akik ugyanazokat az érzékelőket használják, de csak más cégektől, ne aggódjanak - mindegyiknek ugyanaz a funkcionalitása, és még ha az érintkezők nincsenek is megjelölve, az ilyen érzékelők kijelölése könnyen megtalálható az interneten.

A mozgásérzékelő (PIR érzékelő) fő műszaki jellemzői:

Az érzékelő munkaterülete: 3-7 méter

Követési szög: 110 o-ig

Üzemi feszültség: 4,5...6 Volt

Áramfelvétel: 50uA-ig

Jegyzet: A szenzor standard funkcionalitása kibővíthető, ha az IN és a GND érintkezőkhöz fényérzékelőt csatlakoztatunk, és ekkor a mozgásérzékelő csak sötétben működik.

Eszköz inicializálása.

Bekapcsolt állapotban az érzékelő inicializálása csaknem egy percig tart. Ebben az időszakban az érzékelő téves jeleket adhat, ezt figyelembe kell venni a mikrokontroller programozásakor a hozzá csatlakoztatott szenzorral, vagy a szelepmozgatók áramköreiben, ha a bekötés a mikrokontroller használata nélkül történik.

Szög és érzékelési terület.

Az észlelési (követési) szög 110 fok, az érzékelési távolság tartománya 3-7 méter, az alábbi ábra mindezt mutatja:

Az érzékenység (észlelési távolság) és az időkésleltetés beállítása.

Az alábbi táblázat a mozgásérzékelő főbb beállításait mutatja, bal oldalon az időkésleltetés vezérlése, a bal oldali oszlopban pedig a lehetséges beállítások leírása található. A jobb oldali oszlop az érzékelési távolság beállítását írja le.

Érzékelő csatlakozás:

PIR érzékelő - Arduino Nano
PIR érzékelő - Arduino Nano
PIR érzékelő - Arduino Nano
PIR érzékelő - fényérzékelőhöz
PIR érzékelő - fényérzékelőhöz

Egy tipikus bekötési rajz az alábbi ábrán látható, esetünkben az érzékelő hátulról feltételesen látható, és az Arduino Nano kártyához van csatlakoztatva.

A mozgásérzékelő működését bemutató vázlat (a programot használjuk):

/* * PIR érzékelő -> Arduino Nano * PIR érzékelő -> Arduino Nano * PIR érzékelő -> Arduino Nano */ void setup() ( //Kapcsolat létrehozása a portfigyelővel Serial.begin(9600); ) void loop () ( //A küszöbérték olvasása az A0 portról //általában 500-nál nagyobb, ha van jel if(analogRead(A0) > 500) ( //Jel a mozgásérzékelőtől Serial.println("Elmozdulás van !!!"); ) else ( / /Nincs jel Serial.println("Minden csendes..."); ) )

A vázlat a mozgásérzékelő normál tesztje, számos hiányossága van, például:

Lehetséges téves riasztások, az érzékelőt egy percen belül öninicializálni kell.
Merev rögzítés a port monitorhoz, nincs kimeneti aktuátor (relé, sziréna, LED)
A jelidő az érzékelő kimenetén túl rövid, mozgás érzékelésekor a jelet programozottan hosszabb időre késleltetni kell.

Az áramkör bonyolításával és az érzékelő funkcionalitásának bővítésével a fenti hátrányok elkerülhetők. Ehhez ki kell egészítenie az áramkört egy relémodullal, és ezen a modulon keresztül csatlakoztatnia kell egy normál 220 voltos lámpát. Maga a relémodul az Arduino Nano kártya 3-as érintkezőjéhez csatlakozik. Tehát a koncepció:

Itt az ideje, hogy kissé javítsuk a vázlatot, amely tesztelte a mozgásérzékelőt. A vázlatban szerepel a relé kikapcsolási késleltetése, mivel magának a mozgásérzékelőnek túl rövid a kimenőjel, amikor aktiválódik. A program 10 másodperces késleltetést valósít meg az érzékelő aktiválásakor. Kívánt esetben ez az idő növelhető vagy csökkenthető a változó értékének megváltoztatásával DelayValue. Az alábbiakban egy vázlat és egy videó a teljes összeszerelt áramkörről:

/* * PIR érzékelő -> Arduino Nano * PIR érzékelő -> Arduino Nano * PIR érzékelő -> Arduino Nano * relé modul -> Arduino Nano */ //relout - érintkező (kimeneti jel) a relémodulhoz const int relout = 3 ; //prevMillis - változó az előző program letapogatási ciklus idejének tárolására //intervallum - időintervallum a másodpercek számlálására a relé kikapcsolásáig előjel nélküli hosszú prevMillis = 0; int intervallum = 1000; //DelayValue - időtartam, amely alatt a relé bekapcsolva van int DelayValue = 10; //initSecond - Az inicializálási ciklus iterációs változója int initSecond = 60; //countDelayOff - időintervallum számláló static int countDelayOff = 0; //trigger - mozgásérzékelő aktiválási jelző static bool trigger = false; void setup() ( //Szabványos eljárás annak a portnak az inicializálására, amelyre a relémodul csatlakozik //FONTOS!!! - ahhoz, hogy a relémodul a kezdeti kikapcsolt állapotban maradjon //és ne működjön inicializálás közben, szükséges ha a HIGH értéket írjuk a bemeneti/kimeneti portra // , ez elkerüli a hamis "kattanásokat", és megtartja // a relé állapotát, ahogyan az egész áramkör üzembe helyezése előtt volt pinMode(relout, OUTPUT); digitalWrite(relout, HIGH); // Itt minden egyszerű - 60 ciklus végére várunk (initSecond változó) //1 másodperc időtartam, ezalatt az érzékelő „öninicializál” for(int i = 0; én< initSecond; i ++) { delay(1000); } } void loop() { //Считать значение с аналогового порта А0 //Если значение выше 500 if(analogRead(A0) >500) ( //A mozgásérzékelő trigger jelzőjének beállítása if(!trigger) ( trigger = true; ) ) //Amíg a mozgásérzékelő trigger jelzője be van állítva while(trigger) ( //Végezze el a következő utasításokat //Mentse el a ezredmásodperc a currMillis változóban eltelt a kezdete óta //a program végrehajtása előjel nélküli hosszú currMillis = millis(); //Összehasonlítás az előző ezredmásodperc értékkel //ha a különbség nagyobb, mint a megadott intervallum, akkor: if(currMillis - prevMillis > intervall) ( //Az ezredmásodpercek aktuális értékének mentése egy változóba prevMillis prevMillis = currMillis; //Ellenőrizze a késleltetési számlálót annak az időszaknak az értékével, //amely alatt a relét bekapcsolva kell tartani //if( countDelayOff >= DelayValue) (//Ha az érték egyenlő, akkor: //az érzékelő működésjelzőjének visszaállítása trigger = false; //A késleltetés számlálójának visszaállítása countDelayOff = 0; //Kapcsolja ki a relét digitalWrite(relout, HIGH ); //A huroktörés megszakítása; ) else ( //Ha az érték még mindig kisebb, akkor //Növelje a késleltetési számlálót eggyel countDelayOff++; //A relé tartása digitalWrite(relout, LOW) módban; ) ) ) )

A program a következő szerkezetet tartalmazza:

előjel nélküli hosszú prevMillis = 0;

int intervallum = 1000;

...

előjel nélküli hosszú currMillis = millis();

if(currMillis - prevMillis > intervallum)

{

prevMillis = currMillis;

....

// Műveleteink a konstrukció törzsébe zárva

....

}

A pontosítás érdekében úgy döntöttek, hogy erről a konstrukcióról külön véleményt nyilvánítanak. Tehát ez a konstrukció lehetővé teszi, hogy párhuzamos feladatot hajtson végre a programban. A szerkezet teste körülbelül másodpercenként egyszer tüzel, ezt segíti elő a változó intervallum. Először is változó currMillis a függvény meghívásakor visszaadott érték hozzá van rendelve millis(). Funkció millis() a program kezdete óta eltelt ezredmásodpercek számát adja vissza. Ha a különbség currMillis-prevMillis nagyobb, mint a változó értéke intervallum akkor ez azt jelenti, hogy már több mint egy másodperc telt el a program végrehajtásának kezdete óta, és el kell mentenie a változó értékét currMillis változóba prevMillis majd végezze el a szerkezet testébe zárt műveleteket. Ha a különbség currMillis-prevMillis kisebb, mint a változó értéke intervallum, akkor még nem telt el egy másodperc a program pásztázási ciklusai között, és a struktúra törzsében található műveletek kimaradnak.

Nos, a cikk végén egy videó a szerzőtől:

A megjegyzések működéséhez engedélyezze a javascriptet.

A PIR (passzív infravörös érzékelők) érzékelők lehetővé teszik a mozgás rögzítését.

Nagyon gyakran használják riasztórendszerekben. Ezek az érzékelők kis méretűek, olcsók, kevés energiát fogyasztanak, könnyen kezelhetők, és gyakorlatilag nem kopnak. A PIR mellett az ilyen érzékelőket piroelektromos és infravörös mozgásérzékelőknek nevezik.

Pirloelectric mozgásérzékelő - általános információk

A PIR mozgásérzékelők lényegében egy piroelektromos érzékelőelemből állnak (hengeres rész, téglalap alakú kristállyal a közepén), amely érzékeli az infravörös sugárzás szintjét. Minden körülötte kismértékű sugárzást bocsát ki. Minél magasabb a hőmérséklet, annál magasabb a sugárzás szintje. Az érzékelő valójában két részre oszlik. Ez annak köszönhető, hogy számunkra nem a sugárzás mértéke a fontos, hanem közvetlenül az érzékenységi zónán belüli mozgás jelenléte. Az érzékelő két része úgy van beállítva, hogy ha az egyik fele több sugárzást vesz fel, mint a másik, a kimeneti jel magas vagy alacsony értéket generál.

Maga a modul, amelyre a mozgásérzékelő fel van szerelve, további elektromos csövekből áll: biztosítékokból, ellenállásokból és kondenzátorokból. A legtöbb olcsó PIR érzékelő olcsó BISS0001 ("Micro Power PIR Motion Detector IC") chipeket használ. Ez a chip érzékeli a külső sugárforrást, és minimális jelfeldolgozást hajt végre annak érdekében, hogy azt analógból digitálissá alakítsa.

Az ebbe az osztályba tartozó piroelektromos érzékelők egyik alapmodellje így néz ki:

A PIR-érzékelők újabb modelljei további kimenetekkel rendelkeznek a további konfigurációhoz, valamint előre telepített jel-, táp- és földcsatlakozókkal:

A PIR-érzékelők kiválóan alkalmasak olyan projektekhez, amelyeknek észlelniük kell egy személy jelenlétét vagy távollétét egy adott munkaterületen. Az ilyen érzékelők fent felsorolt előnyei mellett nagy érzékenységi zónával rendelkeznek. Felhívjuk azonban figyelmét, hogy a piroelektromos érzékelők nem adnak információt arról, hogy hány ember tartózkodik a közelben, és milyen közel vannak az érzékelőhöz. Ezen kívül háziállatokon is dolgozhatnak.

Általános műszaki információk

Ezek az előírások az Adafruit üzletben értékesített PIR érzékelőkre vonatkoznak. A hasonló érzékelők működési elve hasonló, bár a műszaki jellemzők eltérhetnek. Tehát mielőtt a PIR-érzékelővel dolgozna, nézze meg annak adatlapját.

