Infrasarkanie kustības sensori. Kustības sensors uz MK PIC un PIR sensors Infrasarkanais kustības sensors arduino

Arduino kustības sensors ļauj izsekot objektu kustībai, kas izdala siltumu (cilvēki, dzīvnieki) slēgtā zonā. Šādas sistēmas bieži izmanto sadzīves apstākļos, piemēram, lai ieslēgtu apgaismojumu ieejā. Šajā rakstā mēs apsvērsim PIR sensoru pievienošanu Arduino projektos: pasīvos infrasarkanos sensorus vai piroelektriskos sensorus, kas reaģē uz kustību. Mazie izmēri, zemas izmaksas, darbības vienkāršība un savienojuma grūtību trūkums ļauj izmantot šādus sensorus dažāda veida signalizācijas sistēmās.

PIR kustības sensora dizains nav īpaši sarežģīts - tas sastāv no piroelektriskā elementa, kas ir ļoti jutīgs (cilindriska daļa ar kristālu centrā) pret noteikta līmeņa infrasarkanā starojuma klātbūtni pārklājuma zonā. Jo augstāka objekta temperatūra, jo lielāks ir starojums. PIR sensora augšpusē ir uzstādīta puslode, kas sadalīta vairākās sekcijās (lēcās), no kurām katra nodrošina siltumenerģijas starojuma fokusēšanu uz dažādiem kustības sensora segmentiem. Visbiežāk kā objektīvs tiek izmantots Fresnel objektīvs, kas, pateicoties termiskā starojuma koncentrācijai, ļauj paplašināt Arduino infrasarkanā kustības sensora jutības diapazonu.

PIR sensors ir strukturāli sadalīts divās daļās. Tas ir saistīts ar faktu, ka trauksmes ierīcei ir svarīga kustības klātbūtne jutīguma zonā, nevis pats radiācijas līmenis. Tāpēc detaļas ir uzstādītas tā, ka, uztverot vēl vienu starojuma līmeni, izvade būs signāls ar augstu vai zemu vērtību.

Arduino kustības sensora galvenie tehniskie parametri ir:

Kustīgu objektu noteikšanas zona ir no 0 līdz 7 metriem;
Sekošanas leņķa diapazons – 110°;
Barošanas spriegums - 4,5-6 V;
Darba strāva - līdz 0,05 mA;
Temperatūras režīms – no -20° līdz +50°С;
Regulējams aizkaves laiks no 0,3 līdz 18 s.

Modulis, uz kura ir uzstādīts infrasarkanais kustības sensors, ietver papildu elektrisko vadu ar drošinātājiem, rezistoriem un kondensatoriem.

Arduino kustības sensora darbības princips ir šāds:

Kad ierīce ir uzstādīta tukšā telpā, katra elementa saņemtā starojuma deva ir nemainīga, tāpat kā spriegums;
Kad cilvēks parādās telpā, viņš vispirms nonāk pirmā elementa skata laukumā, uz kura parādās pozitīvs elektriskais impulss;
Kad cilvēks pārvietojas pa istabu, viņam līdzi pārvietojas arī termiskais starojums, kas skar otro sensoru. Šis PIR elements jau ģenerē negatīvu impulsu;
Daudzvirzienu impulsus reģistrē sensora elektroniskā shēma, kas secina, ka Pir-sensora Arduino redzes laukā atrodas cilvēks.

Lai nodrošinātu drošu aizsardzību pret ārējiem trokšņiem, temperatūras izmaiņām un mitrumu, Arduino Pir sensora elementi ir uzstādīti noslēgtā metāla korpusā. Korpusa augšpusē centrā ir taisnstūris, kas izgatavots no materiāla, kas pārraida infrasarkano starojumu (visbiežāk uz silikona bāzes). Sensācijas elementi ir uzstādīti aiz plāksnes.

Arduino kustības sensora elektroinstalācijas shēma

Pir sensora pievienošana Arduino nav sarežģīta. Visbiežāk moduļi ar kustības sensoriem ir aprīkoti ar trim savienotājiem aizmugurē. Katras ierīces pinout ir atkarīgs no ražotāja, bet visbiežāk pie izejām ir attiecīgi uzraksti. Tāpēc, pirms pievienojat sensoru Arduino, jums jāiepazīstas ar apzīmējumu. Viena izeja iet uz zemi (GND), otra nodrošina nepieciešamo signālu no sensoriem (+5V), bet trešā ir digitālā izeja, no kuras tiek ņemti dati.

Pir sensora savienojums:

"Zeme" - uz jebkura Arduino GND savienotāja;
Digitālā izeja - uz jebkuru Arduino digitālo ieeju vai izvadi;
Barošana - + 5V uz Arduino.

Diagramma infrasarkanā sensora pievienošanai Arduino ir parādīta attēlā.

Programmas piemērs

Skice ir programmas kods, kas palīdz pārbaudīt kustības sensora darbību pēc tā ieslēgšanas. Vienkāršākajā piemērā ir daudz trūkumu:

Viltus pozitīvu rezultātu iespējamība, jo sensoram nepieciešama viena minūte, lai veiktu pašinicializāciju;
Izvadierīču trūkums - releji, sirēnas, gaismas indikatori;
Īss signāla laika intervāls sensora izejā, kas kustības gadījumā ir jāaizkavē programmatūras līmenī.

Šie trūkumi tiek novērsti, paplašinot sensora funkcionalitāti.

