Извещатель движения pir hc-sr501. описание, схема, подключение, datasheet

How does a PIR Motion Sensor work?

PIR motion sensors consist of two main parts: a pyroelectric sensing element and a fresnel lens. The pyroelectric sensing element can detect infrared radiation. All objects with a temperature above absolute zero (0 Kelvin / -273.15 °C) emit heat energy in the form of infrared radiation, including human bodies.

A pyroelectric sensor has two rectangular slots in it made of a material that allows the infrared radiation to pass. Behind these, there are two separate infrared sensor electrodes, one responsible for producing a positive output and the other a negative output. The reason for that is that we are looking for a change in IR levels and not ambient IR levels. The two electrodes are wired up so that they cancel each other out. If one half sees more or less IR radiation than the other, the output will swing high or low.

The on-board signal processing IC processes this signal and turns the output pin of the sensor HIGH or LOW accordingly.

The white dome in front of the sensing element is a fresnel lens. This lens focuses the infrared radiation onto the sensor.

Режимы работы

Модуль может работать в режиме «non retriggerable» («не перезапускаемый») или в режиме «retriggerable» («перезапускаемый»).

В «не перезапускаемом» режиме после срабатывания на выходе устанавливается высокий уровень. В высоком уровне выход остаётся некоторое время Tx. После чего на выходе устанавливается низкий уровень, в котором он остаётся на время Ti (запускается таймер блокировки срабатывания). После чего модуль снова может сигнализировать об обнаружении движения.

Что бы было понятней, приведём пример. Допустим к выводу модуля подключен светодиод, а перед модулем постоянно происходит движение (махать рукой и т.д.). В «не перезапускаемом» режиме светодиод некоторое время будет светиться, затем не на долго погаснет. Потом снова начнёт светиться и спустя время опять погаснет. И т.д.

В «перезапускаемом» режиме после срабатывания на выходе устанавливается высокий уровень. Высокий уровень будет удерживаться в течении времени Tx. Если за время Tx датчик снова обнаружит движение, вывод не будет переведён в низкий уровень, а таймер Tx перезапустится. После окончания Tx, запустится таймер блокировки Ti. Если движение обнаружено во время Ti, на выходе модуля не будет установлен высокий уровень.

Возвращаясь к примеру со светодиодом, это означает следующее – пока перед датчиком есть движение, светодиод будет постоянно светиться.

Время Tx и Ti задаются резисторами и конденсаторами, подключенными к выводам 3, 4, 5 и 6 микросхемы. Для изменения Ti на плате придётся перепаять детали. А для частичной подстройки Tx на плате установлен подстроечный резистор. Выше есть два изображения – схема и фото с описанием где какие детали. «Регулировка времени» это и есть частичная подстройка Tx. Обычно на плате запаяны такие номиналы, что бы блокировка (Ti) длилась примерно пару секунд, а Tx можно было настроить от нескольких секунд до нескольких минут.

Режим «не перезапускаемый» иногда ещё называют режимом «L», а «перезапускаемый» режимом «H». Это связано с тем, какой уровень устанавливается на первом пине (вход) микросхемы BISS0001. «L» (low) это низкий уровень, а «H» (high) это высокий. Где какой режим, на плате иногда помечается буквами «L» и «H», а иногда не обозначают. На модулях, что на фото выше, на зелёном есть обозначение, а на синем нет.

Также может и отличаться, что нужно сделать для переключения режимов. На синем модуле для переключения просто переставляется перемычка. А на зелёном сначала нужно перерезать дорожку, после чего запаять перемычку:

Принципиальная схема

На рисунке 1 показана простейшая схема сигнализации. Питание от любого источника постоянного тока напряжением 12V, способного обеспечить работу сирены F1. Сирена F1 — электронная сирена, предназначенная для автомобильных сигнализаций.

Рис. 1. Принципиальная схема включения сигнализации с применением датчика движения HC-SR501.

Переменным резистором установки длительности импульса, расположенным на плате датчика движения, нужно установить продолжительность звучания сирены после срабатывания. Работает эта схема следующим образом.

Чтобы поставить на охрану включаем S1. Питание поступает на датчик движения и он в течение 30-40 секунд не реагирует на движения. В это время уходим из помещения, закрываем дверь. Через 30-40 секунд после включения датчик движения выходит в рабочий режим.

Если теперь войти, на выходе датчика появится напряжение 3,ЗV. Оно поступает через R1 на базу транзистора VТ1. Но не сразу, потому что в схеме есть конденсатор С1, он задерживает рост напряжения на базе транзистора VТ1.

Это напряжение достигает критической величины через несколько секунд. Потом транзисторы VТ1 и VТ2 открываются и включают сирену F1, которая звучит столько времени, сколько установлено подстроечным резистором на плате датчика движения.

Цепь R1-C1 дает задержку включения сирены в несколько секунд, эта задержка нужна чтобы можно было войти в помещение и отключить сигнализацию скрыто расположенным выключателем S1. Если нужно чтобы сирена включалась без задержки — удалите конденсатор С1.

На рисунке 2 показана схема простейшего охранного устройства с вызовом посредством сотового телефона. Нужен старый, простой, кнопочный сотовый телефон с гарнитурой и возможностью вызова по введенному в память номеру нажатием кнопки гарнитуры (или звонка по последнему номеру нажатием кнопки гарнитуры). Этому требованию отвечают многие кнопочные сотовые телефоны, например, Samsung-GT-E212, FLY-DS105, Phillips-1500 и многие другие (Л.1).

В сотовый телефон, находящийся на охране вносят единственный номер, по которому он будет звонить. А канал электронного ключа на микросхеме D1 подключают параллельно кнопке гарнитуры этого сотового телефона.

При срабатывании датчика движения логическая единица с его выхода поступает на управляющий вход ключа микросхемы D1, её ключ открывается и работает как нажатие кнопки гарнитуры. Телефон звонит по заранее введенному в его память номеру. Получив на свой телефон вызов с его номера вы понимаете что датчик сработал.

Налаживание сводится к регулировке длительности импульса на выходе датчика движения (имеющимся на его плате подстроечным резистором) так, чтобы продолжительность «нажатия» кнопки гарнитуры была достаточной, для того чтобы телефон, к которому подключена эта гарнитура, стал набирать номер. Источником питания микросхемы D1 и датчика движения служит зарядное устройство сотового телефона, к которому подключена эта гарнитура.

Как работает инфракрасный детектор движения?

Инфракрасный датчик движения hc sr501 фиксирует тепловое излучение при помощи, установленной на него линзы Френеля. Она фокусирует излучение на пироэлектрический датчик прибора.

Подключается прибор с осветительным прибором, с расчетом на то чтобы его зона детекции совпадала с необходимостью включения света для человека именно в этой зоне. Лучше всего модель 501, как и собрат, датчик движения hc sr505 показывает себя для освещения лестничных клеток.

Включение лампы при достижении человеком этажа, и выключая ее, как только он скрывается из виду, дает заметную экономию электроэнергии. В результате установки таких приборов на каждом этаже во всем доме, ежемесячная экономия, достигая внушительных сумм.

У инфракрасного чувствительного элемента есть ряд неоспоримых плюсов и минусов.

Плюсы:

1. дешевизна технологии;
2. безвредна для человека;
3. обладает достаточно высокой дальностью обнаружения.

Минусы:

• высокая чувствительность на влияние погоды;
• возможность обмануть устройство.

Если провести более углубленный анализ прибора, то спектр его применение окажется намного шире, чем ответ за электроэнергию в подъезде. Если подключим устройство к автоматической двери, то прибор будет открывать и закрывать ее по приближению и удалению человека. Знакомо? Именно так и работают двери во всех торговых центрах. Детекторы определяют, когда дверям открываться.

Пример №1: HC-SR501 как самостоятельное устройство.

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.► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) 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».

ДД с Ардуино

Подключение sr 501 к Ардуино позволяет самостоятельно программировать работу устройства. Вести тонкую настройку, как самого прибора, так и системы работающей с ним. Осуществляется это при помощи редактирования программного кода, он же скетч. Скетч решает множество организационных вопросов, но и требует определенных знаний в процессе программирования.

База Ардуино предоставляет большой перечень готового кода, под разные нужды, но написание его самостоятельно или подгонка существующего под себя сделает агрегат еще эффективней.

Работе реле можно запрограммировать на срабатывание не сразу по появлению человека в чувствительном сенсоре, а по достижению определенного времени пребывания человека в зоне видимости. Или наоборот настроить срабатывание только при выходе человека из зоны видимости (по такой технологии, к примеру, работает множество туалетов и писсуаров).

Достаточно обладать фантазией, навыками в пайке микросхем, а также программировании, и вы будете способны собрать прибор не только для себя, но и открыть свой бизнес по продаже нового технологичного продукта придуманного и запатентованного вами.

Базовые платы Ардуино стоят достаточно дешево, чтобы каждый мог позволить себе попробовать собрать свое устройство. Сам sr501 и вовсе стоит около ста рублей.

Модуль с датчиком HC-SR501

Он представляет собой небольшую печатную плату, на которой расположена линза. На этой плате есть три точки для соединения с внешней схемой — точка Vрр (питание от 5 до 20V), тока Out (выход, при срабатывании на нем напряжение 3,ЗV), и GND (общий минус).

На плате есть два подстроечных резистора, одним из которых регулируется чувствительность датчика (дальность регистрации движения от 3 до 7 метров), другим время в течение которого на выходе при срабатывании держится напряжение 3,ЗV (от 5 секунд до 200 секунд). Еще перемычка на два положения «Н» и «L».

Для того чтобы датчик работал в данной конструкции нужно перемычку на его плате поставить в положение «Н», резистор регулировки времени в положение минимального времени. Ну а резистор регулировки чувствительности в такое положение, в котором будет необходимая чувствительность. На рисунке 1 схематически показана плата пиродатчика с расположением на ней органов подключения и управления.

Рис. 1. Органы настройки и подключения датчика HC-SR501.

Wiring – Connecting HC-SR501 PIR motion sensor to Arduino UNO

By connecting the motion sensor to a microcontroller like the Arduino UNO, you can use it to control all kinds of things: LEDs, relays, motors, buzzers etc.

In the wiring diagram below, you can see how to hook it up to the Arduino. You can read the sensor with one of the general-purpose input/output (GPIO) pins of the Arduino. In this example, I connected it to digital pin 2. The VCC and GND pins are connected to 5 V and GND respectively.

HC-SR501 PIR motion sensor with Arduino wiring diagram

The connections are also given in the table below:

HC-SR501 PIR Motion Sensor Connections

HC-SR501 PIR Motion Sensor	Arduino
VCC	5 V
OUT	Pin 2
GND	GND

Once you have wired up the sensor, the next step is to upload some example code.

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.

Или:

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.

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.

Схема подключения:

На плате датчика необходимо поменять перемычку в положение L.

Подключение PIR датчика движения

Большинство модулей с инфракрасными датчиками движения имеют три коннектора на задней части. Распиновка может отличаться, так что прежде чем подключать, проверьте ее! Обычно рядом с коннекторами сделаны соответсвующие надписи. Один коннектор идет к земле, второй выдает интересующий нас сигнал с сенсоров, третий — земля. Напряжение питания обычно составляет 3-5 вольт, постоянный ток. Однако иногда встречаются датчики с напряжением питания 12 вольт. В некоторых больших датчиках отдельного пина сигнала нет. Вместо этого используется реле с землей, питанием и двумя переключателями.

Для прототипа вашего устройства с использованием инфракрасного датчика движения, удобно использовать монтажную плату, так как большинство данных модулей имеют три коннектора, расстояние между которыми рассчитано именно под отверстия макетки.

В нашем случае красный кабель соответсвует питанию, черный — земле, а желтый — сигналу. Если вы подключите кабели неправильно, датчик не выйдет из строя, но работать не будет.

Тестирование PIR датчика движения

Соберите схему в соответсвии с рисунком выше. В результате, когда PIR датчик обнаружит движение, на выходе сгенерируется сигнал HIGH, который соответсвует 3.3 В и светодиод загорится.

При этом учтите, что пироэлектрический датчик должен ‘стабилизироваться’. Установите батарейки и подождите 30-60 секунд. На протяжении этого времени светодиод может мигать. Подождите, пока мигание закончится и можно начинать махать руками и ходить вокруг датчика, наблюдая за тем, как светодиод зажигается!

Настройка перезапуска датчика

У пироэлектрического датчика движения есть несколько настоек. Первой мы рассмотрим ‘перезапуск’.

После подключения, посмотрите на заднюю поверхность модуля. Коннекторы должны быть установлены в левом верхнем углу L, как это показано на рисунке ниже.

Обратите внимание, что при таком варианте подключения, светодиод не горит постоянно, а включается-выключается, когда вы двигаетесь возле него. Это опция ‘без перезапуска’ (non-retriggering)

Теперь установите коннектор в позицию H. После тестирования окажется, что светодиод горит постоянно, если кто-то движется в пределах зоны чувствительности датчика. Это режим ‘перезапуск’.

Рисунок ниже из даташита датчика BISS0001:

Для большинства случаев режим ‘перезапуск’ (коннектор в позиции H кк это показано на рисунке ниже) лучше.

Настраиваем чувствительность

На многих инфракрасных датчиках движения, в том числе и у компании Adafruit, установлен небольшой потенциометр для настройки чувствительности. Вращение потентенциометра по часовой стрелке добавляет чувствительность датчику.

Изменение времени импульса и времени между импульсами

Когда мы рассматривает PIR датчики, важны два промежутка времени ‘задержки’. Первый отрезок времени — Tx: как долго горит светодиод после обнаружения движения. На многих пироэлектрических модулях это время регулируется встроенным потенциометром.
Второй отрезок времени — Ti: как долго светодиод гарантированно не загорится, когда движения не было. Изменять этот параметр не так просто, для этого может понадобится паяльник.

Давайте взглянем на даташит BISS:

На датчиках от Adafruit есть потенциометр, отмеченный как TIME. Это переменный резистор с сопротивлением 1 мегаом, который добавлен к резисторам на 10 килоом. Конденсатор C6 имеет емкость 0.01 микрофарат, так что:

Tx = 24576 x (10 кОм + Rtime) x 0.01 мкФ

Когда потенциометр Rtime в ‘нулевом’ — полностью повернут против часовой стрелки — положении (0 мегаом):

Tx = 24576 x (10 кОм) x 0.01 мкФ = 2.5 секунды (примерно)Когда потенциометр Rtime полностью повернут по часовой стрелке (1мегаом):

Tx = 24576 x (1010 кОм) x 0.01 мкФ = 250 секунд (примерно)

В средней позиции RTime время будет составлять около 120 секунд (две минуты). То есть, если вы хотите отслеживать движение объекта с частотой раз в минуту, поверните потенциометр на 1/4 поворота.

Для более старых/других моделей PIR датчиков

Если на вашем датчике нет потенциометров, можно провести настройку с помощью резисторов.

Нас интересуют резисторы R10 и R9. К сожалению, китайцы умею многое. В том числе и путать надписи. На рисунке выше приведен пример, на котором видно, что перепутаны R9 с R17. Отследить подключение по даташиту. R10 подключен к 3 пину, R9 — к 7 пину.

Например:

Tx is = 24576 * R10 * C6 = ~1.2 секунд

R10 = 4.7K и C6 = 10 нанофарад

и

Ti = 24 * R9 * C7 = ~1.2 секунд

R9 = 470K и C7 = 0.1 микрофарад

Вы можете изменить время задержки установив различные резисторы и конденсаторы.

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».

Using the HC-SR501 PIR motion sensor as a standalone unit

For most applications, you can just use the HC-SR501 as a standalone unit. You can use the output signal to trigger things like relays and LEDs.

The wiring is very simple as can be seen in the picture below. Simply connect VCC and GND to a battery and a red LED between the output pin and ground. The output voltage is 3.3 V, so I added a 68 Ω current limiting resistor in series with the LED.

HC-SR501 PIR motion sensor with LED wiring diagram

Note that after powering up the sensor, you need to wait 30 – 60 seconds for the sensor to initialize. During this period, the LED might blink a couple of times. After waiting for a minute, you can wave your hand in front of the sensor and you should be able to see the LED light up.

With this setup, it is easy to test the functionality of the sensor. This is also a good moment to play around with the sensitivity and time-delay settings, as well as the two different trigger modes.

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.

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.

Модуль с датчиком HC-SR501

Он представляет собой небольшую печатную плату, на которой расположена линза. На этой плате есть три точки для соединения с внешней схемой — точка Vрр (питание от 5 до 20V), тока Out (выход, при срабатывании на нем напряжение 3,ЗV), и GND (общий минус).

На плате есть два подстроечных резистора, одним из которых регулируется чувствительность датчика (дальность регистрации движения от 3 до 7 метров), другим время в течение которого на выходе при срабатывании держится напряжение 3,ЗV (от 5 секунд до 200 секунд). Еще перемычка на два положения «Н» и «L».

Для того чтобы датчик работал в данной конструкции нужно перемычку на его плате поставить в положение «Н», резистор регулировки времени в положение минимального времени. Ну а резистор регулировки чувствительности в такое положение, в котором будет необходимая чувствительность. На рисунке 1 схематически показана плата пиродатчика с расположением на ней органов подключения и управления.

Рис. 1. Органы настройки и подключения датчика HC-SR501.

HC-SR501

Сам пироэлектрический датчик как радиодеталь используется в популярном датчике движения HC-SR501, который реализован как готовый модуль с обвязкой. Сверху пироэлектрик окружён 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.

Внешний вид датчика HC-SR501.

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).

Обращайте внимание на распиновку. Данные идут по среднему проводу, а по краям питание и земля

У датчика имеется два переменных резистора в виде регулировочных винтов (оранжевые) 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 кота.

Второй потенциометр регулирует время срабатывания. Если датчик обнаружил движение, он генерирует на выходе положительный импульс.

Режим работы модуля задаётся перемычкой (джампером). Есть два режима — режим H и режим L:

Режим H — в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остаётся высокий логический уровень (на рисунке выше). В положении H датчик начинает отсчёт времени каждый раз после обнаружения движения. Другими словами, любое шевеление человека вызовет обнуление таймера отсчёта Т. По-умолчанию, перемычка находится в состоянии H.

Режим L — в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс. Допустим, мы хотим управлять светом в ванной комнате. Зайдя в комнату, человек вызовет срабатывание датчика, и свет включится ровно на время, заданное резистором времени. По окончании периода, сигнал на выходе вернётся в исходное состояние, и датчик будет дать следующего срабатывания.