Forma: Téglalap;
Ár: 10,00 dollár körül az Adafruit boltban;
Kimeneti jel: digitális impulzus magas (3V), ha mozgás van és digitális jel alacsony, ha nincs mozgás. Az impulzus hossza a modulon lévő ellenállásoktól és kondenzátoroktól függ, és a különböző érzékelőkben eltérő;
Érzékenységi tartomány: akár 6 méter. Betekintési szög 110° x 70°;
Tápellátás: 3V - 9V, de a legjobb megoldás az 5 volt;

>Rendelés az Aliexpressről:

A piroelektromos (PIR) mozgásérzékelők működési elve

A PIR-érzékelők nem olyan egyszerűek, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. Ennek fő oka a bemeneti és kimeneti jeleket befolyásoló nagyszámú változó. A PIR-érzékelők működésének alapjainak elmagyarázásához az alábbi ábrát használjuk.

A piroelektromos mozgásérzékelő két fő részből áll. Mindegyik rész tartalmaz egy speciális anyagot, amely érzékeny az infravörös sugárzásra. Ebben az esetben a lencsék nem befolyásolják különösebben az érzékelő működését, így a teljes modul két érzékenységi területét látjuk. Amikor az érzékelő nyugalmi állapotban van, mindkét érzékelő ugyanannyi sugárzást érzékel. Ez lehet például egy szoba vagy egy kültéri környezet sugárzása. Amikor egy melegvérű tárgy (ember vagy állat) elhalad mellette, átlépi az első szenzor érzékenységi zónáját, aminek következtében két különböző sugárzási érték keletkezik a PIR érzékelő modulon. Amikor egy személy elhagyja az első érzékelő érzékenységi zónáját, az értékek igazodnak. A két érzékelő leolvasásának változásait rögzítik, és a kimeneten HIGH vagy LOW impulzusokat generálnak.

PIR érzékelő kialakítás

A PIR érzékelő érzékeny elemei hermetikus fém tokba vannak beszerelve, amely véd a külső zajtól, hőmérsékletváltozásoktól és páratartalomtól. A közepén lévő téglalap infravörös sugárzást továbbító anyagból készült (általában szilikon alapú anyag). A lemez mögött két érzékeny elem található.

Ábra a Murata adatlapjáról:

Ábra az RE200B adatlapjáról:

Az RE200B adatlap ábrája két érzékeny elemet mutat:

A fenti ábra a belső csatlakozási rajzot mutatja.

lencsék

Az infravörös mozgásérzékelők felépítésükben szinte azonosak. A fő különbségek az érzékenység, amely az érzékeny elemek minőségétől függ. Ebben az esetben az optika jelentős szerepet játszik.

A fenti ábra egy műanyag lencsét mutat be. Ez azt jelenti, hogy az érzékelő érzékenységi tartománya két téglalapból áll. De általában nagy látószöget kell biztosítanunk. Ehhez a fényképezőgépekben használt objektívekhez hasonló objektíveket használhat. Ebben az esetben a mozgásérzékelő lencséjének kicsinek, vékonynak és műanyagnak kell lennie, bár ez zajt ad a mérésekhez. Ezért a legtöbb PIR érzékelő Fresnel lencséket használ (ábra a Sensors Magazine-ból):

A Fresnel lencsék koncentrálják a sugárzást, jelentősen kibővítve a piroérzékelők érzékenységi tartományát (ábra a BHlens.com-ról)

Ábra a Cypress 2105. számú mellékletéből:

Most sokkal nagyobb az érzékenységi tartományunk. Ugyanakkor ne feledjük, hogy két érzékeny elemünk van, és nem annyira két nagy téglalapra van szükségünk, mint inkább sok kis érzékenységi zónára. Ehhez az objektívet több részre osztják, amelyek mindegyike külön Fresnel lencse.

Az alábbi ábrán az egyes részek láthatók - Fresnel lencsék:

Ezen a makró felvételen figyelje meg, hogy az egyes objektívek textúrája eltérő:

Ennek eredményeként érzékeny területek egész sora képződik, amelyek kölcsönhatásba lépnek egymással.

Képek az NL11NH adatlapjáról:

Lent egy másik rajz. Világosabb, de kevésbé informatív. Azt is vegye figyelembe, hogy a legtöbb érzékelő 110 fokos látómezővel rendelkezik, nem 90.

Ábra az IR-TEC-ből:

PIR mozgásérzékelő csatlakozás

A legtöbb infravörös mozgásérzékelő modul három csatlakozóval rendelkezik a hátoldalon. A kivezetés változhat, ezért csatlakoztatás előtt ellenőrizze! Általában megfelelő feliratok vannak a csatlakozók mellett. Az egyik csatlakozó a földre megy, a második az érzékelőkből ad a minket érdeklő jelet, a harmadik - a földet. A tápfeszültség jellemzően 3-5 V DC. Néha azonban vannak 12 voltos tápfeszültségű érzékelők. Egyes nagyméretű érzékelők nem rendelkeznek külön jeladó érintkezővel. Ehelyett egy relét használnak földeléssel, tápellátással és két kapcsolóval.

A készülék infravörös mozgásérzékelőt használó prototípusához kényelmes áramköri lapot használni, mivel ezeknek a moduloknak a többsége három csatlakozóval rendelkezik, amelyek közötti távolságot pontosan kiszámítják a kenyérlap lyukaihoz.

Esetünkben a piros kábel a tápnak, a fekete a földnek, a sárga a jelnek felel meg. Ha nem megfelelően csatlakoztatja a kábeleket, az érzékelő nem fog meghibásodni, de nem fog működni.

PIR mozgásérzékelő tesztelése

Szerelje össze az áramkört a fenti kép szerint. Ennek eredményeként, amikor a PIR érzékelő mozgást érzékel, a kimeneten HIGH jel generálódik, ami 3,3 V-nak felel meg, és a LED világít.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a piroelektromos érzékelőnek „stabilizálódnia kell”. Helyezze be az elemeket, és várjon 30-60 másodpercet. Ezalatt a LED villoghat. Várja meg, amíg a villogás abbamarad, és elkezdheti hadonászni a karjait és körbejárni az érzékelőt, miközben figyeli, hogy a LED világít!

Érzékelő újraindítás beállítása

A piroelektromos mozgásérzékelőnek többféle tinktúrája van. Először nézzük meg az „újraindítást”.

A csatlakoztatás után nézze meg a modul hátulját. A csatlakozókat a bal felső sarokban L kell beszerelni, az alábbi ábra szerint.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy ezzel a csatlakozási lehetőséggel a LED nem ég folyamatosan, hanem ki- és bekapcsol, ha közelébe lép. Ez a „nem újraindító” opció.

Most állítsa a csatlakozót H helyzetbe. A tesztelés után kiderül, hogy a LED folyamatosan világít, ha valaki mozog az érzékelő érzékenységi zónáján belül. Ez az újraindítási mód.

Az alábbi ábra a BISS0001 érzékelő adatlapjáról származik:

A legtöbb esetben az "újraindítás" mód (a csatlakozó H pozícióban van, ahogy az alábbi ábrán látható) jobb.

Az érzékenység beállítása

Sok infravörös mozgásérzékelő, köztük az Adafruittól származó, kis potenciométerrel rendelkezik az érzékenység beállításához. A potenciométert az óramutató járásával megegyező irányba forgatva érzékenyebbé válik az érzékelő.

Az impulzusidő és az impulzusok közötti idő módosítása

Ha figyelembe vesszük a PIR érzékelőket, két „késleltetési” idő fontos. Első alkalommal -Tx: mennyi ideig világít a LED a mozgás érzékelése után. Sok piroelektromos modulon ezt az időt egy beépített potenciométer vezérli. A második időintervallum a Ti: mennyi ideig garantáltan nem világít a LED, ha nincs mozgás. Ennek a paraméternek a megváltoztatása nem olyan egyszerű, ehhez szükség lehet egy forrasztópákra.

Vessünk egy pillantást a BISS adatlapjára:

Az Adafruit érzékelőinek potenciométere TIME felirattal rendelkezik. Ez egy 1 megaohm ellenállású változtatható ellenállás, amely hozzáadódik a 10 kilohm-os ellenállásokhoz. A C6 kondenzátor kapacitása 0,01 mikrofarad, tehát:

Tx = 24576 x (10 kOhm + Rtime) x 0,01 uF

Amikor az Rtime potenciométer "nulla" - teljesen az óramutató járásával ellentétes - helyzetben van (0 megaohm):

Tx = 24576 x (10 kΩ) x 0,01 uF = 2,5 másodperc (kb.) Ha az Rtime potenciométert az óramutató járásával megegyező irányban teljesen elforgatja (1 MΩ):

Tx = 24576 x (1010 kΩ) x 0,01 uF = 250 másodperc (kb.)

Az RTime középső pozíciójában az idő körülbelül 120 másodperc (két perc) lesz. Vagyis ha egy tárgy mozgását percenként egyszer szeretné követni, fordítsa el a potenciométert 1/4 fordulattal.

Régebbi/más típusú PIR érzékelőkhöz

Ha az érzékelőnek nincs potenciométere, akkor ellenállásokkal állíthatja be.

R10 és R9 ellenállások érdekelnek minket. Sajnos a kínaiak nagyon sokat tudnak. Beleértve a zavaros feliratokat. A fenti ábra egy példát mutat be, amely azt mutatja, hogy az R9 összekeverik az R17-tel. Kövesse nyomon a kapcsolatot az adatlapon. Az R10 a 3-as érintkezőhöz, az R9 a 7-es érintkezőhöz csatlakozik.

Például:

Tx = 24576 * R10 * C6 = ~1,2 másodperc

R10 = 4,7K és C6 = 10 nanofarad

Ti = 24 * R9 * C7 = ~1,2 másodperc

R9 = 470 K és C7 = 0,1 mikrofarad

A késleltetési időt különböző ellenállások és kondenzátorok telepítésével módosíthatja.

A PIR mozgásérzékelő csatlakoztatása az Arduino-hoz

Írjunk egy programot a piroelektromos mozgásérzékelő értékek kiolvasására. A PIR érzékelő csatlakoztatása a mikrokontrollerhez egyszerű. Az érzékelő digitális jelet ad ki, így mindössze annyit kell tennie, hogy kiolvassa a HIGH (mozgás észlelése) vagy LOW (nincs mozgás) jelet az Arduino tűről.

Ennek során ne felejtse el a csatlakozót H helyzetbe állítani!

Csatlakoztasson 5 voltot az érzékelőre. A föld össze van kötve a földdel. Ezután csatlakoztassa az érzékelő jelét az Arduino digitális érintkezőjéhez. Ebben a példában a 2. tűt használjuk.

A program egyszerű. Valójában a 2. láb állapotát figyeli. Nevezetesen: milyen jel van rajta: LOW vagy HIGH. Ezenkívül üzenet kerül bevitelre, ha a tű állapota megváltozik: mozgás van vagy nincs mozgás.

* Ellenőrizze a PIR mozgásérzékelőt

int ledPin = 13; // inicializálja a LED lábát

int inputPin = 2; // inicializálja a tűt, hogy jelet kapjon a piroelektromos mozgásérzékelőtől

int pirState = LOW; // elindítja a programot, feltételezve, hogy nincs mozgás

intval = 0; // változó a tű állapotának olvasásához

pinMode(ledPin, OUTPUT); // deklarálja a LED-et OUTPUT-ként

pinMode(bemenetPin, INPUT); // deklarálja az érzékelőt INPUT-ként

Serial.begin(9600);

val = digitalRead(inputPin); // olvassa le az értéket az érzékelőről

if (val == HIGH) ( // ellenőrizze, hogy az olvasott érték HIGH

digitalWrite(ledPin, HIGH); // bekapcsolja a LED-et

if (pirState == LOW) (

// csak belevettük

Serial.println("Mozgás észlelve!");

pirState=MAGAS;

digitalWrite(ledPin, LOW); // kikapcsolja a LED-et

if (pirState == HIGH)(

// most kikapcsoltuk

Serial.println("A mozgás véget ért!");

// a változást, nem az állapotot jelenítjük meg a soros monitoron

Ne felejtse el, hogy a piroelektromos érzékelővel való működéshez nem mindig van szükség mikrokontrollerre. Néha meg lehet boldogulni egy egyszerű relével.

A HC-SR501 térérzékelő áttekintése

A piroelektromos effektuson alapuló HCSR501 mozgás- (vagy jelenlét-) érzékelő modul egy 500 BP-s PIR érzékelőből (1. ábra) áll a BISS0001 chipen további elektromos szigeteléssel és egy Fresnel lencséből, amely a látókör növelésére és az infravörös sugárzás erősítésére szolgál. jel (2. ábra). A modul infravörös sugárzást kibocsátó tárgyak mozgásának érzékelésére szolgál. A modul érzékelő eleme egy 500BP PIR érzékelő. Működésének elve a piroelektromosságon alapul. Ez az elektromos mező megjelenésének jelensége a kristályokban, amikor hőmérsékletük megváltozik.

Az érzékelő működését a BISS0001 chip vezérli. A táblán két potenciométer található, az első segítségével beállítjuk a tárgy észlelési távolságát (3-7 m), a második segítségével az érzékelő első működése utáni késleltetést (5-300 sec). A modulnak két üzemmódja van - L és H. Az üzemmód beállítása jumper segítségével történik. Az L mód egy egyszeres üzemmód, amikor mozgó tárgyat észlel, magas jelszintet állít be az OUT kimeneten a második potenciométer által beállított késleltetési időre. Ezalatt az érzékelő nem reagál a mozgó tárgyakra. Ez az üzemmód biztonsági rendszerekben használható riasztási jelzés adására a szirénának. H módban az érzékelő minden mozgás érzékelésekor működésbe lép. Ezzel a móddal lehet bekapcsolni a világítást. Bekapcsoláskor a modul kalibrálásra kerül, a kalibrálás időtartama körülbelül egy perc, ezután a modul üzemkész. Az érzékelőt lehetőleg nyílt fényforrásoktól távol helyezze el.

1. ábra PIR érzékelő 500BP

2. ábra Fresnel lencse

Műszaki adatok HC-SR501

Tápfeszültség: 4,5-20 V
Áramfelvétel: 50mA
Kimeneti feszültség OUT: HIGH - 3,3 V, LOW - 0 V
Érzékelési intervallum: 3-7m
Késleltetési idő égetés után: 5 - 300 mp
Betekintési szög akár 120
Blokkolási idő a következő mérésig: 2,5 mp.
Üzemmódok: L - egyszeri működés, H - működés minden eseményen
Üzemi hőmérséklet -20 és +80C között
Méretek 32x24x18 mm

Infravörös mozgásérzékelő csatlakoztatása Arduinohoz

A modulnak 3 kimenete van (3. ábra):

VCC - tápegység 5-20 V;
GND - föld;
OUT - digitális kimenet (0-3,3V).

3. ábra Pin-kiosztás és HC-SR501 beállítása

Csatlakoztassuk a HC-SR501 modult az Arduino kártyához (Csatlakozási diagram a 4. ábrán), és írjunk egy egyszerű vázlatot, amely hangjelzéssel és üzenettel jelez a soros portnak, ha mozgó tárgyat észlel. A mikrokontroller általi triggerek kijavításához külső megszakításokat fogunk használni a 2. bemeneten. Ez egy int0 megszakítás.

4. ábra Csatlakozási rajz a HC-SR501 modul Arduino kártyához való csatlakoztatásához

Töltsük fel az 1. lista vázlatát az Arduino táblára, és nézzük meg, hogyan reagál az érzékelő az akadályokra (lásd 5. ábra). Állítsa a modult L munkamódba. 1. lista // Vázlat a HC-SR501 mozgás-/jelenlét-érzékelő áttekintéséhez // site // érintkező az érzékelő kimenetének csatlakoztatásához #define PIN_HCSR501 2 // trigger flag logikai flagHCSR501=false; // hangszóró csatlakozási tű int soundPin=9; // hangjel frekvencia int freq=587; void setup() ( // a soros port inicializálása Serial.begin(9600); // megszakításkezelés indítása int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); ) void loop() ( if (flagHCSR501 == true) (// Üzenet a soros portnak Serial.println("Figyelem!!!"); // hangjelzés 5 másodperces hangra (soundPin,freq,5000); // a triggerjelző visszaállítása flagHCSR501 = false; ) ) // a megszakítási érvénytelenség kezelése intHCSR501() ( // az érzékelő trigger jelzőjének beállítása HCSR501 = igaz; )

5. ábra Soros monitor kimenet

Potenciométerekkel kísérletezünk az OUT kimeneten lévő jel időtartamával és az érzékelő érzékenységével (a tárgy rögzítésének távolságával).

Használati példa

Hozzunk létre egy példát SMS küldésére, amikor egy mozgás-/jelenlét-érzékelő aktiválódik egy védett objektumon. Ehhez GPS/GPRS pajzsot fogunk használni. A következő részletekre lesz szükségünk:

arduino uno tábla
GSM/GPRS pajzs
npn tranzisztor, például C945
ellenállás 470 ohm
hangszóró 8 ohm 1W
vezetékek

ábra szerint állítsuk össze a kapcsolási rajzot. 6.

6. ábra Csatlakozási rajz

Az érzékelő működésbe lépésekor az sms küldésének folyamatát hívjuk meg szöveges üzenettel Tízkorakció!!! a TELEFON számra. A vázlat tartalma a 2. listában látható. A GSM/GPRS pajzs sms küldési módban akár 2 A-t is fogyaszt, ezért külső 12V 2A tápegységet használunk. 2. lista // 2. vázlat a HC-SR501 mozgás-/jelenlétérzékelő áttekintéséhez // SMS küldése az érzékelő aktiválásakor // site // érintkező az érzékelő kimenetének csatlakoztatásához #define PIN_HCSR501 2 // trigger flag logikai jelző HCSR501 false; // hangszóró csatlakozási tű int soundPin=9; // hangjel frekvencia int freq=587; // Szoftversoros könyvtár #include // telefonszám az sms küldéséhez #define PHONE "+79034461752" // Pins for SoftwareSerial (lehet, hogy 2,3) SoftwareSerial GPRS(7, 8); void setup() ( // a soros port inicializálása Serial.begin(9600); // megszakítás feldolgozás kezdete int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); // kommunikáció a GPG/GPRS pajzs GPRS.begin(19200) ); ) void loop() ( if (flagHCSR501 == true) (// Üzenet a soros portnak Serial. println("Figyelem!!!"); // 5 másodperces riasztási hangjelzés (soundPin, freq, 5000); // sms küldése SendSMS(); // a triggerjelző visszaállítása flagHCSR501 = false; ) ) // feldolgozás megszakítása void intHCSR501() ( // az érzékelő triggerjelzőjének beállítása flagHCSR501 = igaz; ) // sms küldési szubrutin void SendSMS() ( // AT parancs szövegmód beállításai GPRS.print("AT+CMGF=1\r"); delay(100); // telefonszám GPRS.print("AT + CMGS = \""); GPRS.print(PHONE); GPRS. println("\""); delay(200); // GPRS üzenet. println("Figyelem!!!"); delay(200); // ASCII kód ctrl+z – a GPRS átvitel vége. println((char) 26); delay(200); GPRS.println(); )