Ванни

Саморобний LED світильник на основі ІЧ датчика HC-SR501. Лампа з автоматичним включенням Датчик руху для увімкнення світла 501

Інфрачервоний датчикруху (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 полепри 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 екземплярі 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 переміщується, 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.

HC-SR501 - піроелектричний інфрачервоний датчик руху, що дозволяє виявляти рух людей у контрольованій зоні. Представляє 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).

У режимі H при спрацьовуванні датчика кілька разів поспіль на його виході (OUT) залишається високий логічний рівень. У режимі L на виході кожного разу спрацьовуванні датчика на вихід подається окремий імпульс.
Не рекомендується використовувати датчик у місцях з різкими перепадами температур - різкий сплеск інфрачервоного випромінювання від нагрівання він сприйматиме як появу об'єкта, що переміщається, що може викликати помилкове спрацьовування.

HC-SR501 часто застосовується в охоронних сигналізаціях, а також у розумних будинках для контролю освітлення з появою в приміщенні людини.

Характеристики:

Напруга живлення	4.5V-20V
Струм на OUT	<60uA
Напруга на виході	Високі та низькі рівні у 3.3V TTL логіці
Дистанція виявлення	3, 7м (налаштовується)
Кут виявлення	до 120°-140° (залежно від конкретного датчика та лінзи)
Тривалість імпульсу при виявленні	5 – 200сек. (налаштовується)
Час блокування до наступного вимірювання	2.5сек. (але можна змінити заміною SMD-резисторів)
Робоча температура	-20.... +80°C
Режим роботи	L - одиночний захоплення, H - повторювані виміри
Розміри	3.2см x 2.4см x 1.8см

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 світіння 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 світіння 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:

самого датчика HC-SR501;
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;
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 для 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.

Придбати датчик можна в магазині-партнері проекту FastAVR зі знижкою 10% якщо перейти за посиланням

Датчик руху (PIR Motion sensor) HC-SR501 підключення до Arduino

PIR-sensor перекладається з англійської мови як Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor - піроелектричний (пасивний) інфрачервоний сенсор. Піроелектрика – це властивість генерувати певне електричне поле при опроміненні матеріалу інфрачервоними (тепловими) променями. Тому датчики PIR дозволяють виявляти рух людей в контрольованій зоні, так як тіло людини випромінює тепло. Такі датчики мали за розміром, недорогі, мають низьке енергоспоживання. Вони прості у використанні і не зношуються. З цих причин вони застосовуються у більшості промислових датчиків руху.
Не варто розташовувати PIR-датчики у місцях, де швидко змінюється температура. Це призведе до того, що датчик не зможе виявляти появу людини в контрольованій зоні, і буде багато помилкових спрацьовувань.
Завдяки нашим «брати-китайцям» дуже популярним для домашнього застосування став модуль, що складається з самого PIR-датчика та схеми управління. Вони об'єднали в один модуль і назвали його HC-SR501.

Основні параметри модуля HC-SR501

Параметр Значення
Розміри приблизно 3.2см x 2.4см x 1.8см
Напруга живлення DC 4.5V-20V
Струм на OUT o -140 o (залежно від конкретного датчика та лінзи)

Тривалість імпульсу
при виявленні 5 - 200сек. (налаштовується)

Час блокування до
наступного виміру 2.5сек. (але можна змінити заміною SMD-резисторів)

Робоча температура -20 - +80 o C
Режим роботи L - одиночний захоплення, H - повторювані виміри

Опис
Виглядає весь модуль ось так:

А ось так він виглядає зі знятою лінзою Френеля. Що таке цю лінзу можна почитати на Вікіпедії. На фото видно PIR-датчик 500BP.

Найбільшим планом

А це зворотний бік модуля зі схемою живлення та управління.

У модулі є кілька органів налаштування. Два змінники та перемичка. З картинки, я думаю, все має бути зрозумілим.

Режими роботи

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

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

Ну і ще одна картинка, скопіювала з даташита на PIR-датчик:

Схема

Перевірити роботу датчика можна зібравши на макетній платі найпростішу схему. Як індикатор тут використовується звичайний світлодіод.

Зберіть цю схему. Перемичку треба поставити в режим роботи L. Подайте живлення. Зачекайте приблизно 20-40 секунд (для деяких модулів і до 60 секунд). У цей час датчик калібрується.
Тепер, як тільки датчик зафіксує рух, світлодіод буде світитися певний час, встановлений підстроювальним резистором. Можна погратися налаштуванням чутливості та встановленням модуля у різні місця будинку.
До мікроконтролерів (ну або інших мікросхем) модуль краще (хоч і необов'язково) підключати через транзистор і підтягуючий резистор на 10k. Ось зразкова схема:

Або ось: