Мы живем в условиях, когда тарифы на электроэнергию постоянно повышаются. И кто из нас не сталкивался с ситуацией, когда управляющие компании, чтобы сэкономить на освещении лестничных клеток, просто не вкручивают лампы накаливания. В этой статье пойдет речь о недорогом и доступном датчике движения hc sr501 — он позволит сэкономить электроэнергию. И о том, что собрать на его основе устройство, которое автоматически будет включать освещение на лестничной площадке, совсем не сложно и доступно каждому.
Область применения
Кроме автоматического включения света и экономии электроэнергии датчик HC SR501 будет выполнять и другие задачи.
С небольшими доработками можно получить устройства, которые могут:
- автоматически включать, например, вентилятор, если в комнату зашли люди. Вентилятор сам отключится, если «увидит» что в комнате человека нет;
- в частном доме в ночное время будут включаться светильники и освещать дорожки в саду;
- включать свет только над вашей дверью;
- если установить светодиодную ленту, будет включаться подсветка только ступеней лестницы: читайте подробнее о том как может быть сделана автоматическая подсветка лестницы;
- управлять светом в подсобных помещениях, где свет нужен на короткий промежуток времени (кладовка, гараж, подвал, погреб).
А кому не знакома ситуация когда просыпаешься ночью и нужно найти выключатель и включить свет. Это устройство сможет это сделать за вас автоматически.
НЕ ОЖИДАЛ такого от ДАТЧИКА ДВИЖЕНИЯ
Также никогда не будет лишним дополнительный элемент безопасности в общей охранной системе:
- Если обнаружится присутствие человека и его движение, включится тревога. Дополнительно владельцу помещения отправиться СМС.
- Параллельно включатся устройства фото и видеозаписи.
- Для нарушителей частной собственности включится звуковое оповещение.
- Если установить в помещении скрытые микрофоны, в момент вторжения будет идти скрытая голосовая запись.
Это только примерный перечень того что можно сделать с таким «простым» устройством как hc sr501.
Конечно, уже есть и другие охранные системы, которые могут обнаружить движение. Например, комплекс компьютерного зрения. Он может распознать не только сам объект, но и рассчитать траекторию его движения.
Или лазерные детекторы. При пересечении лазерного луча срабатывает общая охранная сигнализация.
Рекомендуем прочитать подробную инструкцию как использовать датчик движения для светодиодной ленты в том числе и HC SR501.
Как действует HC SR501
Весь принцип действия основан на способности пироэлектриков создавать электрическое поле, если их температура изменится.
На этой особенности реализован выпуск в промышленном масштабе датчиков измерения температуры, такие как LHI778 или IRA-E700. В них используется пара чувствительных элементов размером 1×2 мм с противоположной направленностью. На их основе собственно и построено устройство, которое способно детектировать движение.
Пироэлектрическое устройство по-другому называется — PIR (Passive Infrared) датчик. По-русски звучит как «пассивный инфракрасный» датчик.
Почему пассивный? Сам датчик ничего не излучает, но способен принимать излучение в инфракрасном диапазоне. За счёт этого свойства — только принимать — такие устройства очень экономичны в плане потребления электроэнергии.
Так как любой живой объект излучает тепло, он хорошо виден в инфракрасном диапазоне. Современные бинокли оборудованные «ночным зрением» прекрасно видят и обнаруживают присутствие живых существ, которые излучают инфракрасные волны. То есть любое живое существо не останется незамеченным таким датчиком, конечно если попадёт в зону его действия.
В измерителе движения HC SR501 как раз и установлен такой пироэлектрический элемент.
Над датчиком установлена линза в форме полусферы с множеством сегментов.
Собственно, эти маленькие линзы передают тепловое излучение на ПИР-датчик.
Этот оптический элемент правильно будет называть «линзой Френеля». Выполняется из пластика в виде купола из множества линз Френеля.
Для человеческого зрения пластик, из которого и сделан купол, матовый. Но для инфракрасного света он на сто процентов прозрачен. Вследствие этого сам материал линзы — своего рода фильтр.
Как работает такой датчик
Разберем его работу наглядно.
Допустим, такой измеритель работает в пустой комнате. Естественно, что поступающее на него излучение постоянно, соответственно и напряжение на выходе тоже постоянно (рисунок слева).
Если в зоне действия первого элемента попадает инфракрасное излучение от человека, на этом элементе возникнет положительный электрический всплеск (центральный рисунок).
Человек продолжает движение — его термический фон, преломляясь через линзы Френеля, оказывается на следующем PIR-элементе. Как видно из схемы, второй компонент вырабатывает уже отрицательный всплеск (правый рисунок).
Теперь в работу включается микросхема. Она регистрирует эти два разнонаправленных импульса и таким образом «понимает», что в поле действия датчика попал человек.
Где купить датчики движения
Приобрести датчики можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:
Настройка HC-SR501
HC-SR501 — самый бюджетный преобразователь PIR- сигнала. Он полностью автономен и способен действовать как самостоятельно, так и в паре с микроконтроллером.
Имеет настройку чувствительности. Диапазон срабатывания регулируется на расстояния от 3 до 7 метров.
Также есть настройка времени действия — от 3 секунд до пяти минут.
Для этого на плате есть пара переменных резисторов. Первый отвечает за чувствительность устройства, то есть чем она выше, тем дальше может «видеть» датчик. Параллельно по чувствительности можно откорректировать распознавание в зоне срабатывания. Так измеритель не включит освещение, если в зону действия попала кошка или собака.
Другим переменным резистором можно «накрутить» время срабатывания, если обнаружено движение.
На плате есть еще один элемент управления датчиком обнаружения — перемычка.
Если «включен» контакт L — устройство ведет отсчет времени действия от самого первого срабатывания.
Поясним на примере. Если датчиком управляется свет на кухне. Человек попадая в комнату, вызовет включение устройства ровно на определенный промежуток времени. То есть если вы сидите за столом и не двигаетесь — свет потухнет, скажем, через три минуты. Датчик не работает и вернется в исходное состояние в ожидании следующего сигнала.
Если перемычку перекинуть к контакту H — датчик срабатывает, но каждое движение человека активизирует сброс таймера и отсчет времени начнется заново. И так по кругу — пока человек будет находиться в зоне действия устройства.
Использовать это устройство можно и вместо выключателя света в прихожей. Это будет совсем не лишним, если вы торопитесь и, уходя из дома, забываете выключить свет.
Изначально вся плата настроена на состояние Н.
На фото снизу указаны места подключения:
- общего провода (GND);
- сигнала о включении устройства (OUT 3.5 B);
- питания (VCC 5–12 В).
В плате для PIR-сенсора присутствует микросхема BISS0001.
На рисунке снизу указана и цоколевка микросхемы.
Понять работу всего устройства поможет принципиальная схема измерителя движения HC-SR501:
На схеме видно, что устройство можно улучшить, если припаять фоторезистор GL5506.
На рисунке выделены места для подключения дополнительных элементов:
Место, куда определять фоторезистор, подписано на плате как RL.
Место подключения — или напрямую на плату, или при помощи штыревого разъёма. Основное условие, чтобы фотоэлемент не был прикрыт от попадания света из комнаты.
На нижнем рисунке фоторезистор припаян с обратной стороны платы.
После того, как установлен фоторезистор плату нужно включить. На калибровку датчика hc -SR501 уйдет некоторое время.
Если в комнате горит свет, то ничего не случится. И это правильно. Фоторезистор просто не даст запуститься датчику в светлое время суток или если в комнате уже горит свет.
Теперь всё устройство будет срабатывать при условии, если в помещении будет темно.
Четыре вида подключения
Вообще говоря, область применения таких устройств не ограничивается лишь управлением освещения. Современная промышленность наладила выпуск инфракрасных контроллеров движения. Они находят свое применение, как в быту, так и на производстве в охранном режиме, а также в области автоматизации разных процессов.
Датчики перемещения HC-SR501 можно приобрести уже в виде готового комплекта или заказать на торговых площадках типа eBay или Aliexpress как комплект для самостоятельной сборки.
Осталось выбрать способ соединений датчика.
1-й вариант
Для начала приведем пример подключения к постоянному току с помощью зарядного устройства для смартфонов с блоком питания 5–10 В. Для работы измерителя движения HC-SR501 нужно питание 4.5–20 В постоянного тока.
