Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Модуль инфракрасного датчика движения

Модуль инфракрасного датчика движения

Одна из прикольных штук для самоделок. Часто такие модули ставят на освещение, чтобы не пользоваться выключателем. Попал в зону действия — свет включился, вышел — свет через заданное время выключился. У меня есть бытовой датчик движения с реле на сетевое напряжение (IEK ДД 009), очень удобно. Этот модуль почти полностью повторяет работу бытового прибора, но не имеет силовой части и блока питания.

Информация от продавца:

  • Модель: HC-SR501 Модуль сенсора тела.
  • Питание: DC 4,5..20 В.
  • Ток покоя: < 50 мкА.
  • Выходной уровень: высокий 3,3 В / низкий 0 В.
  • Переключатель: L — без повтора, H — с повтором.
  • Время задержки: 5..200 с (настраивается), диапазон от сотых (или десятых?) секунд до десятков секунд.
  • Время блокировки: 2,5 с (по умолчанию), может быть сделано диапазоном
  • Угол сенсора: конус с углом < 100°
  • Рабочая температура: -15..+70°C
  • Размер: 3,2 см * 2,5 см * 2,5 см (Д * Ш * В)
  • Цвет: Синий + белый.
  • Вес нетто: 7 г.
  • Вес упаковки: 17 г.

Пластиковая линза входит в комплект. Без неё лицевая сторона платы выглядит так:
 Модуль инфракрасного датчика движения
Модуль может работать в двух режимах, для их переключения есть специальная перемычка. В режиме H положительный сигнал (3,3 В) на выход будет подаваться пока есть движение плюс заданный интервал удержания сигнала. В режиме L сигнал пропадает через заданный промежуток времени после начала движения. Если после пропадания сигнала и времени блокировки движение в «кадре» всё ещё есть, сигнал появится снова.

Режим L менее интересный, особенно с типовыми установками таймеров, поэтому иногда эту перемычку не ставят, вместо неё, в лучшем случае, оставляют три контактные площадки и соединяют две из них дорожкой так, чтобы включить режим H. В таких случаях чтобы включить режим L нужно перерезать эту дорожку и замкнуть другую пару контактов.

При включении питания на выходе появляется сигнал о движении, что удобно для реализации освещения, но может быть неудобным в каких-то других применениях. В то же время сам датчик не работает, ему нужно несколько секунд на «разогрев» (возможно, буквально), в моём случае требуется ждать секунд 10. Если установить таймер ожидания на эти несколько секунд, то этой особенности вы даже не заметите, наверное поэтому в моём бытовом варианте минимальное время таймера как раз 10-15 секунд. Опять же, в случае работы в паре со светильником такое поведение может быть приемлемым, но в других применениях может стать большой проблемой.

У модуля есть одна иногда очень важная особенность — это указанное выше «время блокировки» длительностью 2,5 с. Это промежуток времени, в течение которого после пропадания сигнала на выходе модуль полностью слеп. Вероятно, это сделано для защиты от слишком быстрого включения/выключения нагрузки, однако на практике такое поведение раздражает. Если в режиме H это редко бывает проблемой, особенно при длительном таймере удержания (типовое использование со светильниками), то в режиме L это уже настоящая проблема, модуль «тормозит».

Без сильного уменьшения периода этой слепой зоны я не представляю, зачем может понадобиться режим L. Кроме того, в этом режиме, возможно, будет интересно также сильно уменьшить период таймера удержания, без вмешательства в схему его можно настроить минимум на 1-2 секунды. Например, в режиме L можно было бы отдавать сигнал в чистом виде (короткие импульсы при движении) микроконтроллеру, который бы сам решал, либо спрашивал у пользователя, какие таймеры использовать.
 Модуль инфракрасного датчика движения
Легко найдя даташит на используемый в модуле чип BISS0001, в схеме примера подключения (данный модуль её частично повторяет) нашёл элементы, изменением номиналов которых можно отрегулировать оба таймера.
 Модуль инфракрасного датчика движения
За таймер удержания отвечает RC-пара, обозначенная зелёным, резистор в модуле состоит из последовательного соединения резистора на 10 кОм и подстроечного на 1 МОм. Заменив десятикилоомник на что-то поменьше, можно уменьшить минимальное время удержания. А уменьшив номинал конденсатора, можно уменьшить весь диапазон регулировки таймера. Формула для расчёта времени: Tx ≈ 24576 * R * C. Например, для R=10 кОм и C=10 нФ получим примерно 2,5 секунды.

Читайте так же:
Самый лучший акустический выключатель

Для регулировки таймера блокировки нужно изменить RC-пару, отмеченную красным. Формула для расчёта задержки: Ti ≈ 24*R*C. Резистор изначально стоит на 1 МОм, сверху на него напаял 150 кОм, получив в параллели 130 кОм. Время блокировки значительно уменьшилось, модуль теперь не так тупит, быстро восстанавливая рабочее состояние. Это время можно уменьшать и дальше, в примере указаны номиналы для времени блокировки ещё в 100 раз меньше.

Если нужно увеличить эти таймеры (полагаю, бывают и такие случаи), номиналы резисторов и конденсаторов нужно увеличить.

Второй подстроечный резистор не имеет отношения к таймерам, он регулирует чувствительность датчика. При тестах на столе эта настройка мало на что влияет, нужно пробовать в реальных условиях.

Под обоими подстроечными резисторами предусмотрены площадки для SMD-резисторов, например для того, чтобы после окончательной регулировки заменить построечные резисторы на фиксированные.

На плате есть ещё два места для разъёмов, скорее всего для фоторезистора и терморезистора. Фоторезистор используется, например, для того, чтобы игнорировать движение на свету (актуально для светильников, чтобы не светить днём). Информации по использованию здесь терморезистора не нашёл.

Без доработок, по-моему, этот модуль годится только для включения лампочек в проходных местах. Очевидное использование для сигнализации требует уменьшения времени блокировки.

Нормальная цена за модуль — около доллара. Можно найти в магазинах по фразам «pir», «pir module» или «hc-sr501».

Нашёл схему этого модуля, выкладываю с моими отметками элементов, отвечающих за таймеры. Зелёный — таймер удержания, красный — таймер блокировки.
 Модуль инфракрасного датчика движения
Но и эта схема неточная. Например, фоторезистор в моём модуле подключается по схеме из даташита на BISS0001.

Пироэлектрический инфракрасный (PIR) датчик движения 12-24В 3А

PIR (пассивные инфракрасные датчики) сенсоры позволяют улавливать движение. Очень часто используются в системах сигнализации. Эти датчики малые по габаритам, недорогие, потребляют мало энергии, легки в эксплуатации, практически не подвержены износу. Кроме PIR, подобные датчики называют пироэлектрическими и инфракрасными датчиками движения.

Появилась необходимость приобрести пару датчиков для бытового использования в своих поделках на основе светодиодной подсветки.
Так как токи потребления у меня сравнительно не большие, а напряжение питания 12 В, были приобретены компактные пироэлектрические инфракрасные датчики движения в корпусе.

Посылка:

Я заказывал два датчика с возможностью регулировки по светочувствительности:

Датчики поддерживают питание от 12 до 24 Вольт. Они уже имеют распаянные стандартные провода длиной около 30 см с гнездами на вход и выход, с центральным контактом 2.1 мм, и это большой плюс. Не надо ничего припаивать, просто подключаете блок питания и пользуетесь:

Сами датчики довольно компактны. Внешний вид:


Размеры:



Чтобы добраться до платы и регулировок, нужно вскрыть корпус. Задняя крышка на защелках, поддевается отверткой:


Плата выглядит так:

Я нашел схему этого устройства, номиналы могут отличаться, но в целом для понимания сути работы, она верная:

Здесь мы видим стабилизатор напряжения на входе для питания микросхемы:

К слову сказать, вот даташит этого элемента, видно что разная маркировка подразумевает разное стабилизированное напряжение на выходе. Но главный момент заключается в том, что он поддерживает входное напряжение до 24 Вольт, именно поэтому превышать его не следует.

Далее по схеме, на выходе имеется полевой транзистор, который и является ключом в цепи питание-нагрузка:

Читайте так же:
Принцип работы выключателя компрессора

В даташите указан максимальный продолжительный ток при нормальной комнатной температуре 15 А, но так как у нас нет охлаждения транзистора, мы ограничены по выходной мощности.

Сердце устройства — это микросхема Biss0001.Этот чип воспринимает внешний источник излучения и проводит минимальную обработку сигнала для его преобразования из аналогового в цифровой вид:

Далее, сами датчики скрыты за непрозрачным белым пластиковым колпачком:

ПИР датчик движения, по сути, состоит из пироэлектрического чувствительного элемента (цилиндрическая деталь с прямоугольным кристаллом в центре), который улавливает уровень инфракрасного излучения. Датчик фактически разделен на две части. Это обусловлено тем, что нам важен не уровень излучения, а непосредственно наличие движение в пределах его зоны чувствительности. Две части датчика установлены таким образом, что если одна половина улавливает больший уровень излучения, чем другая, выходной сигнал будет генерировать значение high или low.

Теперь непосредственно к регулировкам. Настраивал устройство, соответственно накидал что и куда крутить:

Время регулируется от 1 секунды до 500 сек. При полностью выкрученном ползунке свет просто мигает.

По поводу порога включения датчика, опытным путем выявил что это напряжение от 11,5 Вольт, если ниже, то датчик просто не включается:

По схеме понятно, что выходное напряжение с датчика меньше или равно входному. Я выставил 12В. тут есть погрешность в виде неточной индикации блока питания, поэтому потребление самого датчика конечно же ниже:

В режиме ожидания датчик потребляет 84мкА, а напряжение на выходе 170 мВ.

Честно скажу, что настраивать датчик ну очень неудобно с вынутой платой, поэтому я сделал отверстия на задней крышке, и так намного лучше:

Собрал схемку, все настроил:

Датчик работает уже два дня, второй такой я поставил на подсветку подставки для наушников, и мне нравится, что в отличие от предыдущего, который работал от 220 В, был больше и щелкал реле, этот более компактен и, конечно же, бесшумен.
Максимальную дальность не замерял, но в квартире с 3-х метров точно срабатывает

Доволен ли я покупкой — да. Полноценное, качественно сделанное готовое устройство.

Что понравилось:
+ Полностью настраиваемый режим работы
+ Минимальное собственное потребление
+ Качество изготовления и компактность
+ Четкость срабатывания без пропусков
+.Наличие проводов с гнездами

Что не понравилось:
— Отсутствие прямого доступа к настройкам без разбора корпуса (решаемо)
— Крепежные уши очень маленькие (но лучше крепить на двустороннюю ленту типа 3М)

Белый колпачок датчика выбивается из черного корпуса, но в опции без датчика освещенности он черный.

На этом всё.

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.

Читайте так же:
Проходные двухклавишные выключатели все схемы

PIR-датчик. Линза

PIR-датчик. Плата компонентов

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.

Схема датчика движения

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.

Устройство на макетной плате

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.

Читайте так же:
Схема привод масляного выключателя 10 кв

Сигнализация на основе PIR датчика движения

Охранная сигнализация на авто ИК датчики

Датчик HC-SR501 представляет собой инфракрасный датчик движения. Выполнен в виде модуля – печатной платы, на которой есть трехконтактный разъем для подключения, два подстроечных резистора (регулировка чувствительности и регулировка длительности выходного импульса) и перемычка «L/Н».

Датчик движения управляет звуковой сигнализацией

Напряжение питания может быть от 4,5 до 20V, ток в режиме покоя 60мкА, при срабатывании на выходе появляется логическая единица напряжением 3,3V и держится время, установленное подстроечным резистором (от 2 до 100 секунд).Характерной особенностью датчика является то, как он начинает работу, – после подачи питания датчик около 30-40 секунд не реагирует на движение. То есть, если мы делаем простую сигнализацию, то это уже есть время на выход из помещения и закрывание дверей.

Если кого-то интересует, автор покупал три датчика HC-SR501 на «Алиэкспресс» в марте этого года, покупка обошлась в 160 рублей с учетом доставки почтой. Времени от заказа до получения ушло около месяца. 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. 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 3,3V. Оно поступает через R1 на базу транзистора VT1. Но не сразу, потому что в схеме есть конденсатор С1. он задерживает рост напряжения на базе транзистора VT1. Это напряжение достигает критической величины через несколько секунд. Потом транзисторы VT1 и VT2 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, Fhilips-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.

Читайте так же:
План размещения розеток выключателей

В принципе, такое же устройство (звонящее на сотовый) можно сделать и по схеме на рис.1, заменив сирену электромагнитным реле, контакты которого подключить параллельно кнопке гарнитуры сотового телефона. Или сохранить и сирену, подключив обмотку реле параллельно ей.А вот микросхему CD4066 со схемы на рис.2 пристроить в схему на рис.1 будет затруднительно. Связано это с тем, что выходной уровень логической единицы датчика движения равен 3,3V при любом напряжении питания.

Поэтому, если микросхема D1 будет питаться напряжением 12V, единицу напряжением 3,3V она не воспримет как единицу, потому что напряжение единицы для её входа должно быть не менее 60% от напряжения питания. Либо D1 нужно будет питать напряжением 5V через параметрический стабилизатор. Микросхему CD4066 можно заменить аналогом К561КТЗ. На рисунке 3 показана схема более сложной сигнализации, в которой есть светодиодная индикация и наборная кодовая клавиатура. Впрочем, это тоже очень простая схема, и отличается она от схемы на рисунке 1 только тем, что есть кодовый замок – выключатель питания датчика движения.

Кодовый замок по аналогичной схеме был неоднократно описан на страницах этого и других изданий. Это простой не программируемый кодовый замок, в котором код задается схемой пайки кнопок, а кнопки кодового числа нужно нажимать одновременно. В его основе RS-триггер на микросхеме D1. Напряжение с выхода триггера (с выхода логического элемента D1.3) поступает через резистор R7 на базу транзистора VT4. Если на выходе D1.3 логическая единица, то транзисторы VT3 и VT4 открываются и через транзистор VT3 подается питание на датчик движения.

Если же на выходе D1.3 ноль, то эти транзисторы закрываются и питание датчика движения выключается. Светодиод HL1 служит индикатором включенного состояния датчика движения, то есть, индикатором включенной сигнализации («под охраной»). Клавиатура расположена снаружи помещения. Она состоит из десяти кнопок с номерами от «О» до «9». Можно использовать кнопки для домофонов. Они достаточно прочные и на них есть цифры. Но, можно и обычные тумблерные замыкающие кнопки, просто, на панели, на которой они будут расположены, нужно будет выгравировать, или нанести другим способом, цифры от 0 до 9.

Так как кнопки нужно нажимать одновременно, удобнее всего код сделать из трех цифр, и нажимать удобно тремя пальцами, и секретность достаточная. Все кнопки, номера которых входят в кодовое число нужно включить последовательно. Это кнопки S1-S3 на схеме. При их одновременном нажатии на вывод 2 D1.1 поступает логическая единица от источника питания. RS-триггер переключается в положение с нулем на выходе D1.3. Датчик движения выключается и, соответственно, сигнализация перестает работать.

Все остальные кнопки, которые не входят в кодовое число, соединяют параллельно. Это кнопки S4-S10 на схеме. При нажатии любой из них, или нескольких из них, на вывод 6 D1.2 поступает логическая единица от источника питания. Если триггер не в состоянии с единицей на выходе D1.3, то он в это состояние переключается. Если уже в таком состоянии, то так и остается. А конденсатор С1 при этом разряжается через кнопки S4-S10. И потом, после того как они все выключаются, начинает заряжаться через R10. Пока он заряжается даже правильный набор кода не выключит сигнализацию. Этим обеспечивается защита от подбора кода. Выключатель S11 служит для полного выключения сигнализации. Его может и не быть в схеме.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector