Датчик руху інфрачервоний sr 501. Схеми підключення датчика руху

Датчиками руху називають прилади, які реагують на рухомі, а не нерухомі предмети. Цим вони відрізняються від датчиків присутності, налаштованих на спрацьовування при зникненні, зникненні об'єктів, що рухаються в контрольованій зоні.

Іншими словами, прилад, що контролює рух, повинен спрацювати при знаходженні людини всередині простору, що спостерігається, коли він пересувається або завмер, але хоча б просто поворухнув пальцями. У той же час пристрої контролю присутності спрацьовують тоді, коли люди повністю покинули приміщення або в ньому залишився завмерла людина, що не здійснює жодних рухів.

Принципи роботи датчиків руху

Обидві групи цих датчиків можуть працювати на основі:

уловлювання звукових коливань чутливими акустичними системами;

сприйняття теплового випромінювання, яке викликається людським тілом інфрачервоними приймачами пасивної дії;

перекриття невидимих ​​людському оку інфрачервоних променів, що спрямовуються від випромінювача до приймача активним методом.

Існують ще інші способи виявлення людини, що рухається, але вони, як і акустичний метод, використовуються рідко. А в побутових пристрояхнайчастіше застосовуються датчики руху, які працюють з електромагнітними коливаннями хвиль, розташованих в інфрачервоному спектрі. Вони описуються у .

У приймачів ІЧ датчиків загальний принципроботи.

Датчики руху та датчики присутності вловлюють інфрачервоне випромінювання, що розповсюджується на всі боки від будь-яких предметів, розташованих у зоні огляду. Теплові промені, як у звичайній оптичній системі, наприклад, фотоапарата потрапляють на сегментну лінзу, що працює за принципом Френеля.

Ця скляна або із сортів оптичних пластмас конструкція створюється з великою кількістюконцентричних секторів/сегментів, кожен з яких формує вузьконаправлений пучок паралельних теплових променів на ІЧ сенсор.

Його ще називають терміном «PIR-сенсор» тому, що він має піроелектричний ефект — створює електричне поле, пропорційне одержуваному тепловому потоку. Прийнятий сигнал обробляється електронними пристроями.

Більшість конструкцій датчиків піродетектор працює з аналоговими величинами. Прикладом може бути.

Він має невеликі габарити, працює на основі мікросхеми, має три клеми для підключення проводів живлення та навантаження, два регулювальні потенціометри. При спрацьовуванні видає керуючий електричний сигнал напругою 3,3 вольта і струм кілька міліампер.

Останнім часом стали впроваджуватися блоки, які здійснюють подвійне перетворення та обробку команд на основі .

Це дозволяє використовувати мікропроцесорні пристрої та комп'ютерні технології для подальших перетворень сигналу та формування різних алгоритмів керування автоматичними пристроями.

Як аналогові електронні, так і цифрові датчики підключаються до блоків живлення та мають вихідні пристрої, що комутують навантаження у первинній мережі.

В алгоритм роботи електроніки закладається один із принципів:

виявлення руху;

спрацьовування на перебування.

Коли в полі дії датчика з'являється людина, він своєю присутністю вносить зміни в тепловий баланс довкілляа всі його пересування фіксуються через лінзу Френеля як об'єктивом фотоапарата. Електронні блоки спрацьовують та видають електричний сигнал на керуючий контакт.

На цьому функції самого датчика закінчуються, хоча процес перемикання виконавчих механізмів ще не виконаний, а потужності сигналу датчика руху для комутації світильників освітлення, включення звукової сирени, відправлення СМС на мобільний телефон або виконання інших завдань недостатньо.

Цей сигнал необхідно посилити та забезпечити його передачу на потужний контакт для комутації навантаження.

Розглянутий вище датчик руху HC-SR501 не може виконати ці функції самостійно. Для реалізації можна зібрати простий транзисторний ключ на .

На клеми VCC і GND у датчика руху і ключа подається живлення =4,5÷20 вольт від додаткового джерела, а сигнал з виведення OUT датчика, що управляє, підводиться на однойменну клему підсилювача. Навантаження відповідної напруги підключається до вихідного ланцюга.

Якщо використовувати цю схему для включення мобільного телефону, можна отримувати СМС на свій мобільник, які будуть сигналом про появу несподіваних гостей в охоронній зоні.

У більшості готових модулів для схем освітлення з датчиками руху вбудований його підсилювач та силовий контакт, що комутує схему навантаження. У конструкцій таких блоків, що живляться від мережі ≈220 вольт, прямо на корпусі розміщені три клеми для підключення проводів, два з яких подають живлення (фазу L і нуль N) а третій L" спільно з нулем N використовується для комутації світильників.

Датчики руху активної дії

Прилади, що працюють за принципом контролю каналу між ІЧ випромінювачем та приймачем, мають приблизно такий самий алгоритм, налаштовані на загальну частоту, як у пульта дистанційного керуваннятелевізор або маніпулятор бездротової комп'ютерної миші з їх приймачів. Вони можуть мати автономне, незалежне від стаціонарної електричної мережі.

При цьому виконується одна із схем розташування модулів прямого або поворотного способу утворення тракту за допомогою дзеркал.

Схеми підключення датчика

Електрична схема простого підключенняпоказано на малюнку.

При цьому підключенні режим роботи світильника повністю відповідає алгоритму, закладеному електронною схемою, і настроюється потенціометрами регулювання.

На простих конструкціяхдатчиків встановлюється два регулятори:

1. LUX – рівня освітленості, при досягненні якого відбувається спрацьовування датчика (наприклад, немає потреби користуватися електричним світлом у сонячну погоду). Для регулювання спочатку виставляється його максимальне значення;

2. TIME — тривалість включення таймера або, іншими словами, відрізка часу, в якому горітиме світильник після виявлення руху. Зазвичай встановлюють мінімальну величину, адже при кожному новому русі датчик постійно перезапускатиметься.

Зазвичай цих двох параметрів регулювання достатньо для налаштування керування побутовими світильниками. У зустрічаються ще два потенціометри:

1. SENS - чутливість або дальність дії. Їм користуються зменшення зони контролю у випадках, коли обмежити її зміною орієнтації датчика руху виходить;

2. MIC - акустичного рівня шумів вбудованого мікрофона, у якому спрацьовує датчик. Але в побутових умовахця функція не потрібна - датчик спрацьовуватиме від сторонніх звуків проїжджаючих машин, дитячих вигуків.

Схема підключення світильника до двох датчиків

Цей спосіб використовується в місцях, коли виникає необхідність керувати освітленням двох віддалених точок з обмеженим оглядом для одного датчика.

Одноіменні клеми приладів підключаються за паралельною схемою один до одного та виводяться на мережу живлення та освітлювальний прилад. При спрацьовуванні вихідного контакту будь-якого датчика світиться світильник.

Схема підключення через вимикач

Цим способом користуються, коли додають до діючого світильника з вимикачем блок датчика руху. При увімкненому вимикачі схема повністю працює так, як вона налаштована електронікою. А при розімкнутому контакті фаза знімається з блоку живлення і датчик руху виводиться з роботи.

Практика показала, що серед власників квартир при виході з помешкання збереглася звичка машинально відключати світло вимикачем. Після цього при заході в кімнату людини датчик руху виводиться з роботи. Щоб виключити подібні ситуації, контакти вимикача шунтують, чим здійснюється перехід на попередню схему.

У цій схемі увімкнений вимикач повністю шунтує вихідний контакт датчика руху. Її застосовують, коли людина довго перебуває в нерухомій позі, а витримка у таймера маленька і для включення світильника доводиться робити зайві відволікаючі рухи.

Схема підключення потужних навантажень електромагнітними приладами

Блок датчика руху з малопотужними контактами можна використовувати для дуже потужних освітлювальних приладів. Для цього використовується проміжний пристрій – , реле або контактор відповідних номіналів. Його обмотка підключається до малопотужного контакту датчика, а силовий контакт комутує навантаження системи освітлювальних приладів.

У цій схемі, як і у всіх інших, необхідно точно розрахувати потужності, що комутуються, і підібрати під них силові контакти. Після включення в роботу обов'язково заміряють струми навантажень та порівнюють їх ще раз із потужністю контактів. Для надійної тривалої роботи системи необхідно створити запас потужності.

Подібна схема з електромагнітними приладами здатна довго та надійно працювати. Але, у неї є дві істотні недоліки:

1. підвищений рівень шуму і електромагнітні перешкоди, що виникають, супроводжують процес переміщення якоря під час перемикань;

2. постійне зношування контактної системи внаслідок розрядів, що виникають при розриві ланцюга, що вимагає виконання періодичних профілактичних робіт.

Цих недоліків позбавлені симисторні та триністорні схеми.

Схема підключення потужних навантажень напівпровідниковими приладами

В цьому випадку відсутні всілякі шуми та перешкоди. Але для роботи напівпровідникового приладу необхідно перетворити керуючий сигнал датчика руху на гармоніку, що збігається по частоті з напругою мережі. Для цього створюється спеціальна схема узгодження, що видає змінний струмна.

Працюючи схеми узгодження симистор відкритий. та світильники горять. Коли сигнал керування відсутній, то триак закритий, а кероване ним освітлення відключено.

Недоліком цієї схеми є складність конструкції узгоджувального електронного сигналу пристрою.

Вибір місця встановлення та способу орієнтації датчиків

В залежності від конструкції датчик руху може мати різний кут спостереження для контролю простору від декількох градусів до кругового огляду, який зазвичай застосовується при стельовому кріпленні.

Ці кути розподіляються у горизонтальній та вертикальній площинах, визначають зону спостереження, вказуються у документації.

Датчики, призначені для установки на стіну, зазвичай мають огляд порядку 110-120 або 180 градусів по горизонту і 15-20 - по вертикалі.

Поза цим простором жодні рухи датчиками не фіксуються. Тому при установці датчика руху важливо не лише підбирати їх за характеристиками огляду, але й регулювати після монтажу для коригування напряму. Конструкції з рухомим органом огляду полегшують налагодження, а в інших приладів треба ретельніше продумувати і виконувати початковий монтаж.

Стельові датчики зазвичай мають круговий огляд 360 про горизонталі, який поширюється конусом зверху вниз. Його зона контролю значно більша, але вона теж може мати непроглядний простір у кутах приміщень.

Вплив сторонніх об'єктів на роботу датчиків

При монтажі та налаштуванні датчика руху важливо врахувати умови їх розміщення, оцінити вплив на їх надійність розташованих поруч предметів та різних джереленергії. Теплові нагрівачі, гілки дерев, що коливаються, проїжджають повз автомобілі, кабіни піднімаються/опускаються ліфтів та інші об'єкти можуть викликати часті помилкові спрацьовування пристроїв.

Коли немає можливості їх позбутися, то загрубують чутливість приладу потенціометром або екранують зону перешкод.

Інфрачервоний датчик руху (PIR Motion sensor) HC-SR501 (DSN-FIR800)використовується для виявлення в контрольованій зоні руху об'єктів, що випромінюють інфрачервоне випромінювання (тепло). Принцип роботи датчика ґрунтується на піроелектриці.

Піроелектрика – це властивість генерувати певне електричне поле при опроміненні матеріалу інфрачервоними (тепловими) променями. Над чутливим елементом встановлена ​​лінза Френеля, яка використовується для збільшення радіусу огляду та посилення вхідного інфрачервоного сигналу.

Модулі HC-SR501являє собою модуль, що складається з ІЧ сенсора 500BP, лінзи Френеля, і керуючої модулем мікросхеми BISS0001. Режим роботи модуля визначається перемичкою (режим H або режим L).

Режими роботи

Режим роботи модуля визначається перемичкою. Є два режими – режим H та режим L. На фото модуль встановлено режим H.

• Режим H- у цьому режимі при спрацьовуванні датчика кілька разів поспіль на його виході (OUT) залишається високий логічний рівень. Червона перемичка.
• Режим L- у цьому режимі на виході кожного разу спрацьовування датчика з'являється окремий імпульс. Жовта перемичка.

Примітка:
На цьому примірнику немає колодки для перемички, а є контакти на платі для запаювання перемички, причому варіант Н вже замкнений друкарським провідником.
Для вибору режиму L необхідно видалити заводську перемичку (як зазначено на зображенні).

Основні характеристики HC-SR501

• Колір: білий зелений
• Розміри: 3,2 см х 2,4 см х 1,8 см (приблизно)
• Інфрачервоний датчик контролю плати
• Чутливості та часу затримки може бути відрегульовано
• Робоча напруга: DC 4.5V-20V
• Струм:<60 mA
• Вихідна напруга: високий / низький рівень сигналу: 3,3 В Вихід TTL
• Дальність виявлення: 3 - 7М (можна регулювати)
• Дальність виявлення:<140 °
• Час затримки: 5-200S (може бути скоригована, за замовчуванням 5-3%)
• Блокада часу: 2,5 S (за замовчуванням)
• Trigger: L: Non-повторювані тригер H: Повторіть Trigger (за замовчуванням)
• Робоча температура: -20 - 80°C
• Метод запуску: L неповторний тригер / H повторювані тригери

Контакти:

OUT(Вихідний сигнал) – контакт для обміну даними між датчиком і мікроконтролером;
VCC- Напруга живлення (4,5 - 20в);
GND- Загальний контакт.


Інфрачервоний датчик руху HC-SR501не рекомендується використовувати в місцях з різкими перепадами температур (різкий сплеск інфрачервоного випромінювання) від нагрівання він сприйматиме як появу об'єкта, що переміщається, що може викликати помилкове спрацьовування.
Модуль HC-SR501 часто застосовується в охоронних сигналізаціях, а також у розумних будинках для контролю освітлення з появою в приміщенні людини.

У боротьбі за термін життя ламп розжарювання на сходовому майданчику випробував досить велику кількість схем їхнього захисту. Це були і прості діоди та схеми плавного включення, і акустичні датчики. Не всі зарекомендували себе позитивно. Зайшовши на сайт Aliexpress, натрапив на піроелектричний датчик HC-SR501. За ціною менше одного долара, датчик має низку позитивних якостей, а саме: харчування від 5 до 20 вольт, зона виявлення руху від 3 до 7 метрів, затримка вимикання від 5 до 300 секунд. (Повне опис тут наводити не бачу сенсу, оскільки цієї інформації більш ніж достатньо). Зовні датчик виглядає так:

Саме те, що потрібно для освітлення сходового майданчика, де не так часто ходять люди і постійне свічення лампи ні до чого.

На фото нижче позначені точки підключення загального дроту (GND), вихід сигналу про спрацьовування (Output) та шини живлення (+Power). На платі встановлено два змінні опори: один регулює зону спрацьовування (Sensitivity Adjust), інший затримку вимкнення (Time Delay Adjust).

Крім того, є джампер для перемикання режимів Hі L. В режимі Lдатчик, зафіксувавши рух, видає вихід сигнал високого рівня. Незалежно від того, чи є в зоні виявлення подальший рух чи ні, через встановлений час затримки (наприклад, 30 секунд), сигнал на виході буде вимкнено.

В режимі Нсигнал на виході зникне тільки після закінчення затримки від моменту останньої фіксації руху в зоні виявлення. Тобто пройшли через зону руху - він вимкнеться через 30 секунд, перебуваєте та рухаєтеся в зоні виявлення 10 хвилин і виходите з неї - він вимкнеться через 30 секунд. Поки ви у зоні виявлення – датчик не вимкнеться.

Саме те, що потрібно для освітлення сходового майданчика, де не так часто ходять люди і постійне свічення лампи ні до чого. Вивчивши даташит та матеріали в мережі, відкинув варіанти використання Arduino, як надмірно затратні та накидав наступну схему.

Функціонально пристрій складається з трьох вузлів:

1. самого датчика HC-SR501;
2. виконавчого пристрою, що складається з резистора R3, транзистора VT1, діода D1 та реле Р1, де R3 та VT1 служать сполучною ланкою між датчиком та реле. Без них здатність навантаження датчика настільки низька, що безпосередньо можна підключити лише світлодіод;
3. безтрансформаторного блоку живлення, де R1 необхідний для зниження пускового струму (часто ним можна знехтувати), конденсатор С1 з номіналом від 0,47 - 0,68 мкФ з робочою напругою мінімум 250 вольт забезпечує на виході струм до 0,05 А, R2 необхідний розрядження конденсатора С1 після відключення пристрою від мережі.

Навіщо діодний міст усім відомо. Фільтруючий конденсатор слід вибирати з робочою напругою не менше 25 вольт. Ну і нарешті стабілітрон встановлює напругу на виході блоку живлення на рівні 12 вольт. Вибір стабілітрона саме на 12 вольт обумовлений з одного боку діапазоном живлення датчика від 3 до 20 вольт, з іншого робочою напругою реле - 12 вольт.

Окремо варто сказати про транзистор. Це практично будь-який тразистор NPN структури - 2N3094, ВС547, КТ3102, КТ815, КТ817 і т.д. і т.п.

Реле з практично будь-яким опором котушки, напругою комутації 250 вольт і струмом 3 ампера, що дасть можливість безболісно комутувати навантаження потужністю кілька сотень ват.