Vienkāršākais skices veids, ko var izmantot kā piemēru darbam ar Arduino kustības sensoru, izskatās šādi:

#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)); //Ja kustība noteikta if (pirVal) ( digitalWrite(PIN_LED, HIGH); Serial.println("Kustība konstatēta"); delay(2000); ) else ( //Serial.print(" Nav kustības"); digitalWrite (PIN_LED, LOW); ) )

Iespējamās iespējas projektiem, izmantojot sensoru

PIR sensori ir neaizstājami tajos projektos, kur signalizācijas galvenā funkcija ir noteikt personas klātbūtni vai neesamību noteiktā darba vietā. Piemēram, tādās vietās vai situācijās kā:

Gaismas ieslēgšana ieejā vai ārdurvju priekšā automātiski, kad tajās parādās cilvēks;
Apgaismojuma ieslēgšana vannas istabā, tualetē, koridorā;
Trauksme tiek iedarbināta, kad cilvēks parādās gan telpās, gan vietējā teritorijā;
Automātiska drošības kameru pieslēgšana, kas bieži vien ir aprīkotas ar drošības sistēmām.

Pir-sensori ir viegli darbināmi un nesagādā grūtības pieslēgšanas laikā, tiem ir liela jutības zona, kā arī tos var veiksmīgi integrēt jebkurā no Arduino programmatūras projektiem. Bet jāpatur prātā, ka viņiem nav tehnisko iespēju sniegt informāciju par to, cik objektu atrodas pārklājuma zonā un cik tuvu tie atrodas sensoram, un viņi var strādāt arī ar mājdzīvniekiem.

Kustības un klātbūtnes sensoru galvenais jutīgais elements ir piroelektriskais infrasarkanais sensors. Piroelektrība ir radītais elektriskais potenciāls
materiālā infrasarkanā (IR) starojuma ietekmē.

Sensors, kas izmanto materiālu ar šīm īpašībām, var reaģēt uz cilvēka ķermeņa izstaroto siltumu. PIR sensoram (Pyroelectric InfraRed) ir apļveida raksts (360°) ar griešanās leņķi 120°.

Speciālie ķēžu risinājumi ļāva izveidot dažādus infrasarkanos kustību sensorus gaismas ieslēgšanai, fiksējot cilvēku kustību.

PIR sensoru darbības jomas

Preču klāsts B.E.G. ir dažādu dizainu un mērķu kustības un klātbūtnes sensori:

ārējai lietošanai;
iekšējai lietošanai;
montāžai pie sienas;
montāžai pie griestiem
dizaina sensori.

Viens no galvenajiem IR kustības sensoru parametriem ir pārklājuma zona. Griestu sensoriem parasti ir apļveida pārklājuma zona (360°). PIR sienas kustības sensoriem atkarībā no modeļa ir pārklājuma zona no 120° līdz 280°.

Īpašos apstākļos dažreiz ir nepieciešams izmantot sensoru ar nestandarta skata leņķi.
Šādos gadījumos tiek izmantotas noslēdzošās plāksnes (aizkari). Tie izslēdz siltuma avotus (traucējumus) vai telpas zonas no noteikšanas zonas.

Sensora darbības rādiuss ir atkarīgs no tā, kā cilvēks pārvietojas attiecībā pret sensoru. Ja tas pārvietojas virzienā, kas ir perpendikulārs sensoram, tad sensoram ir maksimālais diapazons.

Ja kustība tiek veikta sensora virzienā (frontāli), pārklājuma zona tiek samazināta gandrīz uz pusi. Sensoriem ir minimālais diapazons, ja kustība notiek tieši zem sensora.

PIR klātbūtnes detektori no B.E.G. augsta jutības zona, un tie reaģē uz mazākajām kustībām. Sensora jutība ir regulējama.

Īstenojot projektu, ir svarīgi nodrošināt, lai sensoru pārklājuma zonas aptvertu visu uzraugāmo platību. Lai to izdarītu, tiek izmantoti vairāki sensori ar pārklājuma zonām, kas pārklājas, izvairoties no "mirušajām" zonām. Lai novērstu nepilnības un viltus pozitīvus rezultātus, tiek piemērota laika aizkave.

Kā pareizi novietot PIR sensorus

Pie ēkas ieejas uzstādīts pie sienas stiprināms PIR kustības sensors izmantošanai ārpus telpām.
Tās darbības zonā jābūt ceļam uz ieeju. Sensors vispirms sveic apmeklētāju, uzlabojot iestādes tēlu.

Koridoros īpaša uzmanība pievērsta ieejām. Sensori jāuzstāda tā, lai cilvēks pat uz īsu brīdi neatrastos tumsā. Koridoriem ir izstrādāti īpaši pie griestiem piestiprināti kustības sensori ar šauru uztveršanas diapazonu un lielu diapazonu.

Kāpņu lidojumi tiek uzskatīti par paaugstinātas bīstamības zonām. Ir jāizslēdz cilvēku krišana nepietiekama apgaismojuma dēļ. Uz griestiem vai nolaišanās sienas kustības sensori ir uzstādīti kā sienas slēdži.

Biroja apgaismojuma īpatnība ir tāda, ka vienā telpā dažādās darba vietās nepieciešams nodrošināt atšķirīgu apgaismojumu. Ir jāņem vērā dabiskā apgaismojuma intensitāte un jāspēj izslēgt apgaismojumu tukšās vietās.

Tāpēc katrai darba vietai ir nepieciešama sava apgaismojuma vadības shēma. Ar šo uzdevumu tiks galā griestu PIR klātbūtnes sensori ar iespēju paplašināt noteikšanas diapazonu.

Skolas klasē vai universitātes auditorijā apgaismojums tiek veikts, ņemot vērā dienasgaismu. Telpa ir sadalīta zonās tā, lai ar regulējama mākslīgā apgaismojuma palīdzību tiktu nodrošināts vienmērīgs apgaismojums.

Īpaša uzmanība tiek pievērsta vietai pie dēļa. Klātesošajiem ir jābūt labam pārskatam uz skolotāju un tāfeli, tāpēc šeit ir nepieciešams uzticams apgaismojums un, vēlams, papildu manuālā vadība. Šādās telpās tiek izmantoti griestu noslogojuma sensori.

Automatizējot konferenču telpu un sanāksmju telpu apgaismojumu, tiek izmantota līdzīga pieeja, kā aprakstīts iepriekš. Veikalā, aptiekā, servisa uzņēmumā pie ieejas ir uzstādīts kustības sensors ar skaņas signālu, lai darbinieki pievērstu uzmanību ienākušajam apmeklētājam.

Liela trenažieru zāle ir sadalīta zonās ar neatkarīgu vadību no griestu sensoriem. Ir svarīgi nodrošināt manuālu vadību: tas ļaus nodrošināt apgaismojumu tikai tur, kur notiek nodarbības.

Pazemes garāžā ir jānodrošina uzticama ieejas zonu un galveno eju kontrole. Iespējamās "mirušās" zonas tiek kompensētas ar laika aizkavi. Šeit tiek izmantoti tikai griestu sensori.

Vispārīgās prasības PIR sensoru uzstādīšanai

PIR sensoru diapazons ir atkarīgs no IR avotu kustības virziena. Ja lielā komunikāciju skaita dēļ uz griestiem nav iespējams uzstādīt kustības sensorus, tad tos novieto uz kolonnām un sienām.

Sensoru klāstu nedrīkst ierobežot koki, mēbeles un starpsienas (ieskaitot stiklu). Griestu sensoru optimālais uzstādīšanas augstums ir 2,5-3 metri, bet sienas slēdžiem no 1,1 līdz 2,2 metriem. Sensori augstiem griestiem novietoti augstumā līdz 16 metriem.

PIR sensoru klāsts ir plašs. Tie atšķiras pēc mērķa, tehniskajiem parametriem un dizaina. Lai tos piemērotu maksimāli efektīvi konkrētā objektā, labāk ir izmantot profesionāļu pakalpojumus.

Lūgties. Mūsu eksperti sniegs visu nepieciešamo padomu. Un mūsu emuārā, lai nepalaistu garām noderīgus materiālus par kustības un klātbūtnes sensoriem.

Sveiki visiem, šodien mēs apskatīsim ierīci, ko sauc par kustības sensoru. Daudzi no mums ir dzirdējuši par šo lietu, kāds pat ir nodarbojies ar šo ierīci. Kas ir kustības sensors? Mēģināsim to izdomāt, tāpēc:

Kustības sensors vai pārvietošanās sensors - ierīce (ierīce), kas nosaka jebkuru objektu kustību. Ļoti bieži šīs ierīces tiek izmantotas apsardzes, signalizācijas un uzraudzības sistēmās. Šiem sensoriem ir ļoti daudz formas faktoru, taču mēs apsvērsim kustības sensora moduli savienošanai ar dēļiem arduino,un no uzņēmuma RobotDyn. Kāpēc tieši šis uzņēmums? Es nevēlos reklamēt šo veikalu un tā produkciju, bet tieši šī veikala produkti tika izvēlēti kā laboratorijas paraugi, pateicoties to preču kvalitatīvai prezentācijai gala patērētājam. Tātad, sanāk - kustības sensors(PIR sensors) no RobotDyn:

Šie sensori ir maza izmēra, patērē maz enerģijas un ir ērti lietojami. Turklāt RobotDyn kustību sensoriem ir arī kontakti, kas marķēti ar sietspiedi, tas protams ir sīkums, bet ļoti patīkami. Tiem, kas izmanto vienus un tos pašus sensorus, bet tikai no citiem uzņēmumiem, neuztraucieties - tiem visiem ir vienāda funkcionalitāte, un pat tad, ja kontakti nav atzīmēti, šādu sensoru pinout ir viegli atrast internetā.

Kustības sensora (PIR sensora) galvenie tehniskie parametri:

Sensora darba zona: no 3 līdz 7 metriem

Sekošanas leņķis: līdz 110 o

Darba spriegums: 4,5...6 volti

Strāvas patēriņš: līdz 50uA

Piezīme: Sensora standarta funkcionalitāti var paplašināt, pievienojot gaismas sensoru pie IN un GND tapām, un tad kustības sensors darbosies tikai tumsā.

Ierīces inicializācija.

Kad sensors ir ieslēgts, tā inicializācija aizņem gandrīz minūti. Šajā periodā sensors var dot nepatiesus signālus, tas jāņem vērā, programmējot mikrokontrolleri ar tam pievienoto sensoru, vai izpildmehānismu ķēdēs, ja savienojums tiek veikts, neizmantojot mikrokontrolleri.

Leņķis un noteikšanas zona.

Atklāšanas (izsekošanas) leņķis ir 110 grādi, noteikšanas attāluma diapazons ir no 3 līdz 7 metriem, zemāk esošajā attēlā tas viss parāda:

Jutības (atklāšanas attāluma) un laika aizkaves regulēšana.

Zemāk esošajā tabulā parādīti galvenie kustības sensora regulējumi, kreisajā pusē ir laika aizkaves vadība, attiecīgi, kreisajā kolonnā ir iespējamo iestatījumu apraksts. Labajā kolonnā ir aprakstīti noteikšanas attāluma pielāgojumi.

Sensora savienojums:

PIR sensors - Arduino Nano
PIR sensors - Arduino Nano
PIR sensors - Arduino Nano
PIR sensors - gaismas sensoram
PIR sensors - gaismas sensoram

Tipiska savienojuma shēma ir parādīta zemāk esošajā diagrammā, mūsu gadījumā sensors tiek parādīts nosacīti no aizmugures un ir savienots ar Arduino Nano plati.

