Схема подключения датчика движения (присутствия) hc-sr501

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.

Документация

Просмотр и загрузка
Datasheet, Schematics, Product Discription HC-SR501

PDF, 875 Кб, Файл опубликован: 11 сен 2019, Страниц: 3PIR Motion Detector

Выписка из документа

HC-SR501 PIR MOTION DETECTOR
c La guage ress Product Discription
feedback HC-SR501 is based on infrared technology, automatic control module, using Germany imported LHI778 probe design, high sensitivity, high
reliability, ultra-low-voltage operating mode, widely used in various auto-sensing electrical equipment, especially for battery-powered automatic
controlled products. Specification: sor free ◦ Voltage: 5V — 20V
◦ Power Consumption: 65mA
◦ TTL output: 3.3V, 0V
◦ Delay time: Adjustable (.3->5min)
◦ Lock time: 0.2 sec
◦ Trigger methods: L — disable repeat trigger, H enable repeat trigger
◦ Sensing range: less than 120 degree, within 7 meters
◦ Temperature: — 15 ~ +70
◦ Dimension: 32*24 mm, distance between screw 28mm, M2, Lens dimension in diameter: 23mm Application:
Automatically sensing light for Floor, bathroom, basement, porch, warehouse, Garage, etc, ventilator, alarm, etc. Features:
◦ Automatic induction: to enter the sensing range of the output is high, the person leaves the sensing range of the automatic delay off high,
output low.
◦ Photosensitive control (optional, not factory-set) can be set photosensitive control, day or light intensity without induction. seller. ◦ Temperature compensation (optional, factory reset): In the summer when the ambient temperature rises to 30 ° C to 32 ° C, the detection
distance is slightly shorter, temperature compensation can be used for performance compensation.
◦ Triggered in two ways: (jumper selectable)
◦ non-repeatable trigger: the sensor output high, the delay time is over, the output is automatically changed from high level to low level;
◦ repeatable trigger: the sensor output high, the delay period, if there is human activity in its sensing range, the output will always remain
high until the people left after the delay will be high level goes low (sensor module detects a time delay period will be automatically
extended every human activity, and the starting point for the delay time to the last event of the time).
…

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.

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.

Преимущество применения для дома

Автоматический выключатель света состоит из двух компонентов. Это приемник сигнала и передатчик. В качестве приемника используется радиоуправляемое реле, которое получает команду и замыкает цепь. Передатчик реагирует на действие и подает сигнал.

Инфракрасные выключатели имеют ряд преимуществ. К ним относятся:

• простота монтажа;
• контроль сразу всех осветительных приборов;
• экономия расхода электроэнергии;
• широкий радиус приема сигнала в зависимости от модели;
• дополнительная безопасность помещения (эффект присутствия в доме);
• комфорт включения и выключения света;
• электрическая безопасность, так как устройство слаботочное;
• дистанционное регулирование яркости света.

Главный недостаток таких приборов – высокая цена перед традиционными аналогами. Но с развитием технологии отмечается тенденция к понижению стоимости. Также проблемой является ограничение радиуса действия и невозможность сигнала проникать через препятствия.

Как устроены выключатели, реагирующие на взмах руки

Любой инфракрасный выключатель состоит из двух основных компонентов: передающего и принимающего. Выключатель, реагирующий на взмах руки, срабатывает при регистрации теплового излучения от человека. Подобные устройства удобно использовать на кухне, при подсветке зеркала в ванной комнате, в темных помещениях. В роли сенсора выступает пироэлектрический датчик, который фиксирует инфракрасное излучение объекта.

Устройство

Выключатель состоит из реле и контроллера в корпусе и инфракрасного датчика, который подключен к нему на проводе. Корпус оснащен «язычком» для крепления на стене. Корпус ставится в максимальной близости к осветительному прибору. Также его можно вмонтировать в распределительную коробку.

Реле должно быть установлено в зоне видимости передатчика.

Принцип работы

Прибор работает по следующему принципу. Он реагирует на взмах руки в близости от сенсора, свет в помещении загорается. Если повторно взмахнуть рукой, свет погаснет. Радиус срабатывания равен 1-6 см.

Установленный датчик фиксирует движение человека. В схеме происходит следующее – происходит замыкание цепи, в результате чего загорается лампочка. Когда движение прекращается и проходит заранее выставленный промежуток времени, цепь размыкается и лампа погасает.

Отличается от классического выключателя наличием линзы для датчика. Также приборы оснащены тумблером для выключения рукой.

Принципиальная схема охранного устройства

Сигнализация работает на электронную сирену В1, в качестве которой используется стандартная сирена для автомобильной сигнализации. Этим обусловлено напряжение питания схемы. Основу схемы составляет логическая микросхема D1 типа К561ЛЕ10 (или зарубежный аналог 4025). Эта микросхема состоит из трех логических элементов «ЗИЛИ-НЕ» КМОП логики. При питании от источника 12V напряжение на выходе пиродатчика F1 (3,3V) будет недостаточно, поэтому после него включен каскад на транзисторе VТ1, он повышает уровень логической единицы но инвертирует напряжение. Чтобы исправить инверсию, внесенную транзистором VТ1 служит элемент D1.1, включенный инвертором.

Рис. 2. Принципиальная схема охранного устройства на основе пиродатчика HC-SR501.

Теперь, при срабатывании пиродатчика на выходе элемента D1.1 будет логическая единица. На двух других элементах микросхемы собран RS-триггер с цепью обратного сброса на С2 и R4.

Как только триггер устанавливается в состояние с логической единицей на выходе D1.3 конденсатор С2 начинает медленно заряжаться через R4, и примерно через 20 секунд напряжение на нем достигает порога срабатывания логической единицы. И триггер возвращается в исходное положение.

Блокировка триггера осуществляется цепью C1-R3. Пока С1 разряжен или замкнут блокирующий выключатель S10 напряжение на выводе 12 D1.3 — логическая единица. Пока есть такое состояние напряжение на выходе элемента D1.3 не зависит от напряжения на соединенных вместе выводах 1 и 2 элемента D1.2. Поэтому схема на состояние пиродатчика не реагирует.

После выключения S10 конденсатор С1 через резистор R3 начинает медленно заряжаться и примерно через 20 секунд напряжение на нем достигает порога срабатывания логического нуля. Теперь триггер будет реагировать на пиродатчик, и при его срабатывании на выходе D1.3 установится логическая единица. Ключ на VТ2 и VТЗ откроется и подастся питание на сирену.

Отключение сигнализации происходит в два этапа. Сначала нужно нажать кнопки кода на клавиатуре из кнопок S0-S1. Клавиатура сделана по схеме простого кодового замка. Все кнопки переключающие.

Все включены последовательно в цепь, но кнопки, образующие код включены нормально разомкнутыми контактами, а все остальные — нормально замкнутыми. В результате цепь замыкается если нажать одновременно только кнопки, образующие код. Во всех остальных случаях цепь не замыкается. Код задается монтажом кнопок.

На рисунке показан вариант для кода «045», — при одновременном нажатии кнопок SO, S4 и S5 цепь замыкается и разряжает конденсатор С1. Теперь около 20 секунд схема не будет реагировать на пиродатчик, можно войти в помещение и окончательно заблокировать сигнализацию выключателем S10 (включить его).

Время, в течение которого схема не чувствительна к пиродатчику (время на вход и блокировку или на разблокировку и выход)зависит от параметров цепи C1-R3. Минимальное время, в течение которого звучит сигнализация — цепью R4-C2.

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.

Питание

Как видно из таблицы выше, минимальное рекомендуемое напряжение составляет 3В. При более низких напряжениях нормальная работа не гарантируется. Это сама микросхема BISS0001, а перед ней на плате установлен 3.3В линейный стабилизатор 7133-1 с низким падением напряжения, вот его примерные характеристики:

Перед 7133 стоит защитный диод (что бы не вышло из строя, если перепутаете полярность). Падение напряжения на диоде может быть разной, в зависимости от запаянного диода. В данном случае на обеих платах падение примерно 0.5В.

Теперь немного про то, сколько вольт можно подавать на модуль. К примеру, если запитать модуль примерно от 4-6В, то на BISS001 будет подаваться 3.3В. Всё нормально, схема рассчитана именно под такое напряжение. А если запитать модуль от 3.3В, то на BISS001 поступит уже около 2.7В. Сам модуль скорей всего работать будет, но модуль же не сам по себе. Он либо как датчик подключен к плате, либо сам управляет нагрузкой (к примеру, через реле или транзистор может включать лампу, мотор, светодиодную ленту и т.д.). На выходном выводе модуля напряжение в высоком состоянии больше чем питающее напряжение быть не может. Т.е. будет ли достаточно 2.7В для нормальной работы, это зависит от того, к чему подключен модуль.

С максимальным напряжением тоже есть ограничения. С одной стороны, для 7133 указано максимальное напряжение 24В. С другой, ещё до стабилизатора после диода на плате есть конденсатор. К примеру, на синем модуле запаян конденсатор на 25В, а на зелёном на 16В.

Технические характеристики

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.

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

Почему применяется именно инфракрасный датчик?

Применение именно инфракрасного детектора в своей системе Ардуино обуславливается, прежде всего, его дешевизной. Помимо этого инфракрасный достаточно гибкий в использовании прибор

Что самое важное, он абсолютно безвреден. Однако это всё даже в сумме не становиться причиной, чтобы остановиться именно на ИК-детекторе

Важнейшим становиться именно требование к прибору, ИК подходит для большинства бытовых запросов. Однако после обучения работы с ним, можно попробовать собрать свой сенсор, или использовать иные детекторы отличные от инфракрасного.

На текущий момент самыми популярными после ИК являются ультразвуковые и микроволновые аппараты. Однако в виду того что все они только еще развиваются, у каждого еще есть шанс стать первооткрывателем в этой сфере и создать нечто новое, работающее не менее, а может и более эффективно чем аналоги и работающее по отличным от них принципам.

Схема подключения модуля реле с инфракрасным датчиком движения HC- SR501

Дополнительные опции

Современный инфракрасный выключатель работает от пульта дистанционного управления. Для этого устройство программируется на определенный тип пульта, задаются определенные действия на кнопки. Для управления можно использовать обычный телевизионный пульт ДУ. Выключатель может быть оснащен фотореле. Такие устройства применятся для уличного освещения, когда нет необходимости тратить энергию.

Гаджет может быть оснащен защитой от домашних животных. Сенсоры реагируют на тепло домашних питомцев, поэтому для дома советуется приобрести модель, реагирующую на крупные объекты.

Задержка выключения. Важная функция, так как при отсутствии движения свет погаснет. Параметр настраивается пользователем.

https://youtube.com/watch?v=TJ1cS979WYc

Общие рекомендации

Инфракрасный выключатель после покупки нужно отрегулировать. Для этого требуется сделать следующее:

• отрегулировать чувствительность сенсора;
• установить время работы во включенном состоянии;
• если прибор оснащен микрофоном, его также следует отрегулировать.

Многие выключатели оснащаются светодиодным индикатором, который меняет частоту мигания при срабатывании. Это свойство можно использовать при настройке датчика.

Инфракрасный выключатель – это устройство, призванное облегчить и сделать более комфортной жизнь пользователя. Прибор оснащен ИК датчиком, который реагирует на тепло человека. Когда в радиусе видимости сенсора начинается действие, включается светильник. Также выключатель может работать от пульта дистанционного управления.

Принципиальная схема охранного устройства

Сигнализация работает на электронную сирену В1, в качестве которой используется стандартная сирена для автомобильной сигнализации. Этим обусловлено напряжение питания схемы. Основу схемы составляет логическая микросхема D1 типа К561ЛЕ10 (или зарубежный аналог 4025). Эта микросхема состоит из трех логических элементов «ЗИЛИ-НЕ» КМОП логики. При питании от источника 12V напряжение на выходе пиродатчика F1 (3,3V) будет недостаточно, поэтому после него включен каскад на транзисторе VТ1, он повышает уровень логической единицы но инвертирует напряжение. Чтобы исправить инверсию, внесенную транзистором VТ1 служит элемент D1.1, включенный инвертором.

Рис. 2. Принципиальная схема охранного устройства на основе пиродатчика HC-SR501.

Теперь, при срабатывании пиродатчика на выходе элемента D1.1 будет логическая единица. На двух других элементах микросхемы собран RS-триггер с цепью обратного сброса на С2 и R4.

Как только триггер устанавливается в состояние с логической единицей на выходе D1.3 конденсатор С2 начинает медленно заряжаться через R4, и примерно через 20 секунд напряжение на нем достигает порога срабатывания логической единицы. И триггер возвращается в исходное положение.

Блокировка триггера осуществляется цепью C1-R3. Пока С1 разряжен или замкнут блокирующий выключатель S10 напряжение на выводе 12 D1.3 — логическая единица. Пока есть такое состояние напряжение на выходе элемента D1.3 не зависит от напряжения на соединенных вместе выводах 1 и 2 элемента D1.2. Поэтому схема на состояние пиродатчика не реагирует.

После выключения S10 конденсатор С1 через резистор R3 начинает медленно заряжаться и примерно через 20 секунд напряжение на нем достигает порога срабатывания логического нуля. Теперь триггер будет реагировать на пиродатчик, и при его срабатывании на выходе D1.3 установится логическая единица. Ключ на VТ2 и VТЗ откроется и подастся питание на сирену.

Отключение сигнализации происходит в два этапа. Сначала нужно нажать кнопки кода на клавиатуре из кнопок S0-S1. Клавиатура сделана по схеме простого кодового замка. Все кнопки переключающие.

Все включены последовательно в цепь, но кнопки, образующие код включены нормально разомкнутыми контактами, а все остальные — нормально замкнутыми. В результате цепь замыкается если нажать одновременно только кнопки, образующие код. Во всех остальных случаях цепь не замыкается. Код задается монтажом кнопок.

На рисунке показан вариант для кода «045», — при одновременном нажатии кнопок SO, S4 и S5 цепь замыкается и разряжает конденсатор С1. Теперь около 20 секунд схема не будет реагировать на пиродатчик, можно войти в помещение и окончательно заблокировать сигнализацию выключателем S10 (включить его).

Время, в течение которого схема не чувствительна к пиродатчику (время на вход и блокировку или на разблокировку и выход)зависит от параметров цепи C1-R3. Минимальное время, в течение которого звучит сигнализация — цепью R4-C2.

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.