Лампа с автоматическим включением. Инфракрасный датчик движения HC-SR501 Hc sr501 подключение светодиодной ленты

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 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.
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 модуль реле (1-но канальный) , 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; } }

Скачать скетч

Загружаем данный скетч в контроллер Arduino. При включении загорится красный светодиод, который сигнализирует о подготовке датчика (горит 1 минуту). По истечении минуты загорится желтый светодиод, а красный погаснет, это означает что, датчик готов к обнаружению движения. Как только датчик обнаружит движение движение, загорится зеленый светодиод, который будет светится в течение трех секунд.

Купить на Aliexpress
Купить Инфракрасный датчик движения HC-SR501
Купить комплект проводов DuPont, 2,54 мм, 20 см

Инфракрасный датчик движения HC-SR501

В этой статье приводится описание основных характеристик и принципов работы готового ИК датчика HC-SR501, который можно использовать как с ардуино так и отдельно.

Самое главное преимущество этого датчика на мой взгляд - это цена на алиэкспрес я его приобрел за 42 рубля с бесплатной доставкой в 2016г.
Вторым его преимуществом является простота подключения и использования, так как он не содержит ни каких интерфейсов и имеет всего три контакта (питание,общий и выход).

В режиме "H" на выходе появляется логическая единица (+3,3 вольта) что позволяет подключить датчик даже начинающему радиолюбителю.

Основные характеристики

Размеры: 3,2 см х 2,4 см х 1,8 см (примерно)
Чувствительности и времени задержки может быть отрегулировано
Рабочее напряжение: DC 4.5V - 20V
Ток: < 60 мA
Выходной сигнал: высокий / низкий уровень (0 или 1), сигнал: 3,3 В TTL-уровень
Дальность обнаружения: 3 - 7 Метра (регулируется потенциометром)
Угол обнаружения: 120-140 ° (зависит от установленной линзы Френеля)
Время задержки срабатывания: 5-300 секунд (регулируется потенциометром, по умолчанию 5 с -3%)
Блокировка до следующего измерения: 2,5 секунды (можно изменить перепояв smd)
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.

Внешний вид датчика движения

На фото выше датчик с обоих сторон и со снятой линзой Френеля.
Для настройки режимов работы на модуле имеются два потенциометра и перемычка их назначение думаю понятно с фото ниже:

Модернизация HC SR501

- Об регулировке б локировка до следующего измерения (2,5 сек.)
Как уже говорилось выше в основных характеристиках время блокировки можно изменить заменой smd ,
его сопротивление по умолчанию 1 МОм, на схеме ниже он обозначен R14 (между 5 и 6 ножками микросхемы)
Сопротивление можно немного уменьшить для увеличения быстродействия, к примеру замена этого резистора на 220 кОм уменьшает задержку в 5 раз, но будьте осторожны чрезмерное быстродействие может привести к тому что датчик будет включаться сразу после попытки выключения , такой эффект наблюдался уже при 100 - 180 кОм

- Фоторезистор в HC-SR501
Помимо стандартных органов чувств пироэлектрического датчика на плате hc SR501 можно еще 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. При освещенном фоторезисторе, его сопротивление мало, и напряжение на входе А3 микросхемы DA1 будет недостаточным для включения устройства.
Регулировать порог включения можно подключив параллельно резистору R9 подстроечный резистор. желательно подключить через сопротивление в 100 - 200 Ом чтоб не допускать замыкания при малых сопротивлениях фоторезистора.
Вроде бы все понятно, кто не понял спрашивайте в комментариях.

- Датчик шума в HC SR501
Возможно немного лишнее но возможность такая есть - подключение датчика шума от того же arduino.
Сигнальный провод через последовательно соединенные резистор в 10 кОм с конденсатором 10 мкф подключают к 13 ножке микросхемы DA1 (смотри схему)
Сам датчик шума лучше запитать от стабильного источника 3,3 -5 вольт, можно взять питание с стабилизатора
в HC-SR501 (7133) - микросхема DA2.

- (термистор) в HC-SR501
По некоторым данным к контактам RT ик датчика подключается терморезистор параллельно к R8,
О назначении его в интернете информации я не нашел. Поскольку это цепь между первой и второй ступенью усиления и сопротивление R8 на прямую влияет на чувствительность датчика, можно предположить что терморезистор должен обеспечить сработку датчика при пожаре или просто является элементом термостабилизации что на мой взгляд мало вероятно.
В общем и новый датчик заказаны (старый уже светом управляет) , придут опробую и опишу что по чем и зачем.
Если у вас есть ответ можете написать в комментариях.

HC SR501

Схема может отличатся от приведенной но очень не значительно.
Напряжение питания через защитный диод VD1 подается на микросхемный стабилизатор напряжения
HT 7133−1.
С1 — фильтрующий. Пироэлектрический датчик питается от стабилизатора напряжения через дополнительный RC фильтр, состоящий из резисторов R3, R4 и конденсатора С4. С выхода пироэлектрического датчика через резистор R2 сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя А1, вывод 14 микросхемы DA1. Резистор R2 является частью П — образного фильтра — С2, R2 и С5. Микросхема DA1 является специализированной микросхемой и по всей вероятности китайским детищем, потому как документация на нее на китайском языке. Схема DA1 из документации показана на рисунке 2, а типовая схема включения на рисунке 3. Кроме операционных усилителей и некоторых ячеек логики трудно что-либо понять. Но нам многого и не надо.

И так, усиленный ОУ А1 сигнал датчика, вывод 16 DA1, через разделительный конденсатор С6 и резистор R8 поступает на инвертирующий вход второго усилителя А2, вывод 13 DA1. Конденсаторы С7 и С9 по всей видимости, корректирующие, а резистор R10 — резистор обратной связи, от величины которого зависит коэффициент передачи данного усилителя. Коэффициент усиления А1 равен R10/R5. Коэффициент усиления ОУ А2 равен отношению суммы сопротивлений R6,R7 и сопротивления резистора R8. Kус = (R6 + R7)/R8. Резистор R7 подстроечный, что дает нам возможность регулировать чувствительность схемы. Другими словами, можно регулировать расстояние от датчика до объекта, на котором произойдет появление сигнала на выходе устройства. Вывод 9 DA1 подтянут к напряжению питания. С помощью его можно производить включение и выключение схемы. Если этот вывод соединить с общим проводом, то выходного сигнала на выводе 2 не появится. К разъему RL можно подключить фоторезистор, тогда устройство будет работать только в темноте. При освещенном фоторезисторе, когда его сопротивление мало, то и напряжение на входе А3 микросхемы DA1 будет недостаточным для включения устройства. Регулировать порог включения можно подстроечным резистором, подключенным параллельно резистору R9.

Микросхема DA1 имеет внутренний таймер. С помощью этого таймера можно выставлять время действия выходного сигнала на выводе 2. Времязадающей цепью этого таймера является резисторы R13, R15 и конденсатор С10. Регулировку времени производят резистором R15. Уровень логической единицы соответствует напряжение, равное двум вольтам, так что в некоторых случаях возможно потребуется согласующий каскад для работы с другими блоками. Ток потребления схемы очень маленький и равен всего 0,06 мА.

Проверка датчика

Проверить работу датчика очень просто, собрав на макетной плате простую схему. В качестве индикатора здесь используется обычный светодиод, с токоограничивающим резистором в 180 Ом, как показано на рисунке ниже.

Купить датчик можно HC-SR501 здессь .

Звуковые модули я беру

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.

HC-SR501 можно запитать напряжением от 4.5 до 20 Вольт,
его размеры примерно 3.2см x 2.4см x 1.8см,
Дистанция обнаружения 3 — 7м, регулируется переменным резистором "Sensitivity Adjust "
Длительность импульса при обнаружении 5 — 200сек регулируется переменным резистором "Time Delay Adjust "
Рабочая температура -20 — +80°C

Режимы работы
L и 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.

Например : выставляете включение света на 5 сек.
— режим L : есть движение — свет включился, через 5 сек. выключился. Если всё время ходить перед датчиком — свет вкл-выкл-вкл-выкл и т.д.
— режим Н : есть движение — свет включился, через 5 сек. выключился. Если всё время ходить перед датчиком — свет всё время включён.

После подключения питания на датчик, необходимо подождать примерно 1 минуту, датчик после включения калибруется. Не выполняйте в это время с ним никаких действий.

Как только датчик зафиксирует движение, на выходе Out появится напряжение и будет оставаться там определенное время, установленное подстроечным резистором Delay . Этим выходным напряжением мы и включаем небходимое устройство. Это может быть лампа освещения, вентилятор, звуковой оповещатель. Конечно, напрямую с датчика не получится запитать эти устройства, выход слаботочный, поэтому нам понадобится что-то еще, чтобы коммутировать мощную нагрузку.
Самый простой вариант - использовать полевые транзисторы со старой материнской платы компьютера.

Можно поиграться настройкой чувствительности и установкой модуля в разные места дома
Чтобы модуль не тормозил, можно заменить R12 (который идет на 6 выход микросхемы) на 100 Ом, он задает частоту общего генератора.
Если датчик применяется для включения освещения, можно установить на плату фоторезистор, тогда в светлое время суток датчик не будет давать сигнал на включение. Для фоторезистора на плате имеются установочные отверстия над входными штырьками. Также имеются отверстия для установки терморезистора. Его установка позволит увеличить чувствительность датчика и точность его работы.

Не стоит располагать PIR-датчик 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, но с установленным терморезистором такой проблемы не будет.

Можно сделать свой дом чуточку умнее и экономичнее, установив такие датчики в местах, где требуется включение освещения лишь во время нахождения там человека или теплокровного животного.