На рисунке изображен вариант с подключением светодиодной ленты с ее собственным блоком питания. Кстати, ленту можно заменить, например, на электропривод.
2-й вариант
Теперь рассмотрим пример работы под нагрузкой в 220 вольт.
Смотрим на схему. Пунктирной линией выделен бестрансформаторный блок питания. Вместо него подключим, например, обыкновенный зарядник от смартфонов 220 В-USB. На схеме реле работает от 5-вольтовой катушки. Купить его не представляет большой сложности — продается в большинстве магазинов электроники.
3-й вариант
Более «продвинутое» применение контроллера перемещения hc sr501 — в паре с платой Arduino.
К выводу OUT на плате датчика делается подключение к цифровому пину Arduino. Программируем пин как выход, и через транзистор подключаемся, например, как на схеме, звуковому динамику. Перемычка на плате должна стоять в положении L — однократное срабатывание.
По наличию движения в помещении он будет подавать звуковой сигнал. Что важно — возможности такой схемы расширятся за счет программы загруженной в микропроцессор.
Собственно говоря, почему в схеме работы применили Arduino?
Всё дело в том, эта платформа электронных приборов, некое подобие конструктора LEGO для новичков. На его основе можно легко собрать разнообразные устройства. К тому же на сайте компании можно найти качественное описание того, как с ней работать. Платформа находит много поклонников среди радиомастеров по всему миру, благодаря своей простоте и понятному языку программирования.
Вот так выглядит наглядный вариант подключения датчика движения в паре с модулем Arduino для освещения коридора.
Программа
Комплекс Адруино тем и хорош, что его работу можно контролировать самостоятельно.
Для этого нужно написать программу, таким образом, чтобы при срабатывании датчика включалось реле, которое управляет включением света в комнате.
Записанный алгоритм работы надо загрузить на Ардуино и подключить всю схему к сети на 220 В. Потом проверяется работа всего устройства.
Вариант 4 HC-SR501 и Arduino
Понятно, что плата преобразователя HC-SR501 — независимое устройство. Но если к нему добавить контроллер Arduino UNO R3, то можно уже контролировать и управлять временем включения и периодом сброса.
Рекомендуем к прочтению: как заставить совместимый с Arduino датчик движения HC-SR501 включать и отключать свет.
Таким образом, точность работы схемы, которая управляет автоматическим включением света, повышается.
Мало того. К плате Arduino UNO R3 можно подсоединить сразу несколько подобных HC-SR501. Иначе говоря, одновременно может быть отслежена активность в разных местах. Например, на междуэтажных площадках.
Для индикации работы HC-SR501 можно вывести, например, три светодиода: красный, желтый и зеленый.
Если горит красный светодиод — устройство находится в положении покоя и не видит в поле своего зрения объекта с инфракрасным излучением. Попросту в зоне приема нет человека.
Желтый светодиод свидетельствует о том, что в зону выявления вошел человек.
Зелёный — загорается вместе с датчиком HC-SR501.
На плате датчика необходимо поменять перемычку в положение L.
Заключение
Из этого небольшого обзора видно, что и измеритель движения hc sr501и его аналоги могут работать как по своему прямому назначению, так и в паре с другими сложными приборами на основе микроконтроллера. Освещение, сигнализация, автоматическое открытие дверей и множество других задач позволит реализовать этот датчик, все ограничивается лишь вашим воображением.
Видео по теме
Источник: shamrin.ru
Ардуино: инфракрасный датчик движения, ПИР
Тема сегодняшнего урока — датчик движения на основе пироэлектрического эффекта (PIR, passive infrared motion sensor). Такие датчики часто используются в охранных системах и в быту для обнаружения движения в помещении. Например, на принципе детектирования движения основано автоматическое включение света в подъезде или в ванной. Пироэлектрические датчики достаточно простого устроены, недороги и неприхотливы в установке и обслуживании.
Кстати сказать, существуют и другие способы детектирования движения. Сегодня всё чаще используют системы компьютерного зрения для распознавания объектов и траектории их перемещения. В тех же охранных системах применяются лазерные детекторы, которые дают тревожный сигнал при пересечении луча. Также используются тепловизионные датчики, способные определить движение только живых существ.
Принцип действия пироэлектрических датчиков движения
Пироэлектрики — это диэлектрики, которые создают электрическое поле при изменении их температуры. На основе пироэлектриков делают датчики измерения температуры, например, LHI778 или IRA-E700. Каждый такой датчик содержит два чувствительных элемента размером 1×2 мм, подключенных с противоположной полярностью. И как мы увидим далее, наличие именно двух элементов поможет нам детектировать движение.
Вот так выглядит датчик IRA-E700 компании Murata.
На этом уроке мы будем работать с датчиком движения HC-SR501, в котором установлен один такой пироэлектрический датчик. Сверху пироэлектрик окружен полусферой, разбитой на несколько сегментов. Каждый сегмент этой сферы представляет собой линзу, которая фокусирует тепловое излучение на разные участки ПИР-датчика. Часто в качестве линзы используют линзу Френеля.
Принцип работы датчик движения следующий. Предположим, что датчик установлен в пустой комнате. Каждый чувствительный элемент получает постоянную дозу излучения, а значит и напряжение на них имеет постоянное значение (левый рисунок).
Как только в комнату заходит человек, он попадает сначала в зону обзора первого элемента, что приводит к появлению положительного электрического импульса на нем (центральный рисунок).
Человек движется, и его тепловое излучение через линзы попадает уже на второй PIR-элемент, который генерирует отрицательный импульс. Электронная схема датчика движения регистрирует эти разнонаправленные импульсы и делает выводы о том, что в поле зрения датчика попал человек. На выходе датчика генерируется положительный импульс (правый рисунок).
Настройка HC-SR501
На этом уроке мы будем использовать модуль HC-SR501. Этот модуль очень распространен и применяется во множестве DIY проектов в силу своей дешевизны.
У датчика имеется два переменных резистора и перемычка для настройки режима. Один из потенциометров регулирует чувствительность прибора. Чем она больше, тем дальше «видит» датчик. Также чувствительность влияет на размер детектируемого объекта. К примеру, можно исключить из срабатывания собаку или кошку.
Второй потенциометр регулирует время срабатывания T. Если датчик обнаружил движение, он генерирует на выходе положительный импульс длиной T.
Наконец, третий элемент управления — перемычка, которая переключает режим датчика. В положении L датчик ведет отсчет Т от самого первого срабатывания. Допустим, мы хотим управлять светом в ванной комнате. Зайдя в комнату, человек вызовет срабатывание датчика, и свет включится ровно на время Т. По окончании периода, сигнал на выходе вернется в исходное состояние, и датчик будет дать следующего срабатывания.
В положении H датчик начинает отсчет времени T каждый раз после обнаружения движения. Другими словами, любое шевеление человека вызовет обнуление таймера отсчета Т. По-умолчанию, перемычка находится в состоянии H.
Подключение HC-SR501 к Ардуино Уно
Для соединения с микроконтроллером или напрямую с реле у HC-SR501 имеется три вывода. Подключаем их к Ардуино по следующей схеме:
| HC-SR501 | GND | VCC | OUT |
| Ардуино Уно | GND | +5V | 2 |
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Программа
Как уже было сказано, цифровой выход датчика HC-SR501 генерирует высокий уровень сигнала при срабатывании. Напишем простую программу, которая будет отправлять в последовательный порт «1» если датчик увидел движение, и «0» в противном случае.
const int movPin = 2 void setup() < Serial.begin(9600); pinMode(movPin, INPUT); >void loop()
Загружаем программу на Ардуино и проверяем работу датчика. Можно покрутить настройки датчика и посмотреть как это отразится на его работе.
Управление светом при помощи датчика движения
Следующий шаг — система автоматического включения света. Для того, чтобы управлять освещением в помещении, нам потребуется добавить в цепь реле.
Будем использовать модуль реле с защитой на основе опторазвязки, о котором мы уже писали в одном и уроков ( урок про реле ).
Внимание! Данная схема зажигает лампу от сети 220 Вольт. Рекомендуется семь раз проверить все соединения, прежде чем соединять схему с бытовой электросетью.
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Программа
Теперь напишем программу, которая будет при срабатывании датчика включать реле, а следовательно и освещение в комнате.
const int movPin = 2; const int relPin = 3; void setup() < Serial.begin(9600); pinMode(movPin, INPUT); pinMode(relPin, OUTPUT); >void loop()
Загружаем программу на Ардуино, аккуратно подключаем схему к бытовой сети и проверяем работу датчика.
Заключение
Датчики движения окружают нас повсюду. Благодаря охранным системам, их можно встретить практически в каждом помещении. Как мы выяснили, они очень просты в использовании и могут быть легко интегрированы в любой проект на Ардуино или Raspberry Pi.
Вот несколько ситуаций и мест, где может пригодиться датчик движения:
- автоматическое включение света в подъезде дома, в ванной комнате и туалете, перед входной дверью в помещение;
- сигнализация в помещении и во дворе;
- автоматическое открывание дверей;
- автоматическое включение охранной видеокамеры.
Как уже говорилось в самом начале, существуют и другие способы детектирования движения. О них мы поговорим на следующих уроках!
Источник: robotclass.ru
Беспроводный датчик движения для умного дома Xiaomi — сценарии, настройки
В своем очередном обзоре про экосистему умного дома Xiaomi, я расскажу про беспроводный датчик движения — Xiaomi Smart Human Body Sensor. Этот один из самых распространенных и необходимых датчиков для системы умного дома, он может участвовать и в сценариях сигнализации и освещения, видеонаблюдения. Обо всем подробнее — далее.
Где купить?
Поставляется датчик в привычной для датчиков умного дома Xiaomi белой коробке, вся полиграфия выполнена в градациях серого, смотрится аккуратно и уже узнаваемо.
На задней стороне написаны основные характеристики, как обычно — на китайском, но из текста можно понять, что датчик работает используя протокол ZigBee, то есть для сопряжения с датчиком необходим шлюз Xiaomi Mi Multi-functional Gateway, использует элемент питания CR2450 и работает при температурах от -10 до +45 С
Внутри коробки, защищенный по периметру толстыми картонными бортиками, находится беспроводной датчик. Первый раз — впечатление как и от датчиков влажности и смарт-куба — «какое оно маленькое». Я ожидал что он небольшой, но все же меньше чем я думал.
В комплекте, из полезного — только датчик и один круглый кусок двустороннего скотча. Запасного как у тех же датчиков температуры и влажности — нет.
Датчик имеет форму маленького бочонка, на одной из сторон которого находится логотип умного дома Xiaomi
Другая сторона представляет собой открывающуюся вращением крышку батарейного отсека, на которой нанесены какие-то данные, судя по всему год выпуска, и тип батарейки. Так же на крышке имеется что-то вроде круглой прорезиненной ножки.
Под крышкой находится элемент CR2450 производства Panasonic. Заменять батарейку несложно и быстро, даже отклеивать датчик не придется — просто провернуть, крышка останется на месте а датчик — в руке — останется только сменить батарейку.
Хоть размеры и указаны на коробке, но по привычке сделаю замеры — диаметр 30 мм
Высота «бочонка» датчика — 34 мм, так что геометрически — это практически равносторонний цилиндр
Вес датчика — всего 18 грамм
Для сопряжения с шлюзом понадобится скрепка (в комплекте не идет) — такая как идет к смартфонам, для сим лотка. Я использовал скрепку от камеры Little Square, но подойдет и просто разогнутая канцелярская скрепка. На боку датчика имеется отверстие, за которым находится кнопка сопряжения.
Для подключения необходимо запустить плагин управления Xiaomi Mi Multi-functional Gateway, потом перейти на вкладку устройств и запустить мастер подключения нового датчика. Далее выбираем датчик движения. После этого нужно, при помощи скрепки, нажать на кнопку сопряжения и держать пока датчик трижды не моргнет синим цветом. После этого остается только выбрать комнату в которой будет находится датчик и один из трех вариантов иконок.
После этого в списке устройств появляется новый датчик. Отдельный плагин так же не устанавливается, как и в случае с кубом. При нажатии на датчик — переходим на экран управления. На нем имеется две вкладки — Log, в который записывается все случаи срабатывания датчика и окно сценариев. В окне сценариев имеется несколько рекомендуемых сценариев — все они предлагают по обнаружению движения включать и выключать светильники, розетки, электрические устройства.
В сценариях датчик может выступать только условием, что вообщем-то логично. На выбор предоставляется 6 вариантов — обнаружение движения и напротив — отсутствие движения на протяжении 2, 5, 10, 20 и 30 минут.
Примеры практического применения — например ночная подсветка. В качестве инструкции сценария, которых запускается по обнаружению движения датчиком, запускается Light up for adjustable period of time умной лампы Xiaomi — яркость 1 % от полной с автоматическим отключением через минуту.
Время действия сценария, например с 22:00 до 08:00 — в готовом сценарии отображается в китайском часовом поясе (при выборе — указывается локальное время)
Следующий пример — управление освещением в темной прихожей. Заходим с улицы, в руках сумки, и не нужно нащупывать выключатель — свет включается сам. Пока датчик регистрирует движения — лампочка будет активна, а после того как вы уйдете с прихожей — свет погаснет сам, возвращаться не придется.
Еще вариант — сценарий, в котором при срабатывании датчика движения — будет активироваться запись тревожного роликакамерой наблюдения вместе с уведомлением на управляющее устройство.
Раз уж речь пошла о безопасности — то конечно надо настроить режим сигнализации на шлюзе Xiaomi. Для этого, во вкладке сценарии есть специальный раздел — Arm, отвечающий за настройку сигнализации. Пройдемся во всем настройкам — Arm Timer — дни и время работы сигнализации, при включенном параметре — постановка на сигнализацию осуществляется автоматически.
Не обязательное условие — можно активировать и снимать с сигнализации вручную. Условие срабатывания сигнализации — ставим галочку напротив датчика движения. Если датчиков несколько — можно выбрать все.
Далее выбираем интервал активации сигнализации. Это время между тем как сигнализация была активирована — и постановкой на охранный режим. Нажав на кнопку Alarm on — у вас есть 15 секунд (на скриншоте — примере) чтобы уйти из зоны действия датчика движения. И останется выбрать только тип звукового сигнала, его громкость, длительность, отправку уведомления на управляющее устройство.
Орет надо сказать весьма громко, незваные гости — думаю не будут орудовать по квартире, когда сработает эта сигнализация. Тут будет справедливым отметить, что из за подлагивания китайских облаков, иногда (не всегда) происходит небольшая задержка — до минуты, не более, между постановкой на сигнализацию и реагированием на датчик. Но по прошествии минуты с момента активации охранного режима — срабатывает на 100%.
Еще приведу пример охранного сценария, в котором по обнаружению движения включается лампочка и освещает пришельца, камера снимает тревожный ролик, шлюз создает приятный музыкальный фон полицейской сиреной, и вы получаете уведомление о сработке датчика движения.
Датчик, за счет небольшого размера и веса — легко расположить в нужном месте, комплектный скотч легко удерживает его на поверхности в любой ориентации — над или под ней. Место нужно выбирать не бросающееся в глаза и так чтобы случайно не задеть и не сбить датчик. Так же следует продумать о одновременном использовании датчика в разных сценариях.
Например я, в этом заказе взял сразу два датчика и выбрал места расположения таким образом, что контролируется вход в квартиру, и коридор, соединяющий комнаты. Таким образом датчики работают в двух направлениях — управление освещением и охрана. Сценарий — «Уход из дома» — включает шлюз в режим охраны, деактивирует все ненужные сценарии по управлению освещением и т.п. Второй сценарий — «Возвращение домой» — отключает сигнализацию и активирует сценарии в котором один из датчиков включает свет в прихожей и отключает после двух минут отсутствия движения, второй — в ночное время включает легкую подсветку, если обнаруживает движение по коридору.
Количество сценариев, в которых может работать каждый датчик как одновременно так и порознь — по сути не ограничено.
Датчик — я считаю одним из самых необходимых для системы умный дом — ведь он позволит системе распознавать присутствие человека, и, в зависимости от этого, запускать нужные сценарии.
Видеоверсия моего обзора:
Все мои обзоры устройств Xiaomi в хронологическом порядке — Список
Все мои видео обзоры — YouTube
Спасибо за внимание — до новых встреч.
Источник: www.ixbt.com