Skice, kas demonstrē kustības sensora darbību (mēs izmantojam programmu):

/* * PIR sensors -> Arduino Nano * PIR sensors -> Arduino Nano * PIR sensors -> Arduino Nano */ void setup() ( //Iestatiet savienojumu ar porta monitoru Serial.begin(9600); ) void loop () ( //Nolasīt sliekšņa vērtību no porta A0 //parasti tā ir lielāka par 500, ja ir signāls if(analogRead(A0) > 500) ( //Signāls no kustības sensora Serial.println("Ir kustība !!!"); ) else ( / /Nav signāla Serial.println("Viss ir kluss..."); ) )

Skice ir parasta kustības sensora pārbaude, tai ir daudz trūkumu, piemēram:

Iespējami viltus trauksmes signāli, sensoram nepieciešama pašinicializācija vienas minūtes laikā.
Ciets savienojums ar porta monitoru, bez izejas izpildmehānismiem (relejs, sirēna, LED)
Signāla laiks sensora izejā ir pārāk īss, ja tiek konstatēta kustība, ir nepieciešams programmatiski aizkavēt signālu uz ilgāku laiku.

Sarežģīt ķēdi un paplašinot sensora funkcionalitāti, var izvairīties no iepriekšminētajiem trūkumiem. Lai to izdarītu, ķēde būs jāpapildina ar releja moduli un caur šo moduli jāpievieno parasta 220 voltu lampa. Pats releja modulis tiks savienots ar 3. tapu uz Arduino Nano plates. Tātad koncepcija ir šāda:

Tagad ir pienācis laiks nedaudz uzlabot skici, kurā tika pārbaudīts kustības sensors. Tieši skicē tiks ieviesta releja izslēgšanas aizkave, jo pašam kustības sensoram ir pārāk īss izejas signāla laiks, kad tas tiek iedarbināts. Programma ievieš 10 sekunžu aizkavi, kad sensors tiek iedarbināts. Ja vēlaties, šo laiku var palielināt vai samazināt, mainot mainīgā lieluma vērtību DelayValue. Zemāk ir visas samontētās shēmas skice un video:

/* * PIR sensors -> Arduino Nano * PIR sensors -> Arduino Nano * PIR sensors -> Arduino Nano * releja modulis -> Arduino Nano */ //relout - tapa (izejas signāls) releja modulim const int relout = 3 ; //prevMillis - mainīgais iepriekšējā programmas skenēšanas cikla laika saglabāšanai //intervalls - laika intervāls sekunžu skaitīšanai līdz releja izslēgšanai neparakstīts garš prevMillis = 0; int intervāls = 1000; //DelayValue - periods, kurā relejs tiek turēts int DelayValue = 10; //initSecond — inicializācijas cilpas iterācijas mainīgais int initSecond = 60; //countDelayOff - laika intervāla skaitītājs static int countDelayOff = 0; //trigger — kustības sensora aktivizācijas karodziņš static bool trigger = false; void setup() ( //Standarta procedūra porta inicializācijai, kuram ir pievienots releja modulis //SVARĪGI!!! - lai releja modulis paliktu sākotnēji izslēgtā stāvoklī //un nedarbotos inicializācijas laikā, nepieciešams lai ievades/izvades portā ierakstītu vērtību HIGH // , tas ļaus izvairīties no viltus "izvilkšanas" un saglabās // releja stāvokli, kāds tas bija pirms visas ķēdes nodošanas ekspluatācijā pinMode(relout, OUTPUT); digitalWrite(relout, HIGH); // Šeit viss ir vienkārši - gaidām 60 ciklu beigas (mainīgais initSecond) //ilgums 1 sekunde, šajā laikā sensors "pašinicializējas" for(int i = 0; i< initSecond; i ++) { delay(1000); } } void loop() { //Считать значение с аналогового порта А0 //Если значение выше 500 if(analogRead(A0) >500) ( //Iestatiet kustības sensora sprūda karogu if(!trigger) ( trigger = true; ) ) //Kamēr kustības sensora sprūda karodziņš ir iestatīts while(trigger) ( //Izpildiet tālāk norādītās instrukcijas //Saglabājiet vērtību milisekundes mainīgajā currMillis, kas pagājušas kopš programmas izpildes sākuma //programmas izpildes neparakstīts garš currMillis = millis(); //Salīdzināt ar iepriekšējo milisekundes vērtību //ja starpība ir lielāka par norādīto intervālu, tad: if(currMillis - prevMillis > intervāls) ( //Saglabājiet pašreizējo milisekundes vērtību mainīgajā prevMillis prevMillis = currMillis; //Pārbaudiet aizkaves skaitītāju, salīdzinot to ar perioda vērtību //kurā relejs ir jāuztur //ieslēgts if( countDelayOff >= DelayValue) (//Ja vērtība ir vienāda, tad: //atiestatiet sensora darbības karoga trigeri = false; //Atiestatiet aizkaves skaitītāju countDelayOff = 0; //Izslēdziet releju digitalWrite(relout, HIGH ); //Pārtraukt cilpas pārtraukumu; ) else ( //Ja vērtība joprojām ir mazāka, //Palieliniet aizkaves skaitītāju par vienu countDelayOff++; //Saglabāt releju uz digitalWrite(relout, LOW); ) ) ))

Programma satur šādu struktūru:

neparakstīts garš prevMillis = 0;

int intervāls = 1000;

...

neparakstīts garš currMillis = millis();

if(currMillis — prevMillis > intervāls)

{

prevMillis = currMillis;

....

// Mūsu darbības, kas ietvertas konstrukcijas korpusā

....

}

Skaidrības labad tika nolemts šo būvniecību komentēt atsevišķi. Tātad šī konstrukcija ļauj programmā veikt it kā paralēlu uzdevumu. Konstrukcijas korpuss aizdegas aptuveni reizi sekundē, to veicina mainīgais intervāls. Pirmkārt, mainīgs currMillis tiek piešķirta vērtība, kas tiek atgriezta, kad funkcija tiek izsaukta millis(). Funkcija millis() atgriež milisekundes, kas pagājušas kopš programmas sākuma. Ja atšķirība currMillis-prevMillis lielāka par mainīgā lielumu intervāls tad tas nozīmē, ka kopš programmas izpildes sākuma jau ir pagājusi vairāk nekā sekunde, un jums ir jāsaglabā mainīgā vērtība currMillis par mainīgo prevMillis pēc tam veic struktūras korpusā ietvertās darbības. Ja atšķirība currMillis-prevMillis mazāka par mainīgā lielumu intervāls, tad starp programmas skenēšanas cikliem vēl nav pagājusi sekunde, un struktūras pamattekstā ietvertās darbības tiek izlaistas.

Nu, raksta beigās video no autora:

Lūdzu, iespējojiet JavaScript, lai komentāri darbotos.

PIR (pasīvie infrasarkanie sensori) sensori ļauj fiksēt kustību.

Ļoti bieži izmanto signalizācijas sistēmās. Šie sensori ir maza izmēra, lēti, patērē maz enerģijas, ir viegli darbināmi un praktiski nav pakļauti nodilumam. Papildus PIR šādus sensorus sauc par piroelektriskajiem un infrasarkanajiem kustības sensoriem.

Pirloelektriskais kustības sensors - vispārīga informācija

PIR kustības sensori būtībā sastāv no piroelektriskā sensora elementa (cilindriska daļa ar taisnstūra kristālu centrā), kas nosaka infrasarkanā starojuma līmeni. Viss apkārt izstaro nelielu starojuma līmeni. Jo augstāka temperatūra, jo augstāks ir radiācijas līmenis. Sensors faktiski ir sadalīts divās daļās. Tas ir saistīts ar to, ka mums nav svarīgs starojuma līmenis, bet gan tieši kustības klātbūtne tās jutīguma zonā. Abas sensora daļas ir iestatītas tā, ka, ja viena puse uztver vairāk starojuma nekā otra, izejas signāls ģenerēs augstu vai zemu vērtību.

Pats modulis, uz kura ir uzstādīts kustības sensors, sastāv arī no papildu elektriskajām caurulēm: drošinātājiem, rezistoriem un kondensatoriem. Lielākā daļa lēto PIR sensoru izmanto lētas BISS0001 ("Micro Power PIR Motion Detector IC") mikroshēmas. Šī mikroshēma uztver ārēju starojuma avotu un veic minimālu signāla apstrādi, lai pārveidotu to no analogās uz digitālo formu.

Viens no šīs klases piroelektrisko sensoru pamata modeļiem izskatās šādi:

Jaunākiem PIR sensoru modeļiem ir papildu izejas papildu konfigurācijai un iepriekš instalēti signāla, strāvas un zemējuma savienotāji:

PIR sensori ir lieliski piemēroti projektiem, kuriem nepieciešams noteikt personas klātbūtni vai neesamību noteiktā darbvietā. Papildus iepriekš uzskaitītajām šādu sensoru priekšrocībām tiem ir liela jutības zona. Tomēr, lūdzu, ņemiet vērā, ka piroelektriskie sensori nesniegs jums informāciju par to, cik cilvēku ir apkārt un cik tuvu viņi atrodas sensoram. Turklāt viņi var strādāt ar mājdzīvniekiem.

Vispārīga tehniskā informācija

Šīs specifikācijas attiecas uz PIR sensoriem, kas tiek pārdoti Adafruit veikalā. Līdzīgu sensoru darbības princips ir līdzīgs, lai gan tehniskās specifikācijas var atšķirties. Tāpēc pirms darba ar PIR sensoru pārbaudiet tā datu lapu.

Forma: taisnstūris;
Cena: ap $10.00 veikalā Adafruit;
Izejas signāls: digitālais impulss augsts (3 V), ja ir kustība, un digitālais signāls zems, ja nav kustības. Impulsa garums ir atkarīgs no paša moduļa rezistoriem un kondensatoriem un dažādos sensoros ir atšķirīgs;
Jutības diapazons: līdz 6 metriem. Skata leņķis 110° x 70°;
Barošana: 3V - 9V, bet labākais variants ir 5 volti;

>Lai pasūtītu no Aliexpress:

Piroelektrisko (PIR) kustības sensoru darbības princips

PIR sensori nav tik vienkārši, kā varētu šķist no pirmā acu uzmetiena. Galvenais iemesls ir lielais mainīgo lielumu skaits, kas ietekmē tā ieejas un izejas signālus. Lai izskaidrotu PIR sensoru darbības pamatus, mēs izmantojam tālāk redzamo attēlu.

Piroelektriskais kustības sensors sastāv no divām galvenajām daļām. Katrā daļā ir īpašs materiāls, kas ir jutīgs pret infrasarkano starojumu. Šajā gadījumā lēcas īpaši neietekmē sensora darbību, tāpēc mēs redzam divas visa moduļa jutīguma zonas. Kad sensors atrodas miera stāvoklī, abi sensori nosaka vienādu starojuma daudzumu. Piemēram, tas var būt telpas vai āra vides starojums. Kad siltasiņu objekts (cilvēks vai dzīvnieks) iet garām, tas šķērso pirmā sensora jutīguma zonu, kā rezultātā PIR sensora modulī tiek ģenerētas divas dažādas starojuma vērtības. Kad persona atstāj pirmā sensora jutīguma zonu, vērtības tiek izlīdzinātas. Tiek reģistrētas abu sensoru rādījumu izmaiņas un izejā tiek ģenerēti AUGSTI vai ZEMI impulsi.

PIR sensora dizains

PIR sensora jutīgie elementi ir uzstādīti metāla hermētiskā korpusā, kas pasargā no ārējiem trokšņiem, temperatūras izmaiņām un mitruma. Taisnstūris centrā ir izgatavots no materiāla, kas pārraida infrasarkano starojumu (parasti materiāls, kura pamatā ir silikons). Aiz šīs plāksnes ir divi jutīgi elementi.

Attēls no Murata datu lapas:

Attēls no RE200B datu lapas:

Attēlā no RE200B datu lapas ir parādīti divi jutīgi elementi:

Augšējā attēlā parādīta iekšējā savienojuma shēma.

lēcas

Infrasarkanie kustības sensori pēc savas struktūras ir gandrīz identiski. Galvenās atšķirības ir jutība, kas ir atkarīga no jutīgo elementu kvalitātes. Šajā gadījumā optika spēlē nozīmīgu lomu.

Augšējā attēlā parādīts plastmasas objektīva piemērs. Tas nozīmē, ka sensora jutības diapazons sastāv no diviem taisnstūriem. Bet, kā likums, mums ir jānodrošina lieli skata leņķi. Lai to izdarītu, varat izmantot objektīvus, kas ir līdzīgi kamerās izmantotajiem. Šajā gadījumā kustības sensora objektīvam jābūt mazam, plānam un izgatavotam no plastmasas, lai gan tas rada mērījumiem troksni. Tāpēc lielākā daļa PIR sensoru izmanto Fresnel lēcas (attēls no Sensors Magazine):

Fresnel lēcas koncentrē starojumu, ievērojami paplašinot piro sensoru jutības diapazonu (attēls no BHlens.com)

Attēls no Cypress piezīmes 2105:

Tagad mums ir daudz lielāks jutīguma diapazons. Tajā pašā laikā mēs atceramies, ka mums ir divi jutīgi elementi un mums ir vajadzīgi ne tik daudz divi lieli taisnstūri, cik liels skaits mazu jutīguma zonu. Lai to izdarītu, objektīvs ir sadalīts vairākās sadaļās, no kurām katra ir atsevišķs Fresnel objektīvs.

Zemāk esošajā attēlā varat redzēt atsevišķas sadaļas - Fresnel lēcas:

Šajā makrouzņēmumā ievērojiet, ka atsevišķu objektīvu faktūra ir atšķirīga:

Rezultātā veidojas vesels jutīgu zonu kopums, kas savstarpēji mijiedarbojas.

Attēli no NL11NH datu lapas:

Zemāk ir vēl viens zīmējums. Spilgtāks, bet mazāk informatīvs. Ņemiet vērā arī to, ka lielākajai daļai sensoru ir 110 grādu redzes lauks, nevis 90.

Attēls no IR-TEC:

PIR kustības sensora savienojums

Lielākajai daļai infrasarkano staru kustības sensoru moduļu aizmugurē ir trīs savienotāji. Izvads var atšķirties, tāpēc pārbaudiet to pirms pievienošanas! Parasti blakus savienotājiem tiek izgatavoti atbilstoši uzraksti. Viens savienotājs iet uz zemi, otrs dod mūs interesējošo signālu no sensoriem, trešais - zeme. Barošanas spriegums parasti ir 3-5 volti līdzstrāvas. Tomēr dažreiz ir sensori ar barošanas spriegumu 12 volti. Dažiem lieliem sensoriem nav atsevišķas signāla tapas. Tā vietā tiek izmantots relejs ar zemējumu, jaudu un diviem slēdžiem.

Ierīces prototipam, kurā tiek izmantots infrasarkano staru kustības sensors, ir ērti izmantot shēmas plati, jo lielākajai daļai šo moduļu ir trīs savienotāji, kuru attālums ir precīzi aprēķināts maizes paneļa caurumiem.

Mūsu gadījumā sarkanais kabelis atbilst jaudai, melns zemei un dzeltens signālam. Nepareizi pievienojot kabeļus, sensors neizdosies, taču tas nedarbosies.

PIR kustības sensora pārbaude

Samontējiet ķēdi atbilstoši iepriekš redzamajam attēlam. Rezultātā, PIR sensoram konstatējot kustību, izejā tiks ģenerēts HIGH signāls, kas atbilst 3,3 V, un iedegsies gaismas diode.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka piroelektriskajam sensoram ir "jāstabilizējas". Ievietojiet baterijas un pagaidiet 30-60 sekundes. Šajā laikā gaismas diode var mirgot. Pagaidiet, līdz mirgošana beidzas, un jūs varat sākt vicināt rokas un staigāt apkārt sensoram, vērojot, kā iedegas LED!

Sensora restartēšanas iestatījums

Piroelektriskajam kustības sensoram ir vairākas tinktūras. Vispirms apskatīsim "restartēt".

Pēc pievienošanas skatiet moduļa aizmuguri. Augšējā kreisajā stūrī L ir jāuzstāda savienotāji, kā parādīts attēlā zemāk.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka, izmantojot šo savienojuma opciju, gaismas diode nedeg pastāvīgi, bet ieslēdzas un izslēdzas, kad pārvietojaties tās tuvumā. Šī ir opcija “neatkārtoti aktivizēties”.

Tagad iestatiet savienotāju pozīcijā H. Pēc pārbaudes izrādīsies, ka gaismas diode deg pastāvīgi, ja kāds pārvietojas sensora jutīguma zonā. Šis ir restartēšanas režīms.

Tālāk redzamais attēls ir no BISS0001 sensora datu lapas:

Vairumā gadījumu labāks ir "restartēšanas" režīms (savienotājs atrodas pozīcijā H, kā parādīts attēlā zemāk).

Jutības iestatīšana

Daudziem infrasarkanajiem kustības sensoriem, tostarp no Adafruit, ir mazs potenciometrs, lai pielāgotu jutību. Pagriežot potenciometru pulksteņrādītāja virzienā, sensors tiek palielināts.

Impulsa laika un laika maiņa starp impulsiem

Ja mēs ņemam vērā PIR sensorus, svarīgi ir divi "aizkavēšanās" laiki. Pirmo reizi -Tx: cik ilgi gaismas diode deg pēc kustības noteikšanas. Daudzos piroelektriskajos moduļos šis laiks tiek kontrolēts ar iebūvētu potenciometru. Otrais laika intervāls ir Ti: cik ilgi tiek garantēts, ka gaismas diode neiedegas, kad nebija kustības. Mainīt šo parametru nav tik vienkārši, šim nolūkam var būt nepieciešams lodāmurs.

Apskatīsim BISS datu lapu:

Adafruit sensoriem ir potenciometrs ar atzīmi TIME. Šis ir mainīgs rezistors ar 1 megaohm pretestību, kas tiek pievienots 10 kiloomu rezistoriem. Kondensatora C6 jauda ir 0,01 mikrofarads, tāpēc:

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

Kad Rtime potenciometrs ir pozīcijā "nulle" - pilnībā pretēji pulksteņrādītāja virzienam - (0 megaomi):

Tx = 24576 x (10 kΩ) x 0,01 uF = 2,5 sekundes (aptuveni) Kad Rtime katls ir pilnībā pagriezts pulksteņrādītāja virzienā (1 megaohm):

Tx = 24576 x (1010 kΩ) x 0,01 uF = 250 sekundes (aptuveni)

RTime vidējā pozīcijā laiks būs aptuveni 120 sekundes (divas minūtes). Tas ir, ja vēlaties izsekot objekta kustībai ar ātrumu reizi minūtē, pagrieziet potenciometru par 1/4 apgriezienu.

Vecākiem/citiem PIR sensoru modeļiem

Ja jūsu sensoram nav potenciometru, varat to pielāgot, izmantojot rezistorus.

Mūs interesē rezistori R10 un R9. Diemžēl ķīnieši zina, kā izdarīt daudz. Tai skaitā apmulsuši uzraksti. Augšējā attēlā parādīts piemērs, kas parāda, ka R9 ir sajaukts ar R17. Sekojiet savienojumam datu lapā. R10 ir savienots ar kontaktu 3, R9 ir savienots ar kontaktu 7.

Piemēram:

Tx ir = 24576 * R10 * C6 = ~ 1,2 sekundes

R10 = 4,7K un C6 = 10 nanofarādes

Ti = 24 * R9 * C7 = ~ 1,2 sekundes

R9 = 470K un C7 = 0,1 mikrofarads

Jūs varat mainīt aizkaves laiku, uzstādot dažādus rezistorus un kondensatorus.

PIR kustības sensora pievienošana Arduino

Uzrakstīsim programmu vērtību nolasīšanai no piroelektriskā kustības sensora. PIR sensora pievienošana mikrokontrolleram ir vienkārša. Sensors izvada digitālo signālu, tāpēc viss, kas jums jādara, ir nolasīt signālu HIGH (noteikta kustība) vai LOW (nav kustības) no Arduino tapas.

To darot, neaizmirstiet iestatīt savienotāju pozīcijā H!

Pieslēdziet sensoram 5 voltus. Zeme ir savienota ar zemi. Pēc tam savienojiet sensora signāla tapu ar Arduino digitālo tapu. Šajā piemērā tiek izmantota tapa 2.

Programma ir vienkārša. Faktiski tas uzrauga tapas 2 stāvokli. Proti: kāds signāls ir uz tā: LOW vai HIGH. Turklāt, mainoties tapas stāvoklim, tiek ievadīts ziņojums: notiek kustība vai tās nav.

* pārbaudiet PIR kustības sensoru

int ledPin = 13; // inicializējiet LED tapu

int inputPin = 2; // inicializējiet tapu, lai saņemtu signālu no piroelektriskā kustības sensora

int pirState = LOW; // startējiet programmu, pieņemot, ka kustība nenotiek

intval = 0; // mainīgais tapas stāvokļa nolasīšanai

pinMode(ledPin, OUTPUT); // pasludina LED kā IZJUMU

pinMode(inputPin, INPUT); // paziņot sensoru kā IEVADE

Serial.begin(9600);

val = digitalRead(inputPin); // nolasa vērtību no sensora

if (val == HIGH) ( // pārbaudiet, vai nolasītā vērtība ir HIGH

digitalWrite(ledPin, HIGH); // ieslēdziet LED

if (pirState == LOW) (

// mēs tikko iekļāvām

Serial.println("Kustība konstatēta!");

pirState=AUGSTS;

digitalWrite(ledPin, LOW); // izslēdziet LED

if (pirState == HIGH)(

// mēs to tikko izslēdzām

Serial.println("Kustība beigusies!");

// sērijas monitorā mēs parādām izmaiņas, nevis stāvokli

Neaizmirstiet, ka darbam ar piroelektrisko sensoru ne vienmēr ir nepieciešams mikrokontrolleris. Dažreiz jūs varat iztikt ar vienkāršu releju.

HC-SR501 kosmosa sensora pārskats

Kustības (vai klātbūtnes) sensora modulis HCSR501, kura pamatā ir piroelektriskais efekts, sastāv no 500 BP PIR sensora (1. att.) ar papildu elektrisko izolāciju uz BISS0001 mikroshēmas un Fresnel objektīva, ko izmanto, lai palielinātu skatīšanās rādiusu un pastiprinātu infrasarkano staru. signāls (2. att.). Modulis tiek izmantots, lai noteiktu infrasarkano starojumu izstarojošo objektu kustību. Moduļa sensora elements ir 500BP PIR sensors. Tās darbības princips ir balstīts uz piroelektrību. Tā ir elektriskā lauka parādīšanās kristālos, mainoties to temperatūrai.

Sensora darbību kontrolē BISS0001 mikroshēma. Uz tāfeles ir divi potenciometri, ar pirmā palīdzību tiek iestatīts objekta noteikšanas attālums (no 3 līdz 7 m), ar otro palīdzību - aizkave pēc pirmās sensora darbības (5 - 300). sek). Modulim ir divi režīmi - L un H. Darba režīms tiek iestatīts, izmantojot džemperi. L režīms ir viens darbības režīms, kad tiek uztverts kustīgs objekts, OUT izejā tiek iestatīts augsts signāla līmenis otrā potenciometra iestatītajam aizkaves laikam. Šajā laikā sensors nereaģē uz kustīgiem objektiem. Šo režīmu var izmantot drošības sistēmās, lai sniegtu trauksmes signālu sirēnai. H režīmā sensors tiek aktivizēts katru reizi, kad tiek konstatēta kustība. Šo režīmu var izmantot, lai ieslēgtu apgaismojumu. Kad modulis ir ieslēgts, tas tiek kalibrēts, kalibrēšanas ilgums ir aptuveni viena minūte, pēc kura modulis ir gatavs darbam. Uzstādiet sensoru tālāk no atklātiem gaismas avotiem.

Attēls 1. PIR sensors 500BP

2. attēls. Freneļa lēca

Specifikācijas HC-SR501

Barošanas spriegums: 4,5-20V
Strāvas patēriņš: 50 mA
Izejas spriegums OUT: HIGH - 3,3 V, LOW - 0 V
Noteikšanas intervāls: 3-7m
Aizkaves ilgums pēc izšaušanas: 5 - 300 sek
Skata leņķis līdz 120
Bloķēšanas laiks līdz nākamajam mērījumam: 2,5 sek.
Darbības režīmi: L - viena darbība, H - darbība katrā notikumā
Darba temperatūra -20 līdz +80C
Izmēri 32x24x18 mm

Infrasarkanā kustības sensora pievienošana Arduino

Modulim ir 3 izejas (3. att.):

VCC - barošanas avots 5-20 V;
GND - zemējums;
OUT - digitālā izeja (0-3.3V).

3. attēls. Tapas piešķiršana un HC-SR501 iestatīšana

Savienosim HC-SR501 moduli ar Arduino plati (Savienojuma diagramma 4. att.) un uzrakstīsim vienkāršu skici, kas signalizē ar skaņas signālu un ziņojumu seriālajam portam, kad tiek konstatēts kustīgs objekts. Lai labotu mikrokontrollera trigerus, mēs izmantosim ārējos pārtraukumus ieejā 2. Šis ir int0 pārtraukums.

4. attēls. Savienojuma shēma HC-SR501 moduļa savienošanai ar Arduino plati

Augšupielādēsim skici no 1. saraksta uz Arduino plati un redzēsim, kā sensors reaģē uz šķēršļiem (skat. 5. attēlu). Iestatiet moduli darba režīmā L. 1. saraksts // Skice kustības/klātbūtnes sensora HC-SR501 pārskatam // vietne // kontakts sensora izejas pievienošanai #define PIN_HCSR501 2 // trigger flag Būla karogsHCSR501=false; // skaļruņa savienojuma tapa int soundPin=9; // skaņas signāla frekvence int freq=587; void setup() ( // inicializēt seriālo portu Serial.begin(9600); // sākt pārtraukumu apstrādi int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); ) void loop() ( if (flagHCSR501 == true) (// Ziņojums uz seriālo portu Serial.println("Uzmanību!!!"); // skaņas signāls 5 sec. signālam(soundPin,freq,5000); // atiestatīt karogu flagHCSR501 = false; ) ) // apstrādājiet pārtraukumu void intHCSR501() ( // sensora sprūda karoga iestatīšana flagHCSR501 = true; )

5. attēls Sērijas monitora izvade

Izmantojot potenciometrus, mēs eksperimentējam ar signāla ilgumu pie OUT izejas un sensora jutīgumu (objekta fiksācijas attālumu).

Lietošanas piemērs

Izveidosim piemēru sms sūtīšanai, kad tiek iedarbināts kustības/klātbūtnes sensors aizsargātā objektā. Lai to izdarītu, mēs izmantosim GPS/GPRS vairogu. Mums būs nepieciešama šāda informācija:

arduino uno dēlis
GSM/GPRS vairogs
npn tranzistors, piemēram, C945
rezistors 470 omi
skaļrunis 8 omi 1W
vadi

Saliksim savienojuma shēmu saskaņā ar att. 6.

6. attēls. Savienojuma shēma

Kad sensors tiek iedarbināts, mēs izsaucam procedūru sms nosūtīšanai ar īsziņu Pievērsiet uzmanībuakcija!!! uz TELEFONA numuru. Skices saturs parādīts 2. sarakstā. GSM/GPRS vairogs sms sūtīšanas režīmā patērē līdz 2 A, tāpēc izmantojam ārējo 12V 2A barošanas avotu. 2. saraksts // 2. skice kustības/klātbūtnes sensora HC-SR501 pārskatam // īsziņu sūtīšana, kad sensors ir iedarbināts // vietne // kontakts sensora izejas pievienošanai #define PIN_HCSR501 2 // trigger flag Būla karogsHCSR501 false; // skaļruņa savienojuma tapa int soundPin=9; // skaņas signāla frekvence int freq=587; // Programmatūras sērijas bibliotēka #include // tālruņa numurs sms sūtīšanai #define PHONE "+79034461752" // Pins for SoftwareSerial (jums var būt 2,3) SoftwareSerial GPRS(7, 8); void setup() ( // seriālā porta inicializācija Serial.begin(9600); // pārtraukumu apstrādes sākšana int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); // lai sazinātos ar GPG/GPRS vairogu GPRS.begin(19200 ); ) void loop() ( if (flagHCSR501 == true) (// Ziņojums seriālajam portam Serial. println("Uzmanību!!!"); // skaņas signāls 5 sekunžu signāls (soundPin, freq, 5000); // sūtīt īsziņas SendSMS(); // atiestatīt trigera karogu flagHCSR501 = false; ) ) // pārtraukt apstrādi spēkā neesošs intHCSR501() ( // sensora sprūda karoga iestatīšana flagHCSR501 = true; ) // apakšprogramma īsziņu sūtīšanai void SendSMS() ( // AT komandas teksta režīma iestatījumi GPRS.print("AT+CMGF=1\r"); delay(100); // tālruņa numurs GPRS.print("AT + CMGS = \""); GPRS.print(PHONE); GPRS. println("\""); delay(200); // GPRS ziņojums. println("Uzmanību!!!"); delay(200); // ASCII kods ctrl+z – GPRS pārraides beigas. println((char) 26); aizkave (200); GPRS.println(); )