Arduino, датчик движения и релейный модуль

Про датчик движения и подключение его к Arduino

Всем привет, сегодня мы рассмотрим устройство под названием датчик движения. Многие из нас слышали об этой штуке, кто то даже имел дело с этим устройством. Что же такое датчик движения? Попробуем разобраться, итак:

Датчик движения, или датчик перемещения – устройство (прибор) обнаруживающий перемещение каких либо объектов. Очень часто эти устройства, используются в системах охраны, сигнализации и мониторинга.

Форм факторов этих датчиков существует великое множество, но мы рассмотрим именно модуль датчика движения для подключения к платам Arduino, и именно от фирмы RobotDyn.

Почему именно этой фирмы? Я не хочу заниматься рекламой этого магазина и его продукции, но именно продукция данного магазина была выбрана в качестве лабораторных образцов благодаря качественной подаче своих изделий для конечного потребителя. Итак, встречаем – датчик движения(PIR Sensor) от фирмы RobotDyn:

Эти датчики малы по габаритам, потребляют мало энергии и просты в использовании. Кроме того – датчики движения фирмы RobotDyn имеют еще и маркированные шелкографией контакты, это конечно мелочь, но очень приятная.

Ну а тем кто использует такие же датчики, но только других фирм, не стоит беспокоиться – все они имеют одинаковый функционал, и даже если не промаркированы контакты, то цоколёвку таких датчиков легко найти в интернете.

Основные технические характеристики датчика движения(PIR Sensor):

Зона работы датчика: от 3 до 7 метров

Угол слежения: до 110о

Рабочее напряжение: 4,5…6 Вольт

Потребляемый ток: до 50мкА

Примечание: Стандартный функционал датчика можно расширить, подключив на пины IN и GND датчик освещенности, и тогда датчик движения будет срабатывать только в темноте.

Инициализация устройства.

При включении, датчику требуется почти минута для инициализации. В течение этого периода, датчик может давать ложные сигналы, это следует учесть при программировании микроконтроллера с подключенным к нему датчиком, или в цепях исполнительных устройств, если подключение производится без использования микроконтроллера.

Угол и область обнаружения.

Угол обнаружения(слежения) составляет 110 градусов, диапазон расстояния обнаружения от 3 до 7 метров, иллюстрация ниже показывает всё это:

Регулировка чувствительности(дистанции обнаружения) и временной задержки.

На приведённой ниже таблице показаны основные регулировки датчика движения, слева находится регулятор временной задержки соответственно в левом столбце приведено описание возможных настроек. В правом столбце описание регулировок расстояния обнаружения.

Подключение датчика:

PIR Sensor[PIN GND] – Arduino Nano[PIN GND]
PIR Sensor[PIN 5V] – Arduino Nano[PIN 5V]
PIR Sensor[PIN OUT] – Arduino Nano[PIN A0]
PIR Sensor[PIN IN] – для датчика освещенности
PIR Sensor[PIN GND] – для датчика освещенности

Типичная схема подключения дана на схеме ниже, в нашем случае датчик показан условно с тыльной стороны и подключен к плате Arduino Nano.

Скетч демонстрирующий работу датчика движения(используем программу Serial Monitor Pro):

/* * PIR Sensor[PIN GND] -> Arduino Nano[PIN GND] * PIR Sensor[PIN 5V] -> Arduino Nano[PIN 5V] * PIR Sensor[PIN OUT] -> Arduino Nano[PIN A0] */ void setup() { //Установить соединение с монитором порта Serial.begin(9600); } void loop() { //Считываем пороговое значение с порта А0 //обычно оно выше 500 если есть сигнал if(analogRead(A0) > 500) { //Сигнал с датчика движения Serial.println(“Есть движение !!!”); } else { //Нет сигнала Serial.println(“Всё тихо…”); } }

Скетч является обычной проверкой работы датчика движения, в нём есть много недостатков, таких как:

Возможные ложные срабатывания, датчику необходима самоинициализация в течение одной минуты.
Жесткая привязка к монитору порта, нет выходных исполнительных устройств(реле, сирена, светоиндикация)
Слишком короткое время сигнала на выходе датчика, при обнаружении движения необходимо программно задержать сигнал на более долгий период времени.

Усложнив схему и расширив функционал датчика, можно избежать вышеописанных недостатков. Для этого потребуется дополнить схему модулем реле и подключить обычную лампу на 220 вольт через данный модуль. Сам же модуль реле будет подключен к пину 3 на плате Arduino Nano. Итак принципиальная схема:

Теперь пришло время немного усовершенствовать скетч, которым проверялся датчик движения.

Именно в скетче, будет реализована задержка выключения реле, так как сам датчик движения имеет слишком короткое время сигнала на выходе при срабатывании. Программа реализует 10-ти секундную задержку при срабатывании датчика.

При желании это время можно увеличить или уменьшить, изменив значение переменной DelayValue . Ниже представлен скетч и видео работы всей собранной схемы:

