Несущие конструкции 

Hc sr501 схема подключения. Инфракрасный датчик движения HC-SR501

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; } }

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 (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 ) ;

Инфракрасный датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 (DSN-FIR800) используется для обнаружения в контролируемой зоне движения объектов, которые излучают инфракрасное излучение (тепло). Принцип работы датчика основан на пироэлектричестве.

Пироэлектричество - это свойство генерировать определенное электрическое поле при облучении материала инфракрасными (тепловыми) лучами. Над чувствительным элементом установлена линза Френеля, которая используется для увеличения радиуса обзора и усиления входящего инфракрасного сигнала.

Модули HC-SR501 представляет из себя модуль состоящий из ИК сенсора 500BP, линзы Френеля, и управляющей модулем микросхемы BISS0001. Режим работы модуля задается перемычкой (режим H или режим L).

Режимы работы

Режим работы модуля задается перемычкой. Есть два режима - режим H и режим L. На фото модуль установлен режим H.

  • Режим H - в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень. Красная перемычка.
  • Режим L - в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс. Жёлтая перемычка.

Примечание :
На данном экземпляре нету колодки для перемычки, а есть контакты на плате для запайки перемычки, причём вариант Н уже замкнут печатным проводником.
Для выбора режима L необходимо удалить заводскую перемычку (как указано на картинке).

Основные характеристики HC-SR501

  • Цвет: белый зеленый
  • Размеры: 3,2 см х 2,4 см х 1,8 см (примерно)
  • Инфракрасный датчик контроля плате
  • Чувствительности и времени задержки может быть отрегулировано
  • Рабочее напряжение: DC 4.5V-20V
  • Ток: <60 mA
  • Выходное напряжение: высокий / низкий уровень сигнала: 3,3 В Выход TTL
  • Дальность обнаружения: 3 — 7М (можно регулировать)
  • Дальность обнаружения: <140 °
  • Время задержки: 5-200S (может быть скорректирована, по умолчанию 5 с -3%)
  • Блокада времени: 2,5 S (по умолчанию)
  • Trigger: L: Non-повторяемые триггер H: Повторите Trigger (по умолчанию)
  • Рабочая температура: -20 — 80 ° C
  • Метод запуска: L неповторимый триггер / H повторяемые триггера

Контакты:

OUT (выходной сигнал) – контакт для обмена данными между датчиком и микроконтроллером;
VCC – напряжение питания (4,5 — 20в);
GND – общий контакт.


Инфракрасный датчик движения HC-SR501 не рекомендуется использовать в местах с резкими перепадами температур (резкий всплеск инфракрасного излучения) от нагрева он будет воспринимать как появление перемещающегося объекта, что может вызвать ложное срабатывание.
Модуль HC-SR501 часто применяется в охранных сигнализациях, а так же в умных домах для контроля освещения при появлении в помещении человека.

В борьбе за срок жизни ламп накаливания на лестничной площадке испробовал достаточно большое количество схем их защиты. Это были и простые диоды и схемы плавного включения, и аккустические датчики. Не все зарекомендовали себя с положительной стороны. Зайдя на сайт Aliexpress, наткнулся на пироэлектрический датчик HC-SR501 . При цене менее одного доллара, датчик обладает рядом положительных качеств, а именно: питание от 5 до 20 вольт, зона обнаружения движения от 3 до 7 метров, задержка выключения от 5 до 300 секунд. (Полное описание здесь приводить не вижу смысла, поскольку этой информации более чем достаточно ). Внешне датчик выглядит следующим образом:

Как раз то, что нужно для освещения лестничной площадки, где не так часто ходят люди и постоянное свечение лампы ни к чему.

На фото ниже обозначены точки подключения общего провода (GND), выход сигнала о срабатывании (Output) и шины питания (+Power). На плате установлены два переменных сопротивления: один регулирует зону срабатывания (Sensitivity Adjust), другой задержку выключения (Time Delay Adjust).

Кроме того, имеется джампер для переключения режимов H и L . В режиме L датчик, зафиксировав движение, выдает на выход сигнал высокого уровня. Не зависимо от того, есть в зоне обнаружения дальнейшее движение или нет, через установленное время задержки (например, 30 секунд), сигнал на выходе будет отключен.

В режиме Н сигнал на выходе исчезнет только после времени истечения задержки от момента последней фиксации движения в зоне обнаружения. То есть прошли через зону движения - он выключится через 30 секунд, находитесь и двигаетесь в зоне обнаружения 10 минут и выходите из нее - он выключится через 30 секунд. Пока вы в зоне обнаружения - датчик не выключится.

Как раз то, что нужно для освещения лестничной площадки, где не так часто ходят люди и постоянное свечение лампы ни к чему. Изучив даташит и материалы в сети, отбросил варианты использования Arduino, как чрезмерно затратные и набросал следующую схему.

Функционально устройство состоит из трех узлов:

  1. самого датчика HC-SR501;
  2. исполнительного устройства, состоящего из резистора R3, транзистора VT1, диода D1 и реле Р1, где R3 и VT1 служат связующим звеном между датчиком и реле. Без них нагрузочная способность датчика столь низка, что напрямую можно подключить лишь светодиод;
  3. бестрансформаторного блока питания, где R1 необходим для снижения пускового тока (зачастую им можно пренебречь), конденсатор С1 с номиналом от 0,47 - 0,68 мкФ с рабочим напряжением минимум 250 вольт обеспечивает на выходе ток до 0,05 А, R2 необходим для разрядки конденсатора С1 после отключения устройства от сети.

Для чего диодный мост всем известно. Фильтрующий конденсатор следует выбирать с рабочим напряжением не менее 25 вольт. Ну, и наконец стабилитрон устанавливает напряжение на выходе блока питания на уровне 12 вольт. Выбор стабилитрона именно на 12 вольт обусловлен с одной стороны диапазоном питания датчика от 3 до 20 вольт, с другой рабочим напряжением реле - 12 вольт.

Отдельно стоит сказать о транзисторе. Это практически, любой тразистор NPN структуры - 2N3094, ВС547, КТ3102, КТ815, КТ817 и т.д. и т.п.

Реле с практически любым сопротивлением катушки, напряжением коммутации 250 вольт и током 3 ампера, что даст возможность безболезненно коммутировать нагрузку мощностью в несколько сот ватт.