Σπιτική λάμπα LED βασισμένη στον αισθητήρα υπερύθρων HC-SR501. Λάμπα με αυτόματη ενεργοποίηση Αισθητήρας κίνησης για την ενεργοποίηση του φωτιστικού κυκλώματος 501

αισθητήρα υπερύθρωνκίνηση (αισθητήρας κίνησης PIR) HC-SR501 (DSN-FIR800)χρησιμοποιείται για την ανίχνευση κίνησης αντικειμένων στην ελεγχόμενη περιοχή που εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία (θερμότητα). Η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα βασίζεται στον πυροηλεκτρισμό.

Ο πυροηλεκτρισμός είναι η ιδιότητα της παραγωγής ενός ορισμένου ηλεκτρικό πεδίοόταν το υλικό ακτινοβολείται με υπέρυθρες (θερμικές) ακτίνες. Ένας φακός Fresnel είναι εγκατεστημένος πάνω από το αισθητήριο στοιχείο, ο οποίος χρησιμοποιείται για να αυξήσει την ακτίνα θέασης και να ενισχύσει το εισερχόμενο υπέρυθρο σήμα.

Ενότητες HC-SR501είναι μια μονάδα που αποτελείται από έναν αισθητήρα υπερύθρων 500BP, έναν φακό Fresnel και μια μονάδα ελέγχου μικροκυκλώματος BISS0001. Ο τρόπος λειτουργίας της μονάδας ρυθμίζεται από ένα βραχυκυκλωτήρα (λειτουργία H ή λειτουργία L).

Τρόποι λειτουργίας

Ο τρόπος λειτουργίας της μονάδας ρυθμίζεται από ένα βραχυκυκλωτήρα. Υπάρχουν δύο λειτουργίες - η λειτουργία H και η λειτουργία L. Στη φωτογραφία, η μονάδα έχει ρυθμιστεί σε λειτουργία H.

• Λειτουργία H- σε αυτήν τη λειτουργία, όταν ο αισθητήρας ενεργοποιείται πολλές φορές στη σειρά, η έξοδος του (στο OUT) παραμένει σε υψηλό λογικό επίπεδο. Κόκκινο άλτης.
• Λειτουργία L- σε αυτήν τη λειτουργία, ένας ξεχωριστός παλμός εμφανίζεται στην έξοδο κάθε φορά που ενεργοποιείται ο αισθητήρας. Κίτρινο άλτης.

Σημείωση:
Σε αυτήν την περίπτωση, δεν υπάρχει μπλοκ για το βραχυκυκλωτήρα, αλλά υπάρχουν επαφές στην πλακέτα για τη στεγανοποίηση του βραχυκυκλωτήρα και η επιλογή H είναι ήδη κλειστή από έναν τυπωμένο αγωγό.
Για να επιλέξετε τη λειτουργία L, πρέπει να αφαιρέσετε το εργοστασιακό βραχυκυκλωτήρα (όπως φαίνεται στην εικόνα).

Βασικά χαρακτηριστικά του HC-SR501

• Χρώμα: λευκό πράσινο
• Διαστάσεις: 3,2 cm x 2,4 cm x 1,8 cm (περίπου)
• Πίνακας ελέγχου αισθητήρα υπερύθρων
• Η ευαισθησία και ο χρόνος καθυστέρησης μπορούν να ρυθμιστούν
• Τάση λειτουργίας: DC 4,5V-20V
• Ρεύμα:<60 mA
• Τάση εξόδου: υψηλό / χαμηλό επίπεδο σήματος: Έξοδος 3,3V TTL
• Εύρος ανίχνευσης: 3 - 7M (μπορεί να ρυθμιστεί)
• Εύρος ανίχνευσης:<140 °
• Χρόνος καθυστέρησης: 5-200S (μπορεί να ρυθμιστεί, προεπιλογή 5s -3%)
• Χρονικός αποκλεισμός: 2,5 S (προεπιλογή)
• Έναυσμα: L: Μη επαναλαμβανόμενο έναυσμα H: Επανάληψη ενεργοποίησης (προεπιλογή)
• Θερμοκρασία λειτουργίας: -20 - 80°C
• Μέθοδος ενεργοποίησης: L μοναδική σκανδάλη / H επαναλαμβανόμενη σκανδάλη

Επαφές:

ΕΞΩ(σήμα εξόδου) – επαφή για ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ του αισθητήρα και του μικροελεγκτή.
VCC- τάση τροφοδοσίας (4,5 - 20v);
GND- γενική επαφή.


Αισθητήρας κίνησης υπερύθρων HC-SR501δεν συνιστάται η χρήση σε μέρη με ξαφνικές αλλαγές θερμοκρασίας (απότομη έκρηξη υπέρυθρης ακτινοβολίας) από τη θέρμανση, θα γίνει αντιληπτό ως η εμφάνιση κινούμενου αντικειμένου, το οποίο μπορεί να προκαλέσει ψευδείς συναγερμούς.
Η μονάδα HC-SR501 χρησιμοποιείται συχνά σε συναγερμούς διαρρήξεων, καθώς και σε έξυπνα σπίτια για τον έλεγχο του φωτισμού όταν ένα άτομο μπαίνει στο δωμάτιο.

Ο HC-SR501 είναι ένας πυροηλεκτρικός αισθητήρας κίνησης υπερύθρων που σας επιτρέπει να ανιχνεύετε την κίνηση των ανθρώπων σε ελεγχόμενη περιοχή. Είναι μια μονάδα που αποτελείται από έναν αισθητήρα υπερύθρων 500BP, έναν φακό Fresnel και μια μονάδα ελέγχου μικροκυκλώματος BISS0001. Ο τρόπος λειτουργίας της μονάδας ρυθμίζεται από ένα βραχυκυκλωτήρα (λειτουργία H ή λειτουργία L).

Στη λειτουργία H, όταν ο αισθητήρας ενεργοποιείται πολλές φορές στη σειρά, η έξοδος του (στο OUT) παραμένει σε υψηλό λογικό επίπεδο. Στη λειτουργία L, ένας ξεχωριστός παλμός αποστέλλεται στην έξοδο κάθε φορά που ενεργοποιείται ο αισθητήρας.
Δεν συνιστάται η χρήση του αισθητήρα σε μέρη με ξαφνικές αλλαγές θερμοκρασίας - θα αντιληφθεί μια απότομη έκρηξη υπέρυθρης ακτινοβολίας από τη θέρμανση ως την εμφάνιση ενός κινούμενου αντικειμένου, το οποίο μπορεί να προκαλέσει ψευδείς συναγερμούς.

Το HC-SR501 χρησιμοποιείται συχνά σε συναγερμούς διαρρήξεων, καθώς και σε έξυπνα σπίτια για τον έλεγχο του φωτισμού όταν ένα άτομο μπαίνει στο δωμάτιο.

Χαρακτηριστικά:

Τάση τροφοδοσίας	4,5V-20V
Τρέχον στο OUT	<60uA
Τάση εξόδου	Υψηλά και χαμηλά επίπεδα σε λογική 3,3V TTL
Απόσταση ανίχνευσης	3,7 μέτρα (προσαρμόσιμο)
Γωνία ανίχνευσης	έως 120°-140° (ανάλογα με τον συγκεκριμένο αισθητήρα και φακό)
Πλάτος παλμού κατά την ανίχνευση	5 - 200 δευτερόλεπτα. (με δυνατότητα διαμόρφωσης)
Χρόνος αποκλεισμού μέχρι την επόμενη μέτρηση	2,5 δευτ (αλλά μπορεί να αλλάξει αντικαθιστώντας αντιστάσεις SMD)
Θερμοκρασία εργασίας	-20....+80°C
Λειτουργία λειτουργίας	L - μονή σύλληψη, H - επαναλαμβανόμενες μετρήσεις
Διαστάσεις	3,2cm x 2,4cm x 1,8cm

Στον αγώνα για τη ζωή των λαμπτήρων πυρακτώσεως στην προσγείωση, δοκίμασα έναν αρκετά μεγάλο αριθμό σχεδίων για την προστασία τους. Αυτά ήταν απλές δίοδοι και κυκλώματα μαλακής εκκίνησης και ακουστικοί αισθητήρες. Δεν έχουν αποδείξει όλοι τους τη θετική πλευρά. Πηγαίνοντας στον ιστότοπο της Aliexpress, έπεσα πάνω σε έναν πυροηλεκτρικό αισθητήρα HC-SR501. Σε τιμή λιγότερο από ένα δολάριο, ο αισθητήρας έχει μια σειρά από θετικές ιδιότητες, συγκεκριμένα: τροφοδοσία από 5 έως 20 βολτ, ζώνη ανίχνευσης κίνησης από 3 έως 7 μέτρα, καθυστέρηση απενεργοποίησης από 5 έως 300 δευτερόλεπτα. (Δεν βλέπω το νόημα να δώσω μια πλήρη περιγραφή εδώ, καθώς αυτές οι πληροφορίες είναι υπεραρκετές). Εξωτερικά, ο αισθητήρας μοιάζει με αυτό:

Ό,τι χρειάζεστε για να φωτίσετε την προσγείωση, όπου οι άνθρωποι δεν περπατούν τόσο συχνά και η συνεχής λάμψη της λάμπας είναι άχρηστη.

Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει τα σημεία σύνδεσης για το κοινό καλώδιο (GND), την έξοδο σήματος σκανδάλης (Έξοδος) και το δίαυλο ισχύος (+ Power). Η πλακέτα έχει δύο μεταβλητές αντιστάσεις: η μία ρυθμίζει τη ζώνη απόκρισης (Sensitivity Adjust), η άλλη την καθυστέρηση απενεργοποίησης (Time Delay Adjust).

Επιπλέον, υπάρχει ένα βραχυκυκλωτήρα για εναλλαγή λειτουργιών. HΚαι μεγάλο. Σε λειτουργία μεγάλοο αισθητήρας, έχοντας καθορίσει την κίνηση, εξάγει ένα σήμα υψηλού επιπέδου στην έξοδο. Ανεξάρτητα από το εάν υπάρχει περαιτέρω κίνηση στην περιοχή ανίχνευσης ή όχι, μετά από καθορισμένο χρόνο καθυστέρησης (για παράδειγμα, 30 δευτερόλεπτα), το σήμα εξόδου θα απενεργοποιηθεί.

Σε λειτουργία Hτο σήμα εξόδου θα εξαφανιστεί μόνο αφού παρέλθει ο χρόνος καθυστέρησης από τη στιγμή της τελευταίας ανίχνευσης κίνησης στη ζώνη ανίχνευσης. Δηλαδή, πέρασαν από τη ζώνη κίνησης - θα σβήσει μετά από 30 δευτερόλεπτα, θα παραμείνει και θα μετακινηθεί στη ζώνη ανίχνευσης για 10 λεπτά και θα την αφήσει - θα σβήσει μετά από 30 δευτερόλεπτα. Ενώ βρίσκεστε στη ζώνη ανίχνευσης, ο αισθητήρας δεν θα απενεργοποιηθεί.

Ό,τι χρειάζεστε για να φωτίσετε την προσγείωση, όπου οι άνθρωποι δεν περπατούν τόσο συχνά και η συνεχής λάμψη της λάμπας είναι άχρηστη. Έχοντας μελετήσει το φύλλο δεδομένων και τα υλικά στο δίκτυο, απέρριψα τις περιπτώσεις χρήσης του Arduino ως υπερβολικά δαπανηρές και σκιαγράφησα το ακόλουθο κύκλωμα.

Λειτουργικά, η συσκευή αποτελείται από τρεις κόμβους:

1. ο ίδιος ο αισθητήρας HC-SR501.
2. ένας ενεργοποιητής που αποτελείται από μια αντίσταση R3, ένα τρανζίστορ VT1, μια δίοδο D1 και ένα ρελέ P1, όπου τα R3 και VT1 χρησιμεύουν ως σύνδεσμος μεταξύ του αισθητήρα και του ρελέ. Χωρίς αυτά, η χωρητικότητα φορτίου του αισθητήρα είναι τόσο χαμηλή που μόνο ένα LED μπορεί να συνδεθεί απευθείας.
3. Τροφοδοτικό χωρίς μετασχηματιστή, όπου το R1 είναι απαραίτητο για τη μείωση του ρεύματος εισόδου (συχνά μπορεί να παραμεληθεί), ο πυκνωτής C1 με ονομαστική τιμή 0,47 - 0,68 uF με τάση λειτουργίας τουλάχιστον 250 βολτ παρέχει ρεύμα εξόδου έως και 0,05 A, Το R2 είναι απαραίτητο για την εκφόρτιση του πυκνωτή C1 μετά την αποσύνδεση της συσκευής από το δίκτυο.

Γιατί μια γέφυρα διόδου είναι γνωστό σε όλους. Ο πυκνωτής φίλτρου πρέπει να επιλέγεται με τάση λειτουργίας τουλάχιστον 25 βολτ. Λοιπόν, τελικά, η δίοδος zener ρυθμίζει την τάση στην έξοδο του τροφοδοτικού στα 12 βολτ. Η επιλογή μιας διόδου zener για ακριβώς 12 βολτ οφείλεται, αφενός, στο εύρος τροφοδοσίας του αισθητήρα από 3 έως 20 βολτ, αφετέρου, η τάση λειτουργίας του ρελέ είναι 12 βολτ.

Ξεχωριστά, αξίζει να αναφέρουμε το τρανζίστορ. Αυτή είναι πρακτικά οποιαδήποτε δομή τρανζίστορ NPN - 2N3094, BC547, KT3102, KT815, KT817, κ.λπ. και τα λοιπά.

Ένα ρελέ με σχεδόν οποιαδήποτε αντίσταση πηνίου, τάση μεταγωγής 250 βολτ και ρεύμα 3 αμπέρ, που θα επιτρέψει την ασφαλή εναλλαγή φορτίου αρκετών εκατοντάδων watt.

Μπορείτε να αγοράσετε τον αισθητήρα στο συνεργαζόμενο κατάστημα FastAVR project με έκπτωση 10% αν ακολουθήσετε τον σύνδεσμο

Αισθητήρας κίνησης (PIR Motion sensor) Σύνδεση HC-SR501 με Arduino

Ο αισθητήρας PIR μεταφράζεται από τα αγγλικά ως Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor - pyroelectric (passive) infrared sensor. Ο πυροηλεκτρισμός είναι η ιδιότητα της δημιουργίας ενός συγκεκριμένου ηλεκτρικού πεδίου όταν ένα υλικό ακτινοβολείται με υπέρυθρες (θερμικές) ακτίνες. Επομένως, οι αισθητήρες PIR καθιστούν δυνατή την ανίχνευση της κίνησης των ανθρώπων σε ελεγχόμενη περιοχή, καθώς το ανθρώπινο σώμα εκπέμπει θερμότητα. Τέτοιοι αισθητήρες είναι μικροί σε μέγεθος, φθηνοί και έχουν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Είναι εύκολα στη χρήση και δεν φθείρονται. Για αυτούς τους λόγους, χρησιμοποιούνται στους περισσότερους βιομηχανικούς αισθητήρες κίνησης.
Μην τοποθετείτε αισθητήρες PIR σε μέρη όπου η θερμοκρασία αλλάζει γρήγορα. Αυτό θα οδηγήσει στο γεγονός ότι ο αισθητήρας δεν θα μπορεί να ανιχνεύσει την εμφάνιση ενός ατόμου στην ελεγχόμενη περιοχή και θα υπάρχουν πολλά ψευδώς θετικά.
Χάρη στους «Κινέζους αδερφούς μας», μια μονάδα που αποτελείται από τον ίδιο τον αισθητήρα PIR και το κύκλωμα ελέγχου έχει γίνει πολύ δημοφιλής για οικιακή χρήση. Συνδύασαν τα πάντα σε μια μονάδα και την ονόμασαν HC-SR501.

Βασικές παράμετροι της μονάδας HC-SR501

Τιμή παραμέτρου
Διαστάσεις περίπου 3,2cm x 2,4cm x 1,8cm
Τάση τροφοδοσίας DC 4,5V- 20V
Ρεύμα σε OUT o -140 o (ανάλογα με τον συγκεκριμένο αισθητήρα και φακό)

Διάρκεια παλμού
σε ανίχνευση 5 - 200 δευτερόλεπτα (με δυνατότητα διαμόρφωσης)

Χρόνος αποκλεισμού έως
επόμενη μέτρηση 2,5 δευτ. (αλλά μπορεί να αλλάξει αντικαθιστώντας αντιστάσεις SMD)

Θερμοκρασία λειτουργίας -20 - +80 o C
Τρόπος λειτουργίας L - μονή λήψη, H - επαναλαμβανόμενες μετρήσεις

Περιγραφή
Ολόκληρη η ενότητα μοιάζει με αυτό:

Και έτσι φαίνεται όταν αφαιρέθηκε ο φακός Fresnel. Τι είναι αυτός ο φακός μπορεί να διαβαστεί στη Wikipedia. Η φωτογραφία δείχνει τον αισθητήρα PIR 500BP.

Από κοντά

Και αυτή είναι η πίσω πλευρά της μονάδας με το κύκλωμα τροφοδοσίας και ελέγχου.

Η μονάδα έχει πολλές ρυθμίσεις. Δύο διακόπτες και ένα jumper. Από την εικόνα, νομίζω ότι όλα πρέπει να είναι ξεκάθαρα.

Τρόποι λειτουργίας

Ο τρόπος λειτουργίας της μονάδας ρυθμίζεται από ένα βραχυκυκλωτήρα. Υπάρχουν δύο λειτουργίες - η λειτουργία H και η λειτουργία L. Στην παραπάνω φωτογραφία, η μονάδα έχει ρυθμιστεί σε λειτουργία H.

• Λειτουργία H- σε αυτήν τη λειτουργία, όταν ο αισθητήρας ενεργοποιείται πολλές φορές στη σειρά, η έξοδος του (στο OUT) παραμένει σε υψηλό λογικό επίπεδο.
• Λειτουργία L- σε αυτήν τη λειτουργία, ένας ξεχωριστός παλμός εμφανίζεται στην έξοδο κάθε φορά που ενεργοποιείται ο αισθητήρας.

Λοιπόν, μια ακόμη εικόνα, αντιγραμμένη από το φύλλο δεδομένων στον αισθητήρα PIR:

Σχέδιο

Μπορείτε να ελέγξετε τη λειτουργία του αισθητήρα συναρμολογώντας το απλούστερο κύκλωμα στο breadboard. Ως ένδειξη, χρησιμοποιείται εδώ ένα συμβατικό LED.

Συναρμολογήστε αυτό το διάγραμμα. Ο βραχυκυκλωτήρας πρέπει να ρυθμιστεί στον τρόπο λειτουργίας L. Εφαρμόστε ρεύμα. Περιμένετε περίπου 20-40 δευτερόλεπτα (έως 60 δευτερόλεπτα για ορισμένες μονάδες). Αυτή τη στιγμή, ο αισθητήρας βαθμονομείται.
Τώρα, μόλις ο αισθητήρας ανιχνεύσει κίνηση, το LED θα ανάψει για ορισμένο χρονικό διάστημα, ρυθμισμένο από την αντίσταση συντονισμού. Μπορείτε να παίξετε με τη ρύθμιση της ευαισθησίας και την εγκατάσταση της μονάδας σε διαφορετικά σημεία του σπιτιού.
Είναι καλύτερο (αν και δεν είναι απαραίτητο) να συνδέσετε τη μονάδα με μικροελεγκτές (πηγάδι ή άλλα μικροκυκλώματα) μέσω ενός τρανζίστορ και μιας αντίστασης έλξης 10 k. Ακολουθεί ένα παράδειγμα διαγράμματος:

Ή εδώ: