Как работает датчик движения pir?

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.

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:

Почему возникает электротравма

Под травмами понимается повреждение тканей путем воздействия на них различных физических, химических либо механических влияний с той силой, которой организм человека не способен сопротивляться. При электротравмах подобным фактором воздействия является проходящий сквозь человеческий организм ток высокой степени интенсивности.

  • Почему возникает электротравма
  • Симптоматика электротравм
  • Оказание первой помощи

Чаще всего электротравмы возникают, если люди применяют в быту либо на производстве неисправные электроприборы, а специалисты, работающие с электричеством, пренебрегают мерами предосторожности в собственной деятельности, или же люди находятся на улице во время грозы и не пытаются соблюсти меры безопасности при этом. Бытовые удары током широко распространились в последнее время, благодаря росту количества техники, которая используется людьми каждый день

Маленьких детей ток чаще всего ударяет в силу их любопытства и неосведомленности о правилах поведения с электрическими предметами

Бытовые удары током широко распространились в последнее время, благодаря росту количества техники, которая используется людьми каждый день. Маленьких детей ток чаще всего ударяет в силу их любопытства и неосведомленности о правилах поведения с электрическими предметами.

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.

Особенности монтажа

Датчики движения очень полезны и набирают популярность в различных сферах нашей жизни. Поэтому будет полезным знать о специфике установки этих устройств:

  1. Двери, предметы мебели, перегородки или всё, что затрудняет обзор перед датчиком быть не должно.
  2. Наиболее выгодное местоположение размещение датчика — потолок. Таким образом, получается предельно допустимый угол обнаружения и увеличивается обзор контролируемого помещения. Если по каким-то соображениям потолочное размещение недоступно, допускается монтаж приборов на колонны или стены.
  3. Приборы отопления, открытое солнце и вообще все, что вызывает нагревание, не должно находиться рядом с датчиком. Мало того что сам прибор будет нагреваться, так еще эти факторы вызовут ошибочное срабатывание детектора.
  4. Надо учитывать и такой фактор как радиус действия детектора. Т.е. люди могут просто не попасть в зону действия.
  5. Оптимальная высота монтажа потолочных извещателей — 2.5/3 метра. Для настенных приборов — высота колеблется от 1.2 до 2.3 метров от уровня пола.

Объяснение работы программы

PIR датчик у нас подключен к контакту 2 платы Arduino, поэтому для этого контакта мы должны установить режим ввода данных. А для контакта 3, к которому подключены зуммер и светодиод, мы должны установить режим вывода данных. Режимы работы контактов мы должны задать в функции void setup().

Затем мы переходим к функции loop(). Как мы знаем, код внутри этой функции выполняется непрерывно (постоянно), пока на плату Arduino подано питание. Поэтому внутри данной функции мы постоянно будем проверять не появилось ли на контакте 2 напряжение высокого уровня с помощью следующей строчки кода:

Если на этом контакте появилось напряжение высокого уровня это будет означать, что PIR датчик обнаружил движение (человека). При обнаружении этого события мы должны подать напряжение высокого уровня на контакт 3. Мы будем поочередно подавать на этот контакт высокий и низкий уровень с задержкой 100 мс, то есть светодиод будет мигать, а зуммер – издавать прерывистый сигнал.

Общие требования по установке PIR-датчиков

Дальность действия PIR-датчиков зависит от направления перемещения источников ИК излучения. Если из-за большого количества коммуникаций установить датчики движения на потолок нельзя, то их размещают на колоннах и стенах.

Зону действия датчиков не должны ограничивать деревья, мебель и перегородки (в том числе стеклянные). Оптимальная высота установки для потолочных датчиков — 2,5-3 метра, а настенных выключателей от 1,1 до 2,2 метров. Датчики для высоких потолков размещают на высоте до 16 метров.

Ассортимент PIR-датчиков широк. Они отличаются назначением, техническими параметрами и конструкцией. Чтобы применить их с максимальной эффективностью на конкретном объекте, лучше воспользоваться услугами профессионалов.

Обращайтесь в компанию B.E.G. Наши специалисты дадут все необходимые консультации. И подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропускать полезные материалы о датчиках движения и присутствия.

Работа проекта

После того как вы собрали схему рассматриваемого нами датчика движения на макетной плате и загрузили код программы (приведен в конце статьи) в плату Arduino вы можете приступать к тестированию работы проекта. Общий вид собранного устройства должен получиться примерно такой:

Подайте питание на плату Arduino и подождите 50-60 секунд пока PIR датчик откалибруется – не обращайте внимание на странности его срабатывания в течение этого времени. После этого попытайтесь двигаться напротив PIR датчика и вы будете наблюдать как будут срабатывать светодиод и зуммер

Более подробно весь этот процесс показан на видео в конце статьи.

Звучание зуммера/мигание светодиода должны прекратиться спустя некоторое время после того как прекратится движение напротив датчика. Вы можете поэкспериментировать с настройкой чувствительности датчика, вращая расположенный на нем потенциометр.

Программное обеспечение

В сложных охранных комплексах, где используются интеллектуальные контроллеры с высокой степенью автоматизации, не обойтись без средств программирования датчика. Обычно производители разрабатывают специальные готовые программы с обширным набором режимов эксплуатации. Но при возможности пользователь может создать и свой алгоритм действия датчика в тех или иных условиях. Его можно будет интегрировать через официальное программное обеспечение, которое поставляется вместе с аппаратурой. Обычно таким образом настраивается схема действия прибора в моменты фиксации тревоги – например, прописывается алгоритм отправки сообщений, если модель имеет тот же модуль обеспечения сотовой связи. С другой стороны, распространены домашние не охранные PIR-датчики светодиодные, отзывы о которых отмечают эффективность информирования о работе отдельных компонентов системы освещения. В каждом устройстве есть микроконтроллер, который отвечает за действия прибора в соответствии с заложенными командами.

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 ультразвуковой датчик), 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.►  — 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.

Примеры работы

Простой датчик движения

Инфракрасный датчик может работать даже без микроконтроллера. Соберите простой детектор движения объекта.

При появлении объекта в зоне видимости датчика, лампочка загорится.

Используйте инфракрасный датчик движения как одно из зёрен в своём умном доме. Тут уже не обойтись без Arduino, Raspberry Pi или Iskra JS.

Пример для Arduino

Подключим датчик движения к Arduino Uno через Troyka Shield к цифровому пину.

Код программы

Выведем в Serial-порт текущее состояние датчика с обновлением каждые 100 миллисекунд.

motionState.ino
// пин инфракрасного датчика движения 
#define MOTION_PIN  4
 
void setup()
{
  // открываем монитор Serial-порта
  Serial.begin(9600);
  // настраиваем пин в режим входа
  pinMode(MOTION_PIN, INPUT);
}
 
void loop()
{
  // считываем состояние пина
  int motionState = digitalRead(MOTION_PIN);
  // выводим в Serial-порт
  Serial.println(motionState);
  delay(100);
}

После прошивки платы, вы увидите бегущие нули. А как только появится живой объект на горизонте — нули сменятся на единицы.

Пример для Iskra JS

Скоммутируем PIR-сенсор к Iskra JS через Troyka Shield к цифровому пину.

Код программы

Зафиксируем движение объекта с помощью Espruino и языка JavaScript.

motionDetect.js
// наблюдаем за датчиком движения
setWatch(function() {
  // если датчик зафиксировал движение
  // печатаем об этом в консоль
  print("Movement detected");
}, P4, {
  // функция вызывается многократно
  repeat true,
  // фиксация восходящего фронта
  edge "rising"
});

В результате вы увидите сообщение в консоле, при обнаружении живого объекта в зоне видимости сенсора.

Пример для Raspberry Pi

Поймаем живой объект одноплатником Raspberry Pi, например, Raspberry Pi 4. Подключите сенсор движения к пину Raspberry. Для избежания макеток и проводов используйте плату расширения Troyka Cap.

Код программы

motionState.py
# библиотека для работы с методами языка Wiring (Arduino)
import wiringpi as wp
# инициализация WiringPi 
wp.wiringPiSetup()
# пин 4 в режим входа
wp.pinMode(4, )
 
while (True):
    # считываем состояние с датчика движения
    motionState = wp.digitalRead(4)
    # печатаем результат в консоль
    print(motionState);
    # ждём 100 мс
    wp.delay(100)   

После запуска скрипта вы увидите текущие показатели сенсора. Пока движения нет — в консоли выводятся нули, при обнаружении живого объекта — единицы.

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:

Step 8: Reading PIR Sensors

Connecting PIR sensors to a microcontroller is really simple. The PIR acts as a digital output so all you need to do is listen for the pin to flip high (detected) or low (not detected).Its likely that you’ll want reriggering, so be sure to put the jumper in the H position!Power the PIR with 5V and connect ground to ground. Then connect the output to a digital pin. In this example we’ll use pin 2.The code is very simple, and is basically just keeps track of whether the input to pin 2 is high or low. It also tracks the state of the pin, so that it prints out a message when motion has started and stopped: /* PIR sensor tester*/int ledPin = 13; // choose the pin for the LEDint inputPin = 2; // choose the input pin (for PIR sensor)int pirState = LOW; // we start, assuming no motion detectedint val = 0; // variable for reading the pin statusvoid setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); // declare LED as output pinMode(inputPin, INPUT); // declare sensor as input Serial.begin(9600);}void loop(){ val = digitalRead(inputPin); // read input value if (val == HIGH) { // check if the input is HIGH digitalWrite(ledPin, HIGH); // turn LED ON if (pirState == LOW) { // we have just turned on Serial.println(«Motion detected!»); // We only want to print on the output change, not state pirState = HIGH; } } else { digitalWrite(ledPin, LOW); // turn LED OFF if (pirState == HIGH){ // we have just turned of Serial.println(«Motion ended!»); // We only want to print on the output change, not state pirState = LOW; } }}Don’t forget that there are some times when you don’t need a microcontroller. A PIR sensor can be connected to a relay (perhaps with a transistor buffer) without a micro!

Гидроэлектростанции свыше 1000 МВт

Название ГЭС Установленная мощность, МВт Годы ввода агрегатов Собственник Река Регион Источники
1 Саяно-Шушенская ГЭС 6 400 1978—19852011—2014 РусГидро р. Енисей Хакасия
2 Красноярская ГЭС 6 000 1967—1971 ЕвроСибЭнерго р. Енисей Красноярский край
3 Братская ГЭС 4 500 1961—1966 ЕвроСибЭнерго р. Ангара Иркутская область
4 Усть-Илимская ГЭС 3 840 1974—1979 ЕвроСибЭнерго р. Ангара Иркутская область
5 Богучанская ГЭС 2 997 2012—2014 РусГидро/РУСАЛ р. Ангара Красноярский край
6 Волжская ГЭС 2 671 1958—1961 РусГидро р. Волга Волгоградская область
7 Жигулёвская ГЭС 2 467 1955—1957 РусГидро р. Волга Самарская область
8 Бурейская ГЭС 2 010 2003—2007 РусГидро р. Бурея Амурская область
9 Саратовская ГЭС 1 403,78 1967—1970 РусГидро р. Волга Саратовская область
10 Чебоксарская ГЭС 1 374 1980—1986 РусГидро р. Волга Чувашия
11 Зейская ГЭС 1 330 1975—1980 РусГидро р. Зея Амурская область
12 Нижнекамская ГЭС 1 205 1979—1987 Татэнерго р. Кама Татарстан
13 Воткинская ГЭС 1 035 1961—1963 РусГидро р. Кама Пермский край
14 Чиркейская ГЭС 1 000 1974—1976 РусГидро р. Сулак Дагестан

Подключение датчика

Устройство необходимо подключить к основному реле контроллера и системе энергоснабжения. На типовом аппарате предусматривается плата с клеммами, предназначенными для источника питания. Чаще всего используется источник с напряжением 9-14 В, а ток потребления может составлять 12-20 мА. Обычно производители указывают электротехнические характеристики посредством маркировки клемм. Соединение осуществляется по одной из стандартных схем с учетом особенностей эксплуатации конкретной модели. В некоторых модификациях возможно подключение PIR-датчика без проводки, то есть напрямую к сети. Это в некотором роде комбинированные конструкции, которые устанавливаются на открытых местах и управляют теми же системами освещения. В случае установки охранного сенсора такой вариант вряд ли будет уместен.

Датчик в системе «Ардуино»

Комплекс «Ардуино» является одной из самых популярных систем управления домашней автоматикой. Это контроллер, к которому подключаются источники освещения, системы мультимедиа, отопительные приборы и другая бытовая техника. Датчики в этом комплексе не являются конечными функциональными устройствами – они лишь выполняют роль индикаторов, в зависимости от состояния которых центральный блок с микропроцессором принимает то или иное решение в соответствии с заложенным алгоритмом. Подключается PIR-датчик «Ардуино» через три канала, среди которых выходной цифровой сигнал, а также линии питания с разной полярностью – GND и VCC.

Описание 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.

Принцип работы

Каждый теплокровный объект является источником теплового излучения. Длина волны теплового излучения зависит от температуры и находится в инфракрасной части спектра. ИК излучение невидимо для глаза, но улавливается пироэлектрическими датчиками.

  • В радиусе видимости датчика полная тишина. Каждый чувствительный элемент PIR-сенсора получает постоянную дозу излучения. Следовательно выдаваемое напряжение равноценно.
  • В области видимости появляется человек. Персонаж первым делом попадает в зону обозрения первого элемента, на котором появляется положительный электрический импульс.
  • Человек движется и пересекает второй элемент, который генерирует отрицательный импульс.
  • Разнонаправленные импульсы регистрируются электронной схемой модуля, которая фиксирует перемещение объекта. В результате на выходе модуля генерируется положительный импульс.

Заключение

Вхождение сенсорных компонентов в охранные системы радикально изменило принципы их работы. С одной стороны, детекторы позволили поднять на новый уровень безопасность обслуживаемого объекта, а с другой – усложнили техническую инфраструктуру, не говоря о системе управления. Достаточно сказать, что PIR-датчик Arduino свои возможности в полной мере раскрывает только при условии программирования на автоматическую работу. Причем он взаимодействует не только с прямыми регистраторами сигнала о вторжении, но и с другими чувствительными элементами, которые повышают его эффективность. В то же время производители стремятся и облегчать задачи самих пользователей. Для этого разрабатываются устройства, работающие без проводов, вводятся модули управления датчиками с помощью смартфонов и т. д.

Заключение

Созданный на платформе Arduino датчик движения — простое и функциональное устройство, помогающее быстро и с минимальными усилиями решить задачу автоматического выполнения действий при появлении человека в радиусе действия. Очень часто такие комплексы можно встретить в квартирах и домах, на улицах и в парках — там они включают свет по детекции движения.

Находят они применение и в системах сигнализации и видеонаблюдения: по сигналу включается оповещение или запись события. Гибкость Arduino позволяет реализовать даже очень сложные проекты, например, включения сенсора в экосистему «умного дома». Хотя существуют и более продвинутые лазерные, ультразвуковые и тепловизионные варианты, ИК-детекторы в данной сфере остаются самым доступным и простым решением.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий