В этой статье расскажу как работать с датчиком HC-SR501 (PIR сенсор). Датчик является недорогим и универсальным, его можно использовать как отдельно или со вместо с микрокомпьютером для создание различных проектах (системах охранной сигнализации или автоматизированных системах освещения)

Технические характеристики

Напряжение питания: 4.8В … 20В
Статический ток: 50 мА
Уровня выходного сигнала: 3.3 В / низкий 0 В
Время задержки: 0.5 — 200с (регулируемая)
Время блокировки: 2.5 с
Угол работы: < 100
Рабочая температура: -15С … + 70C
Определение объектов: 23 мм
Габариты: 33мм x 25мм x 24мм

Общие сведения

Любой человек или животное с температурой выше нуля испускает тепловую энергию в виде излучения. Это излучение не видно человеческому глазу, потому что оно излучается на инфракрасных волн, ниже спектра, который люди могут видеть. Измерение этой энергии, не то же самое, что измерять температуру. Так как температура зависит от теплопроводности, поэтому, когда человек входит в комнату, он не может мгновенно изменить температуру в помещении. Однако есть уникальная инфракрасное излучение из-за температуры тела и которую ищет PIR датчик.
Принцип работы инфракрасного датчика движения HC-SR501 прост, при включении, датчик настраивается на «Нормальную» инфракрасное излучение в пределах своей зоны обнаружения. Затем он ищет изменения, например человек прошел или переместился в пределах контролируемой зоны. Для определения инфракрасного излечение детектор использует пироэлектрический датчик. Это устройство, которое генерирует электрический ток в ответ на прием инфракрасного излучения. Поскольку датчик не излучает сигнал (например, ранее упомянутый , его наказывают «пассивным». Когда обнаружено изменение, датчик HC-SR501 изменяет выходной сигнал.

Для повышения чувствительности и эффективности датчика HC-SR501 используется метод фокусировки инфракрасного излечения на устройство, достигается, это с помощью «Линзы Френеля». Линза выполнен из пластика и выполнена в виде купола и фактически состоит из нескольких небольших линз Френеля. Хоть пластик и полупрозрачен для человека, но на самом деле полностью прозрачен для инфракрасного света, поэтому он также служит в качестве фильтра.

HC-SR501 — недорогой датчик PIR, который полностью автономный, способный работать сам по себе или в сопряжении с микроконтроллером. Датчик имеет регулировку чувствительности, которая позволяет определять движение от 3 до 7 метров, а его выход можно настроить так, чтобы он оставался высоким в течение времени от 3 секунд до 5 минут. Так же, датчике имеет встроенный стабилизатор напряжения, поэтому он может питаться от постоянного напряжения от 4,5 до 20 вольт и потребляет небольшое количество тока. HC-SR501 имеет 3-контактный разъем, назначение следующие:

Назначение выводов
VCC — положительное напряжение постоянного тока от 4,5 до 20 В постоянного тока.
OUTPUT — логический выход на 3,3 вольта. LOW не указывает на обнаружение, HIGH означает, что кто-то был обнаружен.
GND — заземление.

На плате также установлены два потенциометра для настройки нескольких параметров:
SENSITIVITY — устанавливает максимальное и минимальное расстояние (от 3 метров до 7 метров).
TIME (ВРЕМЯ) — время, в течение которого выход будет оставаться HIGH после обнаружения. Как минимум, 3 секунды, максимум 300 секунд или 5 минут.

Назначение перемычек:
H — это настройка Hold или Repeat. В этом положении HC-SR501 будет продолжать выдавать сигнал HIGH, пока он продолжает обнаруживать движение.
L — Это параметр прерывания или без повтора. В этом положении выход будет оставаться HIGH в течение периода, установленного настройкой потенциометра TIME.

На плате HC-SR501 имеются дополнительные отверстия для двух компонентов, рядом расположена маркировка, посмотреть на нее можно сняв линзу Френеля.

Назначение дополнительных отверстий:
RT — это предназначено для термистора или чувствительного к температуре резистора. Добавление этого позволяет использовать HC-SR501 в экстремальных температурах, а также в некоторой степени повышает точность работы детектора.
RL — это соединение для светозависимого резистора или фоторезистора. Добавляя компонент, HC-SR501 будет работать только в темноте, что является общим приложением для чувствительных к движению систем освещения.

Пример №1: HC-SR501 как самостоятельное устройство.

Необходимые детали:


Транзистор 2SC1213 x 1 шт.

Подключение:
При включение HC-SR501 требуется калибровка, занимает от 30 до 60 секунд, так-же датчик имеет период «перезагрузки» около 6 секунд (после срабатывания), за это время он не реагирует на движения. В этом примере используем HC-SR501 и , а так же NPN транзистор (в примере используется 2SC1213). Питание датчика HC-SR501 осуществляется от 5 В, поскольку, это же питание требуется и реле, а в качестве нагрузки используется лампа на 220В. Так-как выходной сигнал HC-SR501 слабый (на практике хватает только чтобы зажечь светодиод), один из вариантов, можно применить любой биполярный NPN транзистор.

Внимание! Соблюдайте технику безопасность и будьте аккуратно!

Работа этой схемы очень проста, после включения и калибровка, датчик начинает считывать показания. При обнаружении движения, датчик меняет значение на выводе «OUT».

Пример №2: HC-SR501 добавление фоторезистора

Необходимые детали:
Датчика движения HC-SR501 x 1 шт.
Модуль реле (1-но канальный) x 1 шт.
Транзистор 2SC1213 x 1 шт.
Лампа на 220V (75W) с патроном x 1 шт.
Источник питания на 5V x 1 шт.
Фоторезистор x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female - Male) x 1 шт.

Подключение:
В следующим примере используем туже схему, что и примере №1, только добавили фоторезистор. Место для установки фоторезистора расположено рядом с выходным разъемом, обозначение на плате как «RL». Можно припаять напрямую на плату или воспользоватся штыревым разъемом, для удобного подключения Dupont провода. Главное, чтобы фоторезистор не был закрыт от естественного освещения комнаты, а так же был защищен от света лампы, которую используем как нагрузку. На рисунке ниже показано, куда устанавливать фоторезистор.

Как только установили фоторезистор, включите схему и немного подождите, пока датчик HC-SR501 от калибруется. Если все правильно подключено (и в помещении включен свет), ничего не произойдет, фоторезистор предотвращает запуск HC-SR501 при освещенной комнаты. Теперь выключим свет и HC-SR501 будет запускаться всякий раз, когда он замечает активность.

Пример №3: HC-SR501 и Arduino

Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
Датчика движения HC-SR501 x 1 шт.
Светодиоды 5 мм x 3 шт.
Резистор 0,125W, 320Om x 3 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female - Male) x 1 шт.

Подключение:
Хотя датчик HC-SR501 и самостоятельное устройство, его можно подключить к выводу микроконтроллера. В примере используем контроллер Arduino UNO R3, в котором можем учесть время включения и период сброса. Таким образом, устройство может быть более точным, так как вы не будете пытаться воспринимать движение вперед, когда датчик не готов. Так же, можно подключить несколько датчиков HC-SR501 к Arduino, что позволит позволит отслеживать движение в разных местах.
В следующем примере, мы подключим один HC-SR501 к Arduino в качестве индикации воспользуемся тремя светодиодами, каждый из который отображения состояния датчика:

• Красный светодиод — этот светодиод указывает, что датчик не готов.
• Желтый светодиод — этот светодиод указывает, что датчик готов к обнаружению движения.
• Зеленый светодиод — этот светодиод горит в течение 3 секунд при срабатывании датчика. Вместо светодиода, можно управлять внешним выходом (например, модулем реле, который мы использовали ранее).

Схема подключения:

Перемычка на HC-SR501 необходимо установить в положение «L», а так-же необходимо установить время на минимум (5 секунд), для этого поверните потенциометр в лева до упора. Теперь, когда вы все подключились, необходимо загрузить скетч.

/* Тестировалось на Arduino IDE 1.8.0 Дата тестирования 12.08.2016г. */ int detectedLED = 13; // Указываем пин int readyLED = 12; // Указываем пин int waitLED = 11; // Указываем пин int pirPin = 7; // Указываем пин датчика int motionDetected = 0; // Переменная для обнаружения движения int pirValue; // Переменная для сохранения значения из PIR void setup() { pinMode(detectedLED, OUTPUT); // Установка пин как выход pinMode(readyLED, OUTPUT); // Установка пин как выход pinMode(waitLED, OUTPUT); // Установка пин как выход pinMode(pirPin, INPUT); // Установка пин как вход // Начальная задержка 1 минута, для стабилизации датчика// digitalWrite(detectedLED, LOW); digitalWrite(readyLED, LOW); digitalWrite(waitLED, HIGH); delay(60000); digitalWrite(readyLED, HIGH); digitalWrite(waitLED, LOW); } void loop() { pirValue = digitalRead(pirPin); // Считываем значение от датчика движения if (pirValue == 1) // Если движение есть, делаем задержку в 3 с. { digitalWrite(detectedLED, HIGH); motionDetected = 1; delay(3000); } else { digitalWrite(detectedLED, LOW); } // Задержка после срабатывания // if (motionDetected == 1) { digitalWrite(detectedLED, LOW); digitalWrite(readyLED, LOW); digitalWrite(waitLED, HIGH); delay(6000); digitalWrite(readyLED, HIGH); digitalWrite(waitLED, LOW); motionDetected = 0; } }

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

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

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

Датчик HC-SR501

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

Основные характеристики HC-SR501:

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

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

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

Светодиодная лента на 12в

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

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

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

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

Каркас

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

Монтажный провод

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

Фольгированный стеклотекстолит

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

Блок питания на 12В или аккумулятор

Блок питания преобразует переменное напряжение домашней электрической сети напряжением 220В в заданное постоянное напряжение.

Самое время рассмотреть схему данного светильника.

Фото собранного варианта LED светильника

Список радиоэлементов

Приобрести датчик можно в магазине — партнере проекта FastAVR со скидкой 10% если перейти по ссылке

Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 подключение к Arduino

PIR-sensor переводится с английского как Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor - пироэлектрический (пассивный) инфракрасный сенсор. Пироэлектричество - это свойство генерировать определенное электрическое поле при облучении материала инфракрасными (тепловыми) лучами. Поэтому PIR датчики позволяют обнаруживать движение людей в контролируемой зоне, так как тело человека излучает тепло. Такие датчики малы по размеру, недороги, имеют низкое энергопотребление. Они просты в использовании и не изнашивается. По этим причинам они применяются в большинстве промышленных датчиков движения.
Не стоит располагать PIR-датчики в местах, где быстро меняется температура. Это приведет к тому, что датчик не сможет обнаруживать появление человека в контролируемой зоне, и будет много ложных срабатываний.
Благодаря нашим «братьям-китайцам» очень популярным для домашнего применения стал модуль, состоящий из самого PIR-датчика и схемы управления. Они все объединили в один модуль и назвали его HC-SR501.

Основные параметры модуля HC-SR501

Параметр Значение
Размеры примерно 3.2см x 2.4см x 1.8см
Напряжение питания DC 4.5V- 20V
Ток на OUT o -140 o (в зависимости от конкретного датчика и линзы)

Длительность импульса
при обнаружении 5 - 200сек.(настраивается)

Время блокировки до
следующего замера 2.5сек. (но можно изменить заменой SMD-резисторов)

Рабочая температура -20 - +80 o C
Режим работы L - одиночный захват, H - повторяемые измерения

Описание
Выглядит весь модуль вот так:

А вот так он выглядит со снятой линзой Френеля. Что такое эта линза можно почитать на Википедии . На фото видно PIR-датчик 500BP.

Более крупным планом

А это обратная сторона модуля со схемой питания и управления.

В модуле имеется несколько органов настройки. Два переменника и перемычка. Из картинки, я думаю, все должно быть понятно.

Режимы работы

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

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

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

Схема

Проверить работу датчика можно собрав на макетной плате простейшую схему. В качестве индикатора здесь используется обычный светодиод.

Соберите эту схему. Перемычку надо поставить в режим работы L. Подайте питание. Подождите примерно 20-40 сек (для некоторых модулей и до 60сек.). В это время датчик калибруется.
Теперь, как только датчик зафиксирует движение, то светодиод будет светиться определенное время, установленное подстроечным резистором. Можно поиграться настройкой чувствительности и установкой модуля в разные места дома.
К микроконтроллерам (ну или другим микросхемам) модуль лучше (хотя и необязательно) подключать через транзистор и подтягивающий резистор на 10k. Вот примерная схема:

Или вот:

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

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

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

Режимы работы

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

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

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

Основные характеристики HC-SR501

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

Контакты:

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


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

HC-SR501 - пироэлектрический инфракрасный датчик движения, позволяет обнаруживать движение людей в контролируемой зоне. Представляет из себя модуль состоящий из ИК сенсора 500BP, линзы Френеля, и управляющей модулем микросхемы BISS0001. Режим работы модуля задается перемычкой (режим H или режим L).

В режиме H при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень. В режиме L на выходе при каждом срабатывании датчика на выход подается отдельный импульс.
Не рекомендуется использовать датчик в местах с резкими перепадами температур - резкий всплеск инфракрасного излучения от нагрева он будет воспринимать как появление перемещающегося объекта, что может вызвать ложное срабатывание.

HC-SR501 часто применяется в охранных сигнализациях, а так же в умных домах для контроля освещения при появлении в помещении человека.

Характеристики: