Датчик движения на микроконтроллере

Датчик движения на MSP430G2131 — средство экономии электроэнергии в освещении

Алексей Пантелейчук (Texas Instruments)

«Кнопки коснется рукой – сам зажигается свет», – фантазировали участники петербургского «Цеха поэтов» в 20-е годы прошлого века в коллективной пародии на античные переводы. Технический прогресс и требования экономии электроэнергии привели к распространению датчиков движения – отныне, чтобы свет зажигался, достаточно было войти в комнату. В статье рассматриваются принципы построения датчика движения/присутствия с использованием микроконтроллеров семейства MSP430G2xx компании Texas Instruments. Такой датчик отличается низкой ценой и энергопотреблением, в результате чего может быть использован в системах освещения и безопасности вместо решений на базе дискретных компонентов. При этом увеличивается функциональность и интеллектуальность системы.

В настоящее время мы наблюдаем тенденции сокращения энергопотребления во многих сферах жизнедеятельности. Вопросы экономии энергии все чаще поднимаются на уровне правительства и нередко решаются путем наложения санкций на энергозатратные устройства и принятием законов, обязывающих использовать системы учета энергии ресурсов. Таким образом, при выборе элементной базы для разрабатываемого устройства энергоэкономичность все чаще становится определяющим фактором. Все это как нельзя лучше проявляется в системах освещения.

Снизить затраты на освещение можно различными способами. Первое, что как раз сейчас у всех на слуху — переход на летнее/зимнее время. К моменту выхода этой статьи в России стрелки часов в последний раз будут переведены на час вперед. Об эффективности таких переходов с точки зрения энергопотребления и здоровья населения в этой статье мы распространяться не будем. Второй способ — переход на светодиодное освещение. То, что светодиоды значительно экономичнее по энергопотреблению и безопаснее для окружающей среды, ни для кого не секрет. Но массовый переход пока сдерживает фактор стоимости, несмотря на то, что вложения в конечном итоге себя оправдают. Снижать затраты на освещение можно также административно. Например, выкрутив в офисе каждую вторую лампочку. Некоторое время назад автор сам побывал в такой ситуации. Несмотря на то, что такой подход позволяет очень быстро и без особых усилий снизить затраты вдвое, актуальным становится вопрос здоровья и лояльности сотрудников. Третий способ — воспитание культурных качеств человека за счет расклеивания рядом с выключателями бумажек с призывами погасить свет при выходе из помещения. Опять же, мы часто можем увидеть горящий свет в пустом помещении с такими предупреждениями. Как быть? Идеальным решением было бы использование таких интеллектуальных систем освещения, которые были бы построены на энергоэффективных компонентах, регулировали бы свою яркость в зависимости от внешней освещенности, включались бы только при необходимости и при всем этом имели бы низкую стоимость. С развитием технологий производства светодиодов, увеличением объемов их производства, а также за счет интеграции микроконтроллеров в системы освещения, все это становится реальным.

В статье мы рассмотрим пример построения датчика движения/присутствия для систем освещения с использованием микроконтроллеров семейства MSP430G2xx. О самом семействе MSP430G2xx, отличительных особенностях его представителей, уникальности средств разработки можно узнать из других статей этого номера. Здесь же следует отметить, что за счет очень низкой цены, но при этом — высокой функциональности и экономичности, эти микроконтроллеры позволяют заменить решения на основе дискретных компонентов, что интересно не только для систем освещения, но и других приложении с использованием датчиков движения, например, для систем безопасности.

Датчик движения/присутствия может строиться на различных принципах. Самое простое — определять присутствие человека (либо другого живого существа) по звуку. Для этого используется микрофон, выходной сигнал которого сравнивается с заданным уровнем, при превышении которого принимается решение о наличии человека в помещении. На этом принципе работает большинство датчиков присутствия систем освещения ЖКХ, которые мы уже часто можем увидеть на лестничных площадках новых домов. За счет того, что звук, переотражаясь от стен, легко достигает датчика, такие решения не критичны к месту установки и их монтаж не требует высокой квалификации персонала. Но для офисных светильников, а также для коридоров гостиниц, где пол обит ковролином, «звуковой» датчик присутствия — не самый лучший выбор. Чтобы не вынуждать присутствующих в этом случае специально шуметь перед лампой, дабы она включилась, для таких систем освещения целесообразно использовать датчик движения, основанный на другом принципе — пироэлектрическом.

Датчик движения/присутствия, основанный на пироэлектрическом принципе, отслеживает уровень инфракрасного излучения в поле зрения датчика. Сигнал на выходе пироэлектрического датчика зависит от уровня ИК-излучения. При появлении человека или другого объекта с температурой большей, чем температура фона, на выходе пироэлектрического датчика повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется линза Френеля, фокусирующая ИК-излучение на область чувствительности. При перемещении объекта, инфракрасное излучение от него улавливается и фокусируется разными сегментами линзы, что формирует несколько последовательных импульсов на выходе пироэлектрического датчика. Выходной сигнал пироэлектрического датчика имеет уровень нескольких милливольт, следовательно, для его последующей обработки потребуется микроконтроллер с АЦП высокой точности, либо использование предварительного каскада усиления. Микроконтроллер MSP430F2013, применение которого в датчике движения подробно описывается в документе SLAA273A (доступен на сайте Texas Instruments), имеет встроенный 16-битный сигма-дельта АЦП, что позволяет подключать пироэлектрический датчик непосредственно к микроконтроллеру, уменьшив тем самым габаритные размеры устройства. Однако, с точки зрения цены, для рассматриваемого приложения выгоднее использовать микроконтроллеры MSP430G2xx в паре с операционным усилителем. В таблице 1 приведены варианты микроконтроллеров MSP430 для использования в датчике движения/присутствия.

Таблица 1. Варианты микроконтроллеров MSP430 для датчика движения

Датчик движения на МК PIC и PIR-сенсоре

В этой статье описано создание датчика движения на основе модулей с пассивным ИК датчиком. Есть много моделей модулей с PIR датчиком от разных производителей, но в основе у них лежит один принцип. Они имеют один выход, который дает сигнал низкого или высокого уровня (в зависимости от модели) при обнаружении движения. В моем проекте микроконтроллер PIC12F635 постоянно следит за логическим уровнем на выходе модуля с датчиком и включает зуммер, когда он высокий.

Теория

Некоторые кристаллические материалы обладают свойством генерировать поверхностный электрический заряд при контакте с тепловым ИК излучением. Это явление известно как пироэлектричество. Пассивные модули с ИК датчиком работают на основе этого принципа. Тело человека излучает тепло в виде ИК излучения с максимальной длиной волны около 9,4 мкм. Появление человека создает внезапные изменения в ИК диапазоне окружающей среды, что воспринимается пироэлектрическим датчиком. Модуль с PIR датчиком имеет элементы которые усиливают сигнал для его соответствия логическим уровням. Перед началом работы датчику необходимо от 10 до 60 секунд для ознакомления с окружающей средой для дальнейшего нормального функционирования. В это время следует избегать движений в поле зрения датчика. Датчик действует на расстояние до 20 футов и не реагирует на естественные изменения окружающей среды, связанные с течение времени. При этом, датчик реагирует на любое резкое изменение окружающей среды(например появление человека). Модель с датчиком не следует размещать рядом с батареями, розетками и любыми другими предметами быстро меняющими свою температуру, т.к. это приведёт к ложному срабатыванию. Модули с PIR датчиком обычно имеют 3 контакта : Vcc, Выход и GND. Цоколевка у разных производителей может отличаться, поэтому я рекомендую проверить документацию. Также значение вывода может быть обозначено прямо на плате. На моём датчике таких обозначений нет. Он может работать при напряжении питания от 5 до 12V и имеет свой собственный встроенный стабилизатор напряжения. При наличии движения на выходе датчика появляется высокий логический уровень. Также он имеет 3х контактный джампер для установки режима работы. Боковые контакты имеют метки H и L. Когда перемычка находится в положении H, при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе остается высокий логический уровень. В положении L, на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс. Передняя часть модуля имеет линзу Френеля для фокусировки ИК излучения на чувствительный элемент.

Схема и конструкция

Схема датчика движения довольно проста. Устройство работает от 4 AA батарей, которые дают 6V. На диоде, который используется как защита от неправильного подключения питания, напряжение падает до 5,4V. Я проверял схему с NI-MH аккумулятором 4,8 V и она работала, но я рекомендую использовать щелочные батарейки по 1,5V каждая для лучшей производительности. Вы можете также использовать батареи 9V , но тогда вам необходим стабилизатор LM7805. Выход с модуля контролируется микроконтроллером PIC12F635 через порт GP5 (вывод 2). При движении на выходе датчика появляется напряжение около 3,3 V. Это напряжение распознаётся микроконтроллером ка высокий логический уровень, но я предпочел использовать это напряжение для управления NPN транзистором BC547, коллектор которого подключил к микроконтроллеру. Когда транзистор закрыт, на его коллекторе высокий логический уровень (+5V). При движении на выходе модуля появляется высокий логический уровень который насыщает транзистор и напряжение на его коллекторе падает до низкого логического уровня. Перемычки на датчике находится в позиции H, так что выходной сигнал датчика будет оставаться высоким до тех пор, пока движение не прекратится. Микроконтроллер PIC12F635 использует внутренний тактовый генератор, работающий на частоте 4,0 МГц.

Светодиод, подключенный к порту GP4 через токоограничивающий резистор мигает 3 раза при подключении питания. Пьезоэлектрический зуммер EFM-290ED подключенный к порту GP2 сообщает о наличии движения. Пьезоэлектрический зуммер дает максимально громкий звук на своей резонансной частоте. Зуммер который я использовал, имеет резонансную частоту 3,4 ± 0,5 кГц. После экспериментов с ним, я обнаружил, что максимальный звук он дает на частоте около 372 Гц. Хотя в документации сказано, что рабочее напряжение составляет от 7-12V, он работает и от напряжения 5V.

Программа

Программа написана на С и скомпилирована в MikroC Pro для PIC. При подаче питания светодиод мигает три раза и это свидетельствует о успешном запуске. После этого микроконтроллер ждет 60 секунд до начала проверки значения на выходе с датчика. Это требуется для стабилизации датчика. Когда микроконтроллер определяет срабатывание датчика, он запускает пьезозуммер на частоте 3725Гц. MikroC имеет встроенную библиотеку для генерации звука (Sound_Play()). Зуммер издает звук до тех пор, пока датчик ощущает движение. Когда движение прекращается, логический уровень на выходе датчика изменяется, но зуммер не замолкает сразу, а еще в течение примерно 10 секунд издает звук на частоте 3570Гц. Если он обнаруживает движение снова, он опять запустится на частоте 3725 Гц. Этот проект использует внутренний генератор запущенный на частоте 4,0 МГц, MCLR и сторожевой таймер выключены.

Как работает PIR датчик HC-SR501, и его взаимодействие с Arduino

Лаборатория каждого сумасшедшего ученого, или секретная комната подростка, нуждается в улучшенной защите от вторжения мошенников или братьев и сестер. Если вы один из них, вам, вероятно, стоит подумать о приобретении пассивного пироэлектрического инфракрасного (PIR) датчика. PIR датчики позволяют вам определять, когда кто-то находится в комнате, когда не должен быть там.

Рисунок 1 – Как работает PIR датчик HC-SR501, и его взаимодействие с Arduino

Хотя это может показаться чем-то из шпионского фильма, но вы, вероятно, используете PIR датчики каждый день. Этот датчик вы можете найти в большинстве современных систем безопасности, автоматических выключателях света, механизмах открывания гаражных ворот и аналогичных применениях, где работа какого-либо электрического устройства необходима только в присутствии людей.

Как работает PIR датчик движения?

Если вы не знали, все объекты с температурой выше абсолютного нуля (0 Кельвинов / -273,15°C), включая человеческие тела, испускают тепловую энергию в виде инфракрасного излучения. Чем горячее объект, тем большее излучение он излучает.

PIR датчик разработан специально для обнаружения таких уровней инфракрасного излучения. В основном он состоит из двух основных составляющих: пироэлектрического датчика и специальной линзы, называемой линзой Френеля, которая фокусирует инфракрасные сигналы на пироэлектрический датчик.

Рисунок 2 – PIR датчик, пироэлектрический датчик, два слота обнаружения

Пироэлектрический датчик на самом деле имеет две прямоугольные прорези, выполненные из материала, который пропускает инфракрасное излучение. За ними находятся два отдельных инфракрасных сенсорных электрода: один из которых отвечает за создание положительного выходного сигнала, а другой – отрицательного. Причина такого решения заключается в том, что мы ищем изменение инфракрасных уровней, а не сами окружающие инфракрасные уровни. Два электрода подключены так, чтобы они подавляли друг друга. Если одна половина видит больше или меньше инфракрасного излучения, чем другая, выходной сигнал будет высоким или низким.

Когда датчик находится в режиме ожидания (то есть вокруг датчика нет движения), оба слота обнаруживают одинаковое количество инфракрасного излучения, что приводит к нулевому выходному сигналу.

Но когда мимо проходит теплый объект, подобный человеку или животному; сначала он перекрывает одну половину PIR датчика, что вызывает появление положительного дифференциального изменения между двумя половинами. Когда теплый объект покидает чувствительную область, происходит обратное, в результате чего датчик генерирует отрицательное дифференциальное изменение. Соответствующий импульс сигналов приводит к тому, что датчик устанавливает на выходном выводе высокий логический уровень.

Рисунок 3 – Принцип действия PIR датчика

PIR детектор движения HC-SR501

Для большинства наших проектов на Arduino, которые должны определять, когда человек покинул или вошел в зону, или приблизился, PIR датчики HC-SR501 являются отличным выбором. Они имеют низкое энергопотребление и низкую стоимость, довольно прочные, имеют широкий диапазон линз, с ними легко взаимодействовать, и они безумно популярны среди любителей.

PIR датчик HC-SR501 имеет три вывода: питание VCC, выход и земля (показано на рисунке ниже). Он имеет встроенный стабилизатор напряжения, поэтому он может питаться от любого постоянного напряжения от 4,5 до 12 вольт, обычно используется 5В. Кроме этого, у него есть несколько настроек. Давайте проверим их.

Рисунок 4 – Распиновка PIR датчика. Расположение компонентов на плате.

На плате есть два потенциометра для настройки пары параметров:

• Чувствительность – устанавливает максимальное расстояние, на котором может быть обнаружено движение. Оно варьируется от 3 до 7 метров. На реальное расстояние, которое вы получите, может влиять планировка вашего помещения.
• Время – устанавливает время, в течение которого выходной сигнал останется на высоком логическом уровне после обнаружения. Минимум – 3 секунды, максимум – 300 секунд или 5 минут.

Наконец, на плате есть перемычка (на некоторых моделях перемычка не впаяна). У нее есть два варианта настройки:

• H – это удержание / повтор / повторный запуск. В этом положении HC-SR501 будет продолжать выдавать высокий логический уровень, пока он продолжает обнаруживать движение. Рисунок 5 – Работа PIR датчика HC-SR501 в режиме повторного запуска
• L – это прерывающийся или неповторяющийся / без повторного запуска. В этом положении выходной сигнал останется на высоком логическом уровне в течение времени, установленного регулировкой потенциометра TIME. Рисунок 6 – Работа PIR датчика HC-SR501 в режиме без повторного запуска

Повышение универсальности PIR датчика HC-SR501

Печатная плата HC-SR501 имеет площадки для двух дополнительных компонентов. Они обычно обозначаются как «RT» и «RL». Обратите внимание, что на некоторых платах обозначения могут быть закрыты «купольной» линзой на стороне, противоположной компонентам.

Рисунок 7 – PIR датчик. Площадки для фоторезистора и термистора

• RT – предназначен для термистора или термочувствительного резистора. Его добавление позволяет использовать HC-SR501 при экстремальных температурах, а также в некоторой степени повышает точность детектора.
• RL – это место для подключения светочувствительного резистора (LDR) или фоторезистора. При добавлении этого компонента HC-SR501 будет работать только в темноте, это обычное применение для систем освещения, чувствительных к движению.

Дополнительные компоненты могут быть припаяны непосредственно к плате или выведены в удаленные места с помощью проводов и разъемов.

Распиновка PIR датчика HC-SR501

HC-SR501 имеет 3-контактный разъем, который соединяет его с внешним миром. На него выведены следующие контакты:

Рисунок 8 – Распиновка PIR датчика HC-SR501

VCC – вывод питания для PIR датчика HC-SR501, к которому мы подключаем вывод 5V на Arduino.

Выходной контакт – логический выход с TTL уровнем 3,3 В. Низкий логический уровень означает, что движение не обнаружено, высокий логический уровень означает, что было обнаружено какое-то движение.

GND должен быть подключен к земле Arduino.

Использование PIR датчика в качестве автономного устройства

Одна из причин, по которой PIR датчик HC-SR501 является чрезвычайно популярным, заключается в том, что он является очень универсальным датчиком, который самодостаточен. А подключив его к каким-либо микроконтроллерам, таким как Arduino, вы сможете еще больше расширить его универсальность. Для нашего первого эксперимента мы будем использовать HC-SR501 отдельно, чтобы показать, насколько он полезен сам по себе.

Схема соединений для этого эксперимента очень проста. Батареи подключены к выводам датчика VCC и GND, а маленький красный светодиод подключен к выходному контакту через ограничивающий ток резистор 220 Ом. И всё!

Теперь, когда PIR обнаруживает движение, на выходном контакте появляется высокий логический уровень, и светодиод загорается!

Рисунок 9 – Тестовая схема подключения PIR датчика без использования Arduino. Она показывает, как можно использовать PIR датчик в автономных приложениях.

Помните, что при включении питания необходимо подождать 30-60 секунд, пока PIR датчик не адаптируется к инфракрасной энергии в помещении. В течение этого времени светодиод может немного мигать. Подождите, пока светодиод не погаснет, а затем подвигайтесь перед ним, махая рукой, чтобы увидеть, что светодиод загорается.

Подключение PIR датчика к Arduino UNO

Теперь, когда у нас есть полное понимание того, как работает PIR датчик, мы можем подключить его к нашей плате Arduino!

Подключить PIR датчики к микроконтроллеру очень просто. PIR действует как цифровой выход, поэтому всё, что вам нужно делать, это отслеживать, когда на его выходном выводе установится высокий логический уровень (обнаружено движение) или низкий логический уровень (не обнаружено). Подайте на PIR датчик напряжение 5 В и подключите землю. Затем подключите выход к цифровому выводу 2.

Вам нужно установить перемычку на HC-SR501 в положение H (повторный запуск), чтобы он работал правильно. Вам также нужно будет установить время на минимум (3 секунды), повернув потенциометр «время» против часовой стрелки до упора. Установите чувствительность в любое положение, которое вам нужно, либо, если не уверены, установите ее в среднее положение.

Теперь вы готовы загрузить код и начать работу PIR датчиком.

Рисунок 10 – Подключение PIR датчика к Arduino UNO

Код Arduino

Код очень прост и в основном отслеживает, является ли входной сигнал на выводе 2 высоким или низким.

В конце, при обнаружении движения мы печатаем сообщение в монитор последовательного порта.

Рисунок 11 – Вывод приложения PIR датчика в мониторе последовательного порта

Что нужно учесть перед проектированием приложений на базе PIR датчиков

Как и для большинства PIR датчиков, HC-SR501 требуется некоторое время для адаптации к инфракрасной энергии в помещении. Это занимает от 30 до 60 секунд при первом включении датчика.

Кроме того, датчик имеет период «сброса» около 5 или 6 секунд после считывания. В течение этого времени он не обнаружит никакого движения.

При проектировании системы на базе HC-SR501 вам необходимо будет учитывать эти длительности задержек.

Инфракрасный датчик движения (Zelo-модуль)

Инфракрасный датчик движения зафиксирует любое перемещения тёплых объектов: людей, животных и даже лунных рыб.

Видеообзор

Принцип работы

Каждый теплокровный объект является источником теплового излучения. Длина волны теплового излучения зависит от температуры и находится в инфракрасной части спектра. ИК излучение невидимо для глаза, но улавливается пироэлектрическими датчиками.

Примеры работы

Простой датчик движения

Инфракрасный датчик может работать даже без микроконтроллера. Соберите простой детектор движения объекта.

Что вам понадобится?

Схема устройства

При появлении объекта в зоне видимости датчика, лампочка загорится.

Используйте инфракрасный датчик движения как одно из зёрен в своём умном доме. Тут уже не обойтись без Arduino, Raspberry Pi или Iskra JS.

Пример для Arduino

Подключим датчик движения к Arduino Uno через Troyka Shield к 4 цифровому пину.

Схема устройства

Код программы

Выведем в Serial-порт текущее состояние датчика с обновлением каждые 100 миллисекунд.

После прошивки платы, вы увидите бегущие нули. А как только появится живой объект на горизонте — нули сменятся на единицы.

Пример для Iskra JS

Скоммутируем PIR-сенсор к Iskra JS через Troyka Shield к 4 цифровому пину.

Схема устройства

Код программы

Зафиксируем движение объекта с помощью Espruino и языка JavaScript.

В результате вы увидите сообщение в консоле, при обнаружении живого объекта в зоне видимости сенсора.

Пример для Raspberry Pi

Поймаем живой объект одноплатником Raspberry Pi, например, Raspberry Pi 4. Подключите сенсор движения к пину 4 Raspberry. Для избежания макеток и проводов используйте плату расширения Troyka Cap.

Схема устройства

Код программы

После запуска скрипта вы увидите текущие показатели сенсора. Пока движения нет — в консоли выводятся нули, при обнаружении живого объекта — единицы.

Элементы платы

Пироэлектрический сенсор с линзой Френеля

Модуль выполнен на пироэлектрическом сенсоре RD-624 в металлическом герметичном корпусе. Внутри компонента расположено два чувствительных элемента, которые смотрят на внешний мир через прямоугольное окно, которое пропускает инфракрасное излучение.

На пироэлектрический сенсор одевается Линза Френеля, которая концентрируют излучение, значительно расширяя диапазон чувствительности датчика.

Микросхема управления

Мозгом сенсора является микросхема BISS0001. Чип считывает и обрабатывает сигналы с PIR-сенсора. В итоге на выходе модуля бинарный цифровой. Есть движение — единица, нет — ноль.

Выбор режима работы

Режим работы модуля задается перемычкой . Есть два режима — режим H и режим L. На фото выше в модуле установлен режим 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.

Регулировка режимов работы

На модуле расположено три потенциометра отвечающие за подстройку режима работы:

Световой индикатор

Индикаторный светодиод дублирующий выходной сигнал с датчика движения. При высоком уровне сигнала с модуля — светодиод горит, при низком — не горит.

Датчик освещённости

Датчик освещённости на фоторезисторе GL5528, подкорректирует чувствительность модуля на солнечный свет. Это удобно при необходимости отключение работы сенсора в дневное время суток.

Troyka-контакты

На модуле выведена группа Troyka-контактов:

Схемы датчиков движения и принцип их работы, схемы подключения

Датчик движения чаще всего используется для включения освещения, когда вы проходите или находитесь рядом с ним. С его помощью можно хорошо экономить электричество и избавить себя от необходимости щелкать выключателем. Это устройство также используется и в системах сигнализации, для определения нежелательных проникновений. Кроме этого их можно встретить и на производственных линиях, они там нужны для автоматизированного выполнения каких-либо технологических задач. Датчики движения иногда называют датчикам присутствия.

Типы датчиков движения

Датчики движения различают по принципу действия от этого зависит их работа, точность срабатывания и особенности использования. У каждого из них есть сильные и слабые стороны. От конструкции и рода используемого элемента зависит и конечная цена такого датчика.

Датчик движения может быть выполнен в одном корпусе и в разных корпусах (блок управления отдельно от датчика).

Контактные

Самый простой вариант датчика движения – использовать концевой выключатель или геркон. Геркон (герметичный контакт) это переключатель который срабатывает при появлении магнитного поля. Суть работы заключается в установки концевого выключателя с нормально-разомкнутыми контактами или геркона на дверь, когда вы её откроете и зайдете в помещение контакты замкнутся, включат реле, а оно включит освещение. Такая схема изображена ниже.

Инфракрасные

Срабатывают от теплового излучения, реагируют на изменение температуры. Когда вы входите в поле зрения такого датчика он срабатывает на тепловое излучение от вашего тела. Недостатком такого способа определения являются ложные срабатывания. Тепловое излучение присуще всему что есть вокруг. Приведем несколько примеров:

1. ИК датчик движения стоит в помещении с электрообогревателем, который периодически включается и отключается по таймеру или термостату. При включении обогревателя возможны ложные срабатывания. Можно попробовать этого избежать долгой и скрупулезной настройкой чувствительности, а также попыткой направить его так, чтобы в прямой видимости не было обогревателя.

2. При установке на улице возможны срабатывания от порывов тёплого ветра.

В целом эти датчики нормально работают, при этом это самый дешевый вариант. В качестве чувствительного элемента используется PIR-сенсор, он создает электрическое поле пропорционально тепловому излучению.

Но сам по себе сенсор не имеет широкой направленности, поверх него устанавливается линза Френеля.

Правильнее будет сказать – многосегментная линза, или мультилинза. Обратите внимание на окошко такого датчика, оно разбито на секции это и есть сегменты линз, они фокусируют попадающие излучения в узкий пучок и направляют его на чувствительную область датчика. В результате этого на маленькое приемное окошко пироэлектрического сенсора попадают пучки излучений с разных сторон.

Для увеличения эффективности детектирования движения могут устанавливать сдвоенные, или счетвертненные сенсоры или несколько отдельных. Таким образом, расширяется поле зрение прибора.

Исходя из вышесказанного нужно отметить и то, что на датчик не должен попадать свет от лампы, а также в поле его зрения не должно быть ламп накаливания, это также сильный источник ИК-излучения, тогда работа системы в целом будет нестабильной и непредвиденной. ИК-излучения плохо проходят через стекло, поэтому он не сработает, если вы будете идти за окном или стеклянной дверью.

Это самый распространённый вид датчика его можно купить а можно и собрать самому на основе, поэтому рассмотрим его конструкцию подробно.

Как собрать ИК-датчик движения своими руками?

Самый распространенный вариант – это HC-SR501. Его можно купить в магазине радиодеталей, на али-экспресс, часто поставляется в наборах Arduino. Может использоваться как в паре с микроконтроллером, так и самостоятельно. Он представляет собой печатную плату с микросхемой, обвязкой и одним ПИР-сенсором. Последний накрыт линзой, на плате есть два потенциометра, один из них регулирует чувствительность, а второй время которое на выходе датчика присутствует сигнал. При детектировании движения на выходе появляется сигнал и держится установленное время.

Он питается напряжением от 5 до 20 вольт, срабатывает на расстоянии от 3 до 7 метров, а сигнал на выходе держит от 5 до 300 секунд, вы можете продлить этот период, если использовать одновибратор на NE555, микроконтроллер или реле задержки времени. Угол обзора порядка 120 градусов.

На фото изображен датчик в сборе (слева), линзу (справа внизу), обратную сторону платы (справа вверху).

Рассмотрим плату подробнее. На её передней стороне расположен чувствительный элемент. На задней – микросхема, её обвязка, справа два подстроечных резистора, где верхний – время задержки сигнала, а нижний – чувствительность. В нижней правой части джампер для переключения режимов H и L. В режиме L датчик выдает выходной сигнал только она период времени выставленного потенциометром. Режим H выдает сигнал, пока вы находитесь в зоне действия датчика, а когда вы её покидаете сигнал, исчезнет через время заданное верхним потенциометром.

Если вы хотите использовать датчик без микроконтроллеров, тогда соберите эту схему, все элементы подписаны. Схема питается через гасящий конденсатор, напряжение питания ограничено на уровне 12В с помощью стабилитрона. Когда на выходе датчика появляется положительный сигнал реле Р включается через NPN транзистор (например BC547, mje13001-9, КТ815, КТ817 и другие). Можно использовать автомобильное реле или любое другое с катушкой на 12В.

Если вам нужно реализовать какие-то другие функции – можно использовать его в паре с микроконтроллером, например платой Ардуино. Ниже представлена схема подключения и программный код.