/* * PIR Sensor[PIN GND] -> Arduino Nano[PIN GND] * PIR Sensor[PIN 5V] -> Arduino Nano[PIN 5V] * PIR Sensor[PIN OUT] -> Arduino Nano[PIN A0] * Relay Module[PIN IN] -> Arduino Nano[PIN 3] */ //relout – пин(выходной сигнал) для модуля реле const int relout = 3; //prevMillis – переменная для хранения времени предидущего цикла сканирования программы //interval – временной интервал для отсчета секунд до выключения реле unsigned long prevMillis = 0; int interval = 1000; //DelayValue – период в течение которого реле удерживается во включенном состоянии int DelayValue = 10; //initSecond – Переменная итерации цикла инициализации int initSecond = 60; //countDelayOff – счетчик временных интервалов static int countDelayOff = 0; //trigger – флаг срабатывания датчика движения static bool trigger = false; void setup() { //Стандартная процедура инициализации порта на который подключен модуль реле //ВАЖНО!!! – чтобы модуль реле оставался в первоначально выключенном состоянии //и не срабатывал при инициализации, нужно записать в порт входа/выхода //значение HIGH, это позволит избежать ложных “перещелкиваний”, и сохранит //состояние реле таким, каким оно было до включения всей схемы в работу pinMode(relout, OUTPUT); digitalWrite(relout, HIGH); //Здесь всё просто – ждем когда закончатся 60 циклов(переменная initSecond) //продолжительностью в 1 секунду, за это время датчик “самоинициализируется” 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) { //Установить флаг срабатывания датчика движения if(!trigger) { trigger = true; } } //Пока флаг срабатывания датчика движения установлен while(trigger) { //Выполнять следующие инструкции //Сохранить в переменной currMillis //значение миллисекунд прошедших с момента начала //выполнения программы unsigned long currMillis = millis(); //Сравниваем с предидущим значением миллисекунд //если разница больше заданного интервала, то: if(currMillis – prevMillis > interval) { //Сохранить текущее значение миллисекунд в переменную prevMillis prevMillis = currMillis; //Проверяем счетчик задержки сравнивая его со значением периода //в течение которого реле должно удерживаться во включенном //состоянии if(countDelayOff >= DelayValue) { //Если значение сравнялось, то: //сбросить флаг срабатывания датчика движения trigger = false; //Обнулить счетчик задержки countDelayOff = 0; //Выключить реле digitalWrite(relout, HIGH); //Прервать цикл break; } else { //Если значение всё еще меньше, то //Инкрементировать счетчик задержки на единицу countDelayOff ++; //Удерживать реле во включенном состоянии digitalWrite(relout, LOW); } } } }

В программе присутствует конструкция:

unsigned long prevMillis = 0;

int interval = 1000;

…

unsigned long currMillis = millis();

if(currMillis – prevMillis > interval)

{

prevMillis = currMillis;

….

// Наши операции заключенные в тело конструкции

….

}

Чтобы внести ясность, было решено отдельно прокомментировать эту конструкцию. Итак, данная конструкция позволяет выполнить как бы параллельную задачу в программе. Тело конструкции срабатывает примерно раз в секунду, этому способствует переменная interval.

Сначала, переменной currMillis присваивается значение возвращаемое при вызове функции millis(). Функция millis() возвращает количество миллисекунд прошедших с начала программы.

Если разница currMillis – prevMillis больше чем значение переменной interval то это означает, что уже прошло более секунды с начала выполнения программы, и нужно сохранить значение переменной currMillis в переменную prevMillis затем выполнить операции заключенные в теле конструкции.

Если же разница currMillis – prevMillis меньше чем значение переменной interval, то между циклами сканирования программы еще не прошло секунды, и операции заключенные в теле конструкции пропускаются.

Ну и в завершение статьи видео от автора:

Источник: http://arduino.on.kg/podklyuchenie-datchika-dvizheniya-k-Arduino

Arduino, датчик движения и релейный модуль

Как-то решил создать автоматическое освещение в туалете, надоело постоянно включать/выключать свет.

Что нам для этого понадобится?

Arduino (используется в качестве программатора ASP).
Релейный модуль.
Датчик движения.
Микроконтроллер ATtiny13.

Сразу хочу пояснить, датчик движения используется HC-SR501. Сам по себе он представляет законченное устройство, которое на выходе выдает логическую единицу если кто-то движется и ноль если движения нет. У себя на плате датчик имеет два переменных резистора: один регулирует частоту срабатывания а другой дальность срабатывания.На рисунке 1 показан сам датчик.

Рисунок 1 – Внешний вид датчика HC-SR50.

Режим работы Режим работы модуля задается перемычкой.

Всего два режима – режим H и режим L. Выбирается перемычкой.

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

Правда на моей версии датчика перемычка припаяна не была, а место под нее было рисунок 2.

Рисунок 2 – Вид сзади датчика движения, красным цветом показано где должна быть перемычка.

Технические характеристики Напряжение питания: 4,5В – 20В Ток потребления: Плата пропали все платы и появились микроконтроллеры. И когда я попытался запрограммировать у меня среда начала ругаться. Тогда я решил залить прошивку в МК при помощи программы AVR Burn-O-Mat т.к. у нее графический удобный интерфейс.

Как прошить мк при помощи AVR Burn-O-Mat читаем тут.

Как получить .hex файл из Ардуино читаем тут

При срабатывании датчика движения будет подаваться единица на релейный модуль который будет включать свет, на рисунке 3 сам модуль.

Рисунок 3 – Релейный модуль

После того как мы научились прошивать МК из среды Ардуино, перейдем к написанию прошивки к датчику движения.

Код программы:

int led = 3;
int sensor = 4; // the setup routine runs once when you press reset:
void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); pinMode(sensor, INPUT);
} // the loop routine runs over and over again forever:
void loop() { digitalWrite(led, LOW); if (digitalRead(sensor)) { digitalWrite(led, HIGH); delay(30000); if (digitalRead(sensor)) { digitalWrite(led, HIGH); delay(15000); } delay(10000); } else digitalWrite(led, LOW);
}

Путем регулировки переменным резистором времени срабатывания можно добиться такого состояния когда время опроса датчика движения не будет совпадать с временем простоя датчика.

Ниже привожу фотки устройства.

Эксперименты со светодиодом:

Подключил релейный модуль:

Прикрепленные файлы:

Источник: http://cxem.net/arduino/arduino116.php

Ардуино: инфракрасный датчик движения, ПИР

Тема сегодняшнего урока — датчик движения на основе пироэлектрического эффекта (PIR, passive infrared motion sensor).

Такие датчики часто используются в охранных системах и в быту для обнаружения движения в помещении. Например, на принципе детектирования движения основано автоматическое включение света в подъезде или в ванной.

Пироэлектрические датчики достаточно простого устроены, недороги и неприхотливы в установке и обслуживании.

Кстати сказать, существуют и другие способы детектирования движения. Сегодня всё чаще используют системы компьютерного зрения для распознавания объектов и траектории их перемещения. В тех же охранных системах применяются лазерные детекторы, которые дают тревожный сигнал при пересечении луча. Также используются тепловизионные датчики, способные определить движение только живых существ.

1. Принцип действия пироэлектрических датчиков движения

Пироэлектрики — это диэлектрики, которые создают электрическое поле при изменении их температуры. На основе пироэлектриков делают датчики измерения температуры, например, LHI778 или IRA-E700.

Каждый такой датчик содержит два чувствительных элемента размером 1×2 мм, подключенных с противоположной полярностью.

И как мы увидим далее, наличие именно двух элементов поможет нам детектировать движение.

Вот так выглядит датчик IRA-E700 компании Murata.

На этом уроке мы будем работать с датчиком движения HC-SR501, в котором установлен один такой пироэлектрический датчик. Сверху пироэлектрик окружен полусферой, разбитой на несколько сегментов. Каждый сегмент этой сферы представляет собой линзу, которая фокусирует тепловое излучение на разные участки ПИР-датчика. Часто в качестве линзы используют линзу Френеля.

Принцип работы датчик движения следующий. Предположим, что датчик установлен в пустой комнате. Каждый чувствительный элемент получает постоянную дозу излучения, а значит и напряжение на них имеет постоянное значение (левый рисунок).

Как только в комнату заходит человек, он попадает сначала в зону обзора первого элемента, что приводит к появлению положительного электрического импульса на нем (центральный рисунок).

Человек движется, и его тепловое излучение через линзы попадает уже на второй PIR-элемент, который генерирует отрицательный импульс. Электронная схема датчика движения регистрирует эти разнонаправленные импульсы и делает выводы о том, что в поле зрения датчика попал человек. На выходе датчика генерируется положительный импульс (правый рисунок).

2. Настройка HC-SR501

На этом уроке мы будем использовать модуль HC-SR501. Этот модуль очень распространен и применяется во множестве DIY проектов в силу своей дешевизны.

У датчика имеется два переменных резистора и перемычка для настройки режима. Один из потенциометров регулирует чувствительность прибора. Чем она больше, тем дальше «видит» датчик. Также чувствительность влияет на размер детектируемого объекта. К примеру, можно исключить из срабатывания собаку или кошку.

Второй потенциометр регулирует время срабатывания T. Если датчик обнаружил движение, он генерирует на выходе положительный импульс длиной T.

Наконец, третий элемент управления — перемычка, которая переключает режим датчика. В положении L датчик ведет отсчет Т от самого первого срабатывания.

Допустим, мы хотим управлять светом в ванной комнате. Зайдя в комнату, человек вызовет срабатывание датчика, и свет включится ровно на время Т.

По окончании периода, сигнал на выходе вернется в исходное состояние, и датчик будет дать следующего срабатывания.

В положении H датчик начинает отсчет времени T каждый раз после обнаружения движения. Другими словами, любое шевеление человека вызовет обнуление таймера отсчета Т. По-умолчанию, перемычка находится в состоянии H.

3. Подключение HC-SR501 к Ардуино Уно

Для соединения с микроконтроллером или напрямую с реле у HC-SR501 имеется три вывода. Подключаем их к Ардуино по следующей схеме:

HC-SR501	GND	VCC	OUT
Ардуино Уно	GND	+5V	2

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Программа

Как уже было сказано, цифровой выход датчика HC-SR501 генерирует высокий уровень сигнала при срабатывании. Напишем простую программу, которая будет отправлять в последовательный порт «1» если датчик увидел движение, и «0» в противном случае.

const int movPin = 2 void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(movPin, INPUT); } void loop(){ int val = digitalRead(movPin); Serial.println(val); delay(100); }

Загружаем программу на Ардуино и проверяем работу датчика. Можно покрутить настройки датчика и посмотреть как это отразится на его работе.

4. Управление светом на основе датчика движения

Следующий шаг — система автоматического включения света. Для того, чтобы управлять освещением в помещении, нам потребуется добавить в цепь реле.

Будем использовать модуль реле с защитой на основе опторазвязки, о котором мы уже писали в одном и уроков (урок про реле).

Внимание! Данная схема зажигает лампу от сети 220 Вольт. Рекомендуется семь раз проверить все соединения, прежде чем соединять схему с бытовой электросетью.

Принципиальная схема

Внешний вид макета

Программа

Теперь напишем программу, которая будет при срабатывании датчика включать реле, а следовательно и освещение в комнате.

const int movPin = 2; const int relPin = 3; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(movPin, INPUT); pinMode(relPin, OUTPUT); } void loop(){ int val = digitalRead(movPin); if (val) digitalWrite(relPin, HIGH); else digitalWrite(relPin, LOW); }

Загружаем программу на Ардуино, аккуратно подключаем схему к бытовой сети и проверяем работу датчика.

Заключение

Датчики движения окружают нас повсюду. Благодаря охранным системам, их можно встретить практически в каждом помещении. Как мы выяснили, они очень просты в использовании и могут быть легко интегрированы в любой проект на Ардуино или Raspberry Pi.

Вот несколько ситуаций и мест, где может пригодиться датчик движения:

автоматическое включение света в подъезде дома, в ванной комнате и туалете, перед входной дверью в помещение;
сигнализация в помещении и во дворе;
автоматическое открывание дверей;
автоматическое включение охранной видеокамеры.

Как уже говорилось в самом начале, существуют и другие способы детектирования движения. О них мы поговорим на следующих уроках!

Источник: http://robotclass.ru/tutorials/arduino-ir-motion-sensor/

Датчик движения ардуино

Датчик движения ардуино позволяет отследить перемещение в закрытой зоне объектов, излучающих тепло (люди, животные). Такие системы часто применяют в бытовых условиях, например, для включения освещения в подъезде.

В этой статье мы рассмотрим подключение в проектах ардуино PIR-сенсоров: пассивных инфракрасных датчиков или пироэлектрических сенсоров, которые реагируют на движение.

Малые габариты, низкая стоимость, простота эксплуатации и отсутствие сложностей в подключении позволяет использовать такие датчики в системах сигнализации разного типа.

Описание датчика движения ардуино

Конструкция ПИР датчика движения не очень сложна – он состоит из пироэлектрического элемента, отличающегося высокой чувствительностью (деталь цилиндрической формы, в центре которой расположен кристалл) к наличию в зоне действия определенного уровня инфракрасного излучения. Чем выше температура объекта, тем больше излучение.

Сверху PIR-датчика устанавливается полусфера, разделенная на несколько участков (линз), каждый из которых обеспечивает фокусировку излучения тепловой энергии на различные сегменты датчика движения.

Чаще всего в качестве линзы применяют линзу Френеля, которая за счет концентрации теплового излучения позволяет расширить диапазон чувствительности инфракрасного датчика движения Ардуино.

PIR-sensor конструктивно разделен на две половины. Это обусловлено тем, что для устройства сигнализации важно именно наличие движения в зоне чувствительности, а не сам уровень излучения. Поэтому части установлены таким способом, что при улавливании одной большего уровня излучения, на выход будет подаваться сигнал со значением high или low.

Основными техническими характеристиками датчика движения Ардуино являются:

Зона обнаружения движущихся объектов составляет от 0 до 7 метров;
Диапазон угла слежения — 110°;
Напряжение питания – 4.5-6 В;
Рабочий ток – до 0.05 мА;
Температурный режим – от -20° до +50°С;
Регулируемое время задержки от 0.3 до 18 с.

Модуль, на котором установлен инфракрасный датчик движения включает дополнительную электрическую обвязку с предохранителями, резисторами и конденсаторами.

Принцип работы датчика движения на Arduino следующий:

Когда устройство установлено в пустой комнате, доза излучения, получаемая каждым элементом постоянна, как и напряжение;
При появлении в комнате человека, он первым делом попадает в зону обозрения первого элемента, на котором появляется положительный электрический импульс;
Когда человек перемещается по комнате, вместе с ним перемещается и тепловое излучение, которое попадает уже на второй сенсор. Этот PIR-элемент генерирует уже отрицательный импульс;
Разнонаправленные импульсы регистрируются электронной схемой датчика, которая делает вывод, что в поле зрения Pir-sensor Arduino находится человек.

Для надежной защиты от внешних шумов, перепадов температуры и влажности, элементы Pir-датчика на Arduino устанавливаются в герметичный металлический корпус. На верхней части корпуса по центру находится прямоугольник, выполненный из материала, который пропускает инфракрасное излучение (чаще всего на основе силикона). Чувствительные элементы устанавливаются за пластиной.

Схема подключения датчика движения к Ардуино

Подключение Pir-датчика к Ардуино выполнить не сложно. Чаще всего модули с сенсорами движения оснащены тремя коннекторами на задней части. Распиновка каждого устройства зависит от производителя, но чаще всего возле выходов есть соответствующие надписи.

Поэтому, прежде чем выполнить подключение датчика к Arduino необходимо ознакомиться с обозначениями. Один выход идет к земле (GND), второй – обеспечивает выдачу необходимого сигнала с сенсоров (+5В), а третий является цифровым выходом, с которого снимаются данные.

Подключение Pir-сенсора:

«Земля» – на любой из коннекторов GND Arduino;
Цифровой выход – на любой цифровой вход или выход Arduino;
Питание – на +5В на Arduino.

Схема подключения инфракрасного датчика к Ардуино представлена на рисунке.

Пример программы

Скетч представляет собой программный код, который помогает проверить работоспособность датчика движения после его включения. В самом простом его примере есть множество недостатков:

Вероятность ложных срабатываний, за счет того, что для самоинициализации датчика требуется одна минута;
Отсутствие выходных устройств исполнительного типа – реле, сирены, светоиндикации;
Короткий временной интервал сигнала на выходе сенсора, который необходимо на программном уровне задержать, в случае появления движения.

Указанные недостатки устраняются при расширении функционала датчика.

Скетч самого простого типа, который может быть использован в качестве примера работы с датчиком движения на Arduino, выглядит таким образом:

#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)); //Если обнаружили движение if (pirVal) { digitalWrite(PIN_LED, HIGH); Serial.println(“Motion detected”); delay(2000); } else { //Serial.print(“No motion”); digitalWrite(PIN_LED, LOW); }
}

Возможные варианты проектов с применением датчика

Пир-датчики незаменимы в тех проектах, где главной функцией сигнализации является определение нахождения или отсутствия в пределах определенного рабочего пространства человека. Например, в таких местах или ситуациях, как:

Включение света в подъезде или перед входной дверью автоматически, при появлении в нем человека;
Включение освещения в ванной комнате, туалете, коридоре;
Срабатывание сигнализации при появлении человека, как в помещении, так и на придомовой территории;
Автоматическое подключение камер слежения, которыми часто оснащаются охранные системы.

Пир-сенсоры просты в эксплуатации и не вызывают сложностей при подключении, имеют большую зону чувствительности и также могут быть с успехом интегрированы в любой из программных проектов на Ардуино.

Но следует учитывать, что они не имеют технической возможности предоставить информацию о том, сколько объектов находится в зоне действия, и как близко они расположены к датчику, а также могут срабатывать на домашних питомцев.

Источник: https://ArduinoMaster.ru/datchiki-arduino/arduino-datchik-dvizheniya/

Пироэлектрический инфракрасный (PIR) датчик движения и Arduino

PIR (пассивные инфракрасные датчики) сенсоры позволяют улавливать движение.

Очень часто используются в системах сигнализации. Эти датчики малые по габаритам, недорогие, потребляют мало энергии, легки в эксплуатации, практически не подвержены износу. Кроме PIR, подобные датчики называют пироэлектрическими и инфракрасными датчиками движения.

Пирлоэлектрический датчик движения – общая информация

ПИР датчики движения по сути состоят из пироэлектрического чувствительного элемента (цилиндрическая деталь с прямоугольным кристаллом в центре), который улавливает уровень инфракрасного излучения. Все вокруг излучает небольшой уровень радиации. Чем больше температура, тем выше уровень излучения.

Датчик фактически разделен на две части. Это обусловлено тем, что нам важен не уровень излучения, а непосредственно наличие движение в пределах его зоны чувствительности.

Две части датчика установлены таким образом, что если одна половина улавливает больший уровень излучения, чем другая, выходной сигнал будет генерировать значение high или low.

Сам модуль, на котором установлен датчик движения, состоит также из дополнительной электрической обвязки: предохранители, резисторы и конденсаторы.

В большинстве недорогих пир-датчиков используются недорогие чипы BISS0001 (“Micro Power PIR Motion Detector IC”).

Этот чип воспринимает внешний источник излучения и проводит минимальную обработку сигнала для его преобразования из аналогового в цифровой вид.

Одна из базовых моделей пироэлектрических датчиков подобного класса выглядит так:

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

ПИР датчики отлично подходят для проектов, в которых необходимо определять наличие или отсутствие человека в пределах определенного рабочего пространства.

Помимо перечисленных выше достоинство подобных датчиков, они имеют большую зону чувствительности.

Однако учтите, что пироэлектрические датчики не предоставят вам информации о том, сколько человек вокруг и насколько близко они находятся к датчику. Кроме того, сработать они могут и на домашних питомцев.

Общая техническая информация

Эти технические характеристики относятся к PIR датчикам, которые продаются в магазине Adafruit. Принцип работы аналогичных датчиков похожий, хотя технические характеристики могут отличаться. Так что прежде чем работать с ПИР-датчиком, ознакомьтесь с его даташитом.

Форма: Прямоугольник;
Цена: около 10.00 долларов в магазине Adafruit;
Выходной сигнал: цифровой импульс high (3 В) при наличии движения и цифровой сигнал low, когда движения нет. Длина импульса зависит от резисторов и конденсаторов на самом модуле и разная в различных датчиках;
Диапазон чувствительности: до 6 метров. Угол обзора 110° x 70°;
Питание: 3В – 9В, но наилучший вариант – 5 вольт;
BIS0001 (даташит);
RE200B (даташит);
NL11NH (даташит);
Parallax (даташит).

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

>Для заказа с Aliexpress:

Принцип работы пироэлектрических (PIR) датчиков движения

PIR датчики не такие простые как может показаться на первый взгляд. Основная причина – большое количество переменных, которые влияют на его входной и выходной сигналы. Чтобы объяснить основы работы ПИР датчиков, мы используем рисунок, приведенный ниже.

Пироэлектрический датчик движения состоит из двух основных частей. Каждая из частей включает в себя специальный материал, чувствительный к инфракрасному излучению. В данном случае линзы особо не влияют на работу датчика, так что мы видим два участка чувствительности всего модуля.

Когда датчик находится в состоянии покоя, оба сенсора определяют одинаковое количество излучения. Например, это может быть излучение помещения или окружающей среды на улице.

Когда теплокровный объект (человек или животное), проходит мимо, он пересекает зону чувствительности первого сенсора, в результате чего на модуле ПИР датчика генерируются два различных значения излучения.

Когда человек покидает зону чувствительности первого сенсора, значения выравниваются. Именно изменения в показаниях двух датчиков регистрируются и генерируют импульсы HIGH или LOW на выходе.

Конструкция PIR датчика

Чувствительные элементы ПИР датчика устанавливается в металлический герметический корпус, который защищает от внешних шумов, перепадов температур и влажности. Прямоугольник в центре сделан из материала, который пропускает инфракрасное излучение (обычно это материал на основе силикона). За этой пластиной устанавливаются два чувствительных элемента.

Рисунок из даташита Murata:

Рисунок из даташита RE200B:

На рисунке из даташита RE200B видно два чувствительных элемента:

На рисунке выше приведена внутренняя схема подключения.

Линзы

Инфракрасные датчики движения практически одинаковые по своей структуре. Основные отличия – чувствительность, которая зависит от качестве чувствительных элементов. При этом значительную роль играет оптика.

На рисунке выше приведен пример линзы из пластика. Это значит, что диапазон чувствительности датчика представляет из себя два прямоугольника. Но, как правило, нам нужно обеспечить большие углы обзора.

Для этого можно использовать линзы, подобные тем, которые используются в фотоаппаратах. При этом линза для датчика движения должна быть маленькая, тонкая и изготавливаться из пластика, хотя он и добавляет шумы в измерения.

Поэтому в большинстве PIR датчиков используются линзы Френеля (рисунок из Sensors Magazine):

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

Рисунок из Cypress appnote 2105:

Теперь у нас есть значительно больший диапазон чувствительности. При этом мы помним, что у нас два чувствительных элемента и нам нужны не столько два больших прямоугольника, сколько большое количество маленьких зон чувствительности. Для этого линза разделяется на несколько секций, каждая из которых представляет из себя отдельную линзу Френеля.

На рисунке ниже можно увидеть отдельные секции – линзы Френеля:

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

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

Рисунки из даташита NL11NH:

Ниже еще один рисунко. Более яркий, но менее информативный. Кроме того, обратите внимание, что у большинства датчиков угол обзора составляет 110 градусов, а не 90.

Рисунок из IR-TEC:

Подключение PIR датчика движения

Большинство модулей с инфракрасными датчиками движения имеют три коннектора на задней части. Распиновка может отличаться, так что прежде чем подключать, проверьте ее! Обычно рядом с коннекторами сделаны соответсвующие надписи.

Один коннектор идет к земле, второй выдает интересующий нас сигнал с сенсоров, третий – земля. Напряжение питания обычно составляет 3-5 вольт, постоянный ток. Однако иногда встречаются датчики с напряжением питания 12 вольт. В некоторых больших датчиках отдельного пина сигнала нет.

Вместо этого используется реле с землей, питанием и двумя переключателями.

Для прототипа вашего устройства с использованием инфракрасного датчика движения, удобно использовать монтажную плату, так как большинство данных модулей имеют три коннектора, расстояние между которыми рассчитано именно под отверстия макетки.

В нашем случае красный кабель соответсвует питанию, черный – земле, а желтый – сигналу. Если вы подключите кабели неправильно, датчик не выйдет из строя, но работать не будет.

Тестирование PIR датчика движения

Соберите схему в соответсвии с рисунком выше. В результате, когда PIR датчик обнаружит движение, на выходе сгенерируется сигнал HIGH, который соответсвует 3.3 В и светодиод загорится.

При этом учтите, что пироэлектрический датчик должен 'стабилизироваться'. Установите батарейки и подождите 30-60 секунд. На протяжении этого времени светодиод может мигать. Подождите, пока мигание закончится и можно начинать махать руками и ходить вокруг датчика, наблюдая за тем, как светодиод зажигается!

Настройка перезапуска датчика

У пироэлектрического датчика движения есть несколько настоек. Первой мы рассмотрим 'перезапуск'.

После подключения, посмотрите на заднюю поверхность модуля. Коннекторы должны быть установлены в левом верхнем углу L, как это показано на рисунке ниже.

Обратите внимание, что при таком варианте подключения, светодиод не горит постоянно, а включается-выключается, когда вы двигаетесь возле него. Это опция 'без перезапуска' (non-retriggering).

Теперь установите коннектор в позицию H. После тестирования окажется, что светодиод горит постоянно, если кто-то движется в пределах зоны чувствительности датчика. Это режим 'перезапуск'.

Рисунок ниже из даташита датчика BISS0001:

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

Настраиваем чувствительность

На многих инфракрасных датчиках движения, в том числе и у компании Adafruit, установлен небольшой потенциометр для настройки чувствительности. Вращение потентенциометра по часовой стрелке добавляет чувствительность датчику.

Изменение времени импульса и времени между импульсами

Когда мы рассматривает PIR датчики, важны два промежутка времени 'задержки'. Первый отрезок времени -Tx: как долго горит светодиод после обнаружения движения.

На многих пироэлектрических модулях это время регулируется встроенным потенциометром. Второй отрезок времени – Ti: как долго светодиод гарантированно не загорится, когда движения не было.

Изменять этот параметр не так просто, для этого может понадобится паяльник.

Давайте взглянем на даташит BISS:

На датчиках от Adafruit есть потенциометр, отмеченный как TIME. Это переменный резистор с сопротивлением 1 мегаом, который добавлен к резисторам на 10 килоом. Конденсатор C6 имеет емкость 0.01 микрофарат, так что:

Tx = 24576 x (10 кОм + Rtime) x 0.01 мкФ

Когда потенциометр Rtime в 'нулевом' – полностью повернут против часовой стрелки – положении (0 мегаом):

Tx = 24576 x (10 кОм) x 0.01 мкФ = 2.5 секунды (примерно)Когда потенциометр Rtime полностью повернут по часовой стрелке (1мегаом):

Tx = 24576 x (1010 кОм) x 0.01 мкФ = 250 секунд (примерно)

В средней позиции RTime время будет составлять около 120 секунд (две минуты). То есть, если вы хотите отслеживать движение объекта с частотой раз в минуту, поверните потенциометр на 1/4 поворота.

Для более старых/других моделей PIR датчиков

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

Нас интересуют резисторы R10 и R9. К сожалению, китайцы умею многое. В том числе и путать надписи. На рисунке выше приведен пример, на котором видно, что перепутаны R9 с R17. Отследить подключение по даташиту. R10 подключен к 3 пину, R9 – к 7 пину.

Например:

Tx is = 24576 * R10 * C6 = ~1.2 секунд

R10 = 4.7K и C6 = 10 нанофарад

Ti = 24 * R9 * C7 = ~1.2 секунд

R9 = 470K и C7 = 0.1 микрофарад

Вы можете изменить время задержки установив различные резисторы и конденсаторы.

Подключение PIR датчика движения к Arduino

Напишем программу для считывания значений с пироэлектрического датчика движения. Подключить PIR датчик к микроконтроллеру просто. Датчик выдает цифровой сигнал, так что все, что вам необходимо – считывать с пина Arduino сигнал HIGH (рбнаружено движение) или LOW (движения нет).

При этом не забудьте установить коннектор в позицию H!

Подайте питание 5 вольт на датчик. Землю соежинети с землей. После этого соедините пин сигнала с датчика с цифровым пином на Arduino. В данном примере использован пин 2.

Программа простая. По сути она отслеживает состояние пина 2. А именно: какой на нем сигнал: LOW или HIGH. Кроме того, віводится сообщение, когда состояние пина меняется: есть движение или движения нет.

* проверка PIR датчика движения

int ledPin = 13; // инициализируем пин для светодиода

int inputPin = 2; // инициализируем пин для получения сигнала от пироэлектрического датчика движения

int pirState = LOW; // начинаем работу программы, предполагая, что движения нет

int val = 0; // переменная для чтения состояния пина

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT); // объявляем светодиод в качестве OUTPUT

pinMode(inputPin, INPUT); // объявляем датчик в качестве INPUT

Serial.begin(9600);

}

void loop(){

val = digitalRead(inputPin); // считываем значение с датчика

if (val == HIGH) { // проверяем, соответствует ли считанное значение HIGH

digitalWrite(ledPin, HIGH); // включаем светодиод

if (pirState == LOW) {

// мы только что включили

Serial.println(“Motion detected!”);

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

pirState = HIGH;

}

} else {

digitalWrite(ledPin, LOW); // выключаем светодиод

if (pirState == HIGH){

// мы только что его выключили

Serial.println(“Motion ended!”);

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

pirState = LOW;

}

Не забудьте, что для работы с пироэлектрическим датчиком не всегда нужен микроконтроллер. Порой можно обойтись и простым реле.

Источник: http://arduino-diy.com/arduino-piroelektricheskiy-infrakrasnyy-PIR-datchik-dvizheniya

PIR датчик движения подключение к Arduino

Опубликовано 09.04.2013 13:05:00

Все мы видели автоматически включающиеся светильники возле подъездов, частных домов которые срабатывают при прохождении рядом человека. В большинстве из них установлены пассивные датчики движения сокращенно PIR.

В первой части данной статьи рассмотрим подключение такого датчика к Arduino, во второй части соберем подобие автоматического включателя освещения.

Компоненты для повторения (купить в Китае):

Arduino UNO, либо Arduino Nano, либо Arduino Mega

PIR-датчик

Реле (одноканальное, 5В)

Макетная плата

Соединительные провода (перемычки)

Работа PIR-сенсора (Passive Infrared sensor), т.е. пассивного ИК датчика основывается на измерении инфракрасного излучения от объектов.

Работу можно разделить на два этапа:

1- Калибровка. При включении датчик измеряет инфракрасное излучение для получения эталонных значений.

2- Мониторинг. Датчик постоянно измеряет инфракрасное излучение и при отклонении от эталонного выдает единицу в порт.

Основные технические характеристики:

• Зона работы датчика: До 6 метров (110° x 70° область обнаружения)

• Рабочее напряжение: 5 – 9В

Модуль имеет 3 вывода (стандарта 2.54мм):

GND: “-” питание.

OUT: Вывод выходного сигнала

VCC: “+” питание.

Подключение датчика :

GND на любой из GND пинов ардуино

OUT на любой из цифровых входов/выходов ардуино (в примерах подсоединено к 2)

VCC на + 5 вольт на ардуино

Самым простым примером работы с датчиком движения является следующий скетч. При обнаружении движения зажигается светодиод подключенный к пину 13, а также в порт пишется состояние датчика.

//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.1
#define pirPin 2
#define ledPin 13 void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pirPin, INPUT);
  pinMode(ledPin,OUTPUT);
} void loop()
{
  int pirVal = digitalRead(pirPin);   //Если обнаружили движение
  if(pirVal == HIGH)
  {
    digitalWrite(LedPin, HIGH);
    Serial.print(“Motion detected”);
    delay(2000);
  }
  else
  {
    Serial.print(“No motion”);
    digitalWrite(LedPin,LOW);
  }
}

Более сложным, но и более уверенным в работе является следующий программный код. В данном скетче реализована программная калибровка, которая требуется датчику по даташиту.

//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.1
//Время калибровки датчика (10-60 сек. по даташиту)
int calibrationTime = 30; //Время, в которое был принят сигнал отсутствия движения(LOW)
long unsigned int lowIn; //Пауза, после которой движение считается оконченным
long unsigned int pause = 5000;
//Флаг. false = значит движение уже обнаружено, true – уже известно, что движения нет
boolean lockLow = true;
//Флаг. Сигнализирует о необходимости запомнить время начала отсутствия движения
boolean takeLowTime;
int pirPin = 2; //вывод подключения PIR датчика
int ledPin = 13; //вывод сигнального диода void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pirPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);   digitalWrite(pirPin, LOW);
  //дадим датчику время на калибровку
  Serial.print(“Calibrating”);
  for(int i = 0; i < calibrationTime; i++)   {     Serial.print(“.”);
    delay(1000);
  }
  Serial.println(” done”);
  Serial.println(“SENSOR ACTIVE”);
  delay(50);
} void loop()
{
  //Если обнаружено движение
  if(digitalRead(pirPin) == HIGH)
  {
    //Если еще не вывели информацию об обнаружении
    if(lockLow)
    {
      lockLow = false;       Serial.println(“Motion detected”);
      delay(50);
    }
    takeLowTime = true;
  }   //Ели движения нет
  if(digitalRead(pirPin) == LOW)
  {
    //Если время окончания движения еще не записано
    if(takeLowTime)
    {
      lowIn = millis(); //Сохраним время окончания движения
      takeLowTime = false; //Изменим значения флага, чтобы больше не брать время, пока не будет нового движения
    }
    //Если время без движение превышает паузу => движение окончено
    if(!lockLow && millis() – lowIn > pause)
    {
      //Изменяем значение флага, чтобы эта часть кода исполнилась лишь раз, до нового движения
      lockLow = true;       Serial.println(“Motion finished”);
      delay(50);
    }
  }
}

Сборка автоматического светильника

Как и обещали в начале статьи мы соберем автоматический включатель света. Для обнаружения нам потребуется датчик движения, а для включения лампы накаливания (мощного потребителя) используем реле модуль. Если в качестве источника света использовать светодиоды, то можно обойтись и без него.

О подключении лампочки к Arduino через реле мы уже рассказали в данной статье. В этой же статье приводим только картинку с помощью которой вы сможете легко понять что куда подключено.

//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.1
//Время калибровки датчика (10-60 сек. по даташиту)
int calibrationTime = 30; //Время, в которое был принят сигнал отсутствия движения(LOW)
long unsigned int lowIn; //Пауза, после которой движение считается оконченным
long unsigned int pause = 5000; //Флаг. false = значит движение уже обнаружено, true – уже известно, что движения нет
boolean lockLow = true;
//Флаг. Сигнализирует о необходимости запомнить время начала отсутствия движения
boolean takeLowTime; int pirPin = 2; //вывод подключения PIR датчика
int ledPin = 13; //вывод сигнального диода
int relayPin = 4; //реле пин void setup()
{
  pinMode(pirPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);   //!ВНИМАНИЕ! При использовании n-p-n реле необходимо в след. строчке поменять HIGH на LOW
  digitalWrite(relayPin, HIGH);
  delay(4000);
  digitalWrite(pirPin, LOW);   //дадим датчику время на калибровку
  for(int i = 0; i < calibrationTime; i++)   {     //Во время калибровки будет мигать сигнальный диод     i % 2 ? digitalWrite(ledPin, HIGH) : digitalWrite(ledPin, LOW);     delay(1000);   }   //По окончанию калибровки зажжем сигнальный диод   digitalWrite(ledPin, HIGH);   delay(50); } void loop()
{
  //Если обнаружено движение
  if(digitalRead(pirPin) == HIGH)
  {
    //Если до этого момента еще не включили реле
    if(lockLow)
    {
      lockLow = false;       //Включаем реле.
      //!ВНИМАНИЕ! При использовании n-p-n реле необходимо в след. строчке поменять LOW на HIGH
      digitalWrite(relayPin, LOW);
      delay(50);
    }
    takeLowTime = true;
  }   //Ели движения нет
  if(digitalRead(pirPin) == LOW)
  {
    //Если время окончания движения еще не записано
    if(takeLowTime)
    {
      lowIn = millis(); //Сохраним время окончания движения
      takeLowTime = false; //Изменим значения флага, чтобы больше не брать время, пока не будет нового движения
    }
    //Если время без движение превышает паузу => движение окончено
    if(!lockLow && millis() – lowIn > pause)
    {
      //Изменяем значение флага, чтобы эта часть кода исполнилась лишь раз, до нового движения
      lockLow = true;       digitalWrite(relayPin, HIGH);
      delay(50);
    }
  }
}

Купить в России PIR датчик

В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

Источник: http://zelectro.cc/PIR_sensor

Датчик движения с Arduino, HC-SR04 и светодиодом (LED)

В этом уроке мы покажем вам как можно сделать датчик движения с помощью ультразвукового датчика (HC-SR04), который будет включать каждый раз светодиод. Комплектующие к данному уроку можно заказать в любом удобном магазине, а со временем и у нас на сайте.

Урок подойдет начинающим, но будет интересен и более опытным инженерам.

Ниже весь список комплектующих, которые нам пригодятся для нашего урока.

1 x Плата Arduino (мы использовали Arduino Uno) 1 x Светодиод (LED, цвет не имеет значения) 1 x Резистор/сопротивление 220 Ом 1 x Макетная плата 1 x USB-кабель Arduino 1 x Батарейка 9 В с зажимом (опционально)

6 x Проводов

Шаг 2: Позиционирование деталей

Сначала подключите ультразвуковой датчик и светодиод на макетной плате. Подключите короткий кабель светодиода (катод) к контакту GND (земля) датчика. Затем установите резистор в том же ряду, что и более длинный провод светодиода (анод), чтобы они были соединены.

Шаг 3: Подключение частей

Теперь вам нужно подключить несколько проводов на задней панели датчика. Есть четыре контакта – VCC, TRIG, ECHO и GND. После вставки проводов вам необходимо выполнить следующие подключения:

Конец резистора на цифровой вывод по вашему выбору, просто не забудьте изменить его позже в коде.

Датчик -> Arduino VCC -> 5V (питание) TRIG -> 5* ECHO -> 4*

GND -> GND (земля)

* – может быть подключен к любым двум цифровым выводам Arduino, просто убедитесь, что вы изменили их в коде позже.

Шаг 4: Загрузка кода

Теперь вы можете подключить Arduino к компьютеру с помощью USB-кабеля. Откройте программное обеспечение Arduino и загрузите код, который вы можете найти ниже. Константы прокомментированы, поэтому вы точно знаете, что они делают и, возможно, поменяете их.

const int ledPin = 6; // Цифровой выход светодиода

const int trigPin = 5; // Цифровой выход для подключения TRIG

const int echoPin = 4; // Цифровой выход для подключения ECHO

const int ledOnTime = 1000; // Время, в течение которого светодиод остается включенным, после обнаружения движения (в миллисекундах, 1000 мс = 1 с)

const int trigDistance = 20; // Расстояние (и меньшее значение) при котором срабатывает датчик (в сантиметрах)

int duration;

int distance;

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(trigPin, LOW);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delay(1);

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = duration * 0.034 / 2;

if (distance

Источник: https://ArduinoPlus.ru/datchik-dvizheniya-s-arduino/