Датчик движения и Arduino

Рассмотрим датчик движения на примере HC-SR501. Такой датчик способен обнаружить движение либо присутствие каких либо теплых объектов зоне его действия. Чаще всего такие датчики применяют в закрытых помещениях бытового или жилого назначения.

Наиболее распространенный датчик HC-SR501. Наиболее часто датчик движения используют для управление освещением в подъездах жилых домов. Датчики Arduino, благодаря небольшим габаритам, простоте подключения и эксплуатации низкой себестоимости, получили распространение не только в быту, но и в охранных системах различных типов. Рассмотрим способы подключения инфракрасных датчиков (PIR-сенсоров) в типовых проектах нескольких, самых распространенных вариантов.

Описание PIR-датчика Ардуино

В конструкции самого датчика с технической стороны нет ничего сложного. В его основе лежит пироэлектрический элемент, реагирующий на инфракрасное излучение. Выглядит эта деталь как цилиндр, в центре которого расположен чувствительный кристалл. Люди или животные имеют температуру тела, превышающую температуру окружающей среды. Чем выше температура, тем более интенсивно инфракрасное излучение объекта.

Поверх пироэлемента находится полусфера пропускающая тепловое излучение. Полусфера разделена на несколько сегментов, каждый из которых представляет собой линзу, осуществляющую фокусировку принятого излучения на поверхность датчика. По строению полусфера является линзой Френеля, что позволяет концентрировать инфракрасное излучение в широком диапазоне.

PIR-sensor состоит из двух одинаковых частей, потому что нам требуется не измерять уровень излучения, а фиксировать изменение положения объекта в пространстве. Каждая из частей всегда будет получать излучение, уровень которого отличен от соседнего сегмента. Этой разностью обусловлено появление на выходе электрического сигнала высокого или низкого значения.

Технические характеристики датчика движения:

• радиус охранной зоны — от 0 до 7 метров;
• угол обзора — 110°;
• напряжение питания — 4.5-6 В;
• потребляемый рабочий ток -— не более 0,05 мА;
• диапазон рабочих температур -— от -20° до +50°С;
• задержка срабатывания (регулируемая) -— 0,3-18 сек.

Как работает датчик движения

При отсутствии в помещении движущегося тела (человека или животного) уровень инфракрасного излучения на обоих элементах одинаков, поэтому величина на выходе суммирующего устройства равна нулю.

После появления в охраняемом радиусе объекта его тепловое излучение поступает сначала на один из элементов, на котором вырабатывается электрический импульс, поступающий на электронную схему. Результирующее напряжение становится отличным от нуля и подается на исполнительное устройство, например, реле управления освещением.

Все компоненты датчика помещены в металлический корпус, защищающий от воздействия окружающей температуры и влажности среды. В центре корпуса имеется прямоугольное отверстие, закрытое материалом, прозрачным для тепловых волн.
Схема соединения датчика движения с остальной системой Ардуино

Подключение Pir-датчика является предельно простым. На корпусе расположены всего три контакта:

• «земля» – общий провод питания схемы датчика;
• +5В – напряжение питания электронной схемы;
• выход управляющего напряжения.

«Земля» соединяется с любым из контактов системы Ардуино, обзначенным GND . На контакт «+5В» подается напряжение питания с питания основной схемы, чаще всего обозначаемой аналогично. «Выход», с него напряжение управления подается на вход системы Ардуино.

А вот собственно сама программа, которая монитор состояние датчика движения

const int movPin = 2
void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(movPin, INPUT);
}

void loop(){
    int val = digitalRead(movPin);
    Serial.println(val);
    delay(100);
}

Рассмотрим схему управления светом при помощи датчика движения.

Ну тут все понятно, мониторим состояние датчика. Если датчик имеет высокое состояние то врубаем лампу накаливания через реле.

const int movPin = 2;
const int relPin = 3;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(movPin, INPUT);
    pinMode(relPin, OUTPUT);
}

void loop(){
    int val = digitalRead(movPin);
    if (val)
        digitalWrite(relPin, HIGH);
    else
        digitalWrite(relPin, LOW);
}

Реле вешается на вывод 3, а датчик на вывод 2. Тут указывается какие хотите , нет никакой разницы.

Возможные проблемы при включении датчика в систему

При всей простоте подключения датчики движения имеют и свои недостатки. После подачи напряжения питания на самоинициализацию датчика уходит около одной минуты, в течение которой датчик не работает или выдает ложные срабатывания.

Отсутствие исполнительных устройств также может оказаться причиной неправильной работы датчика. Сигнал на выходе датчика часто присутствует очень короткое время, за которое исполнительные устройства не успевают сработать. Такой недостаток приходится компенсировать программными средствами системы Ардуино.

Варианты использования датчика движения

Датчики движения на основе Pir-сенсоров находят широкое применение в системах сигнализации, которые должны срабатывать на присутствие людей охраняемой зоне. Вот всего лишь несколько примеров:

• управление освещением в подъездах жилых домов и перед ними при приближении человека;
• автоматическое включение освещения в помещениях при отсутствии естественного освещения, когда туда входят люди (туалет, ванная комната, темный коридор);
• обнаружение присутствия человека в помещении или на другой охраняемой территории;
• автоматическое включение записи с камер видеонаблюдения при появлении в охранной зоне движущегося объекта.