Датчиками движения называют приборы, которые реагируют на движущиеся, а не неподвижные предметы. Этим они отличаются от датчиков присутствия, настроенных на срабатывание при исчезновении, пропадании двигающихся объектов в контролируемой зоне.
Другими словами, прибор, контролирующий движение, должен сработать при нахождении человека внутри наблюдаемого пространства, когда он передвигается или замер, но хотя бы просто пошевелил пальцами. В то же время устройства контроля присутствия срабатывают тогда, когда люди полностью покинули помещение либо в нем остался совершенно замерший человек, не совершающий никаких движений.
Принципы работы датчиков движения
Обе группы этих датчиков могут работать на основе:
улавливания звуковых колебаний чувствительными акустическими системами;
восприятия теплового излучения, вызываемого человеческим телом инфракрасными приемниками пассивного действия ;
перекрытия невидимых человеческому глазу инфракрасных лучей, направляемых от излучателя к приемнику активным методом .
Существуют еще другие способы выявления движущегося человека, но они, как и акустический метод, используются редко. А в бытовых устройствах чаще всего применяются датчики движения, работающие с электромагнитными колебаниями волн, расположенных в инфракрасном спектре. Они описываются в .
У приемников ИК датчиков общий принцип работы.
Датчики движения и датчики присутствия улавливают инфракрасное излучение, распространяемое во все стороны от любых предметов, расположенных в зоне обзора. Тепловые лучи, как в обычной оптической системе, например, фотоаппарата попадают на сегментную линзу, работающую по принципу Френеля.
Эта стеклянная или из сортов оптических пластмасс конструкция создается с большим количеством концентрических секторов/сегментов, каждый из которых формирует узконаправленный пучок параллельных тепловых лучей на ИК сенсор.
Его еще называют термином «PIR-сенсор» потому, что он обладает пироэлектрическим эффектом — создает электрическое поле, пропорциональное получаемому тепловому потоку. Принятый им сигнал обрабатывается электронными устройствами.
У большинства конструкций датчиков пиродетектор работает с аналоговыми величинами. Примером может служить .
Он обладает небольшими габаритами, работает на основе микросхемы, имеет три клеммы для подключения проводов питания и нагрузки, два регулировочных потенциометра. При срабатывании выдает управляющий электрический сигнал напряжением 3,3 вольта и ток в несколько миллиампер.
В последнее время стали внедряться блоки, осуществляющие двойное преобразование и обработку команд на основе .
Это позволяет использовать микропроцессорные устройства и компьютерные технологии для дальнейших преобразований сигнала и формирования различных алгоритмов управления автоматическими устройствами.
Как аналоговые электронные, так и цифровые датчики подключаются к блокам питания и имеют выходные устройства, коммутирующие нагрузку в первичной сети.
В алгоритм работы электроники закладывается один из принципов:
обнаружения движения;
срабатывания по пребыванию.
Когда в поле действия датчика появляется человек, то он своим присутствием вносит изменения в тепловой баланс окружающей среды, а все его передвижения фиксируются через линзу Френеля как объективом фотоаппарата. Электронные блоки срабатывают и выдают электрический сигнал на управляющий контакт.
На этом функции самого датчика заканчиваются, хотя процесс переключения исполнительных механизмов еще не выполнен, а мощности управляющего сигнала датчика движения для коммутации светильников освещения, включения звуковой сирены, отправления СМС на мобильный телефон или выполнения других задач недостаточно.
Этот сигнал необходимо усилить и обеспечить его передачу на мощный контакт для коммутации нагрузки.
Рассмотренный нами выше датчик движения HC-SR501 не может выполнить эти функции самостоятельно. Для их реализации можно собрать простой транзисторный ключ на .
На клеммы VCC и GND у датчика движения и ключа подается питание =4,5÷20 вольт от дополнительного источника, а управляющий сигнал с вывода OUT датчика подводится на одноименную клемму усилителя. Нагрузка соответствующего напряжения подключается на выходную цепь.
Если использовать эту схему для включения мобильного телефона, то можно получать СМС на свой мобильник, которые будут сигналом о появлении нежданных гостей в охранной зоне.
В большинстве готовых модулей для схем освещения с датчиками движения встроен его усилитель и силовой контакт, коммутирующий схему нагрузки. У конструкций таких блоков, питаемых от сети ≈220 вольт, прямо на корпусе размещены три клеммы для подключения проводов, два из которых подают питание (фазу L и ноль N) а третий L" совместно с нулем N используется для коммутации светильников.
Датчики движения активного действия
Приборы, работающие по принципу контроля канала между ИК излучателем и приемником, имеют примерно такой же алгоритм, настроены на общую частоту, как у пульта дистанционного управления телевизора или манипулятора беспроводной компьютерной мыши с их приемниками. Они могут иметь автономное, независимое от стационарной электрической сети питание.
При этом выполняется одна из схем расположения модулей прямого или поворотного способа образования тракта с помощью зеркал.
Схемы подключения датчика
Электрическая схема простого подключения показана на картинке.
При этом подключении режим работы светильника полностью соответствует алгоритму, заложенному электронной схемой, и настраивается потенциометрами регулировки.
На простых конструкциях датчиков устанавливается два регулятора:
1. LUX — уровня освещенности, при достижении которого происходит срабатывание датчика (к примеру, нет необходимости пользоваться электрическим светом в солнечную погоду). Для регулирования первоначально выставляется его наибольшее значение;
2. TIME — продолжительности включения таймера или, другим словами, отрезка времени, в котором будет гореть светильник после обнаружения движения. Обычно устанавливают минимальную величину, ведь при каждом новом движении датчик станет постоянно перезапускаться.
Обычно этих двух параметров регулировок достаточно для настройки управления бытовыми светильниками. У встречаются еще два потенциометра:
1. SENS — чувствительности или дальности действия. Им пользуются для уменьшения зоны контроля в тех случаях, когда ограничить ее изменением ориентации датчика движения не получается;
2. MIC — акустического уровня шумов встроенного микрофона, при котором срабатывает датчик. Но в бытовых условиях эта функция не нужна — датчик будет срабатывать от посторонних звуков проезжающих машин, детских возгласов…
Схема подключения светильника к двум датчикам
Этот способ используется в местах, когда возникает необходимость управлять освещением из двух удаленных точек с ограниченным обзором для одного датчика.
Одноименные клеммы приборов подключаются по параллельной схеме друг к другу и выводятся на сеть питания и осветительный прибор. При срабатывании выходного контакта любого датчика загорается светильник.
Схема подключения через выключатель
Этим способом пользуются, когда добавляют к действующему светильнику с выключателем блок датчика движения. При включенном выключателе схема полностью работает так, как она настроена электроникой. А при разомкнутом контакте фаза снимается с блока питания и датчик движения выводится из работы.
Практика показала, что среди владельцев квартир при выходе из помещения сохранилась привычка машинально отключать свет выключателем. После этого при заходе в комнату человека датчик движения оказывается выведенным из работы. Чтобы исключить подобные ситуации контакты выключателя шунтируют, чем осуществляется переход на предшествующую схему.
В этой схеме включенный выключатель полностью шунтирует выходной контакт датчика движения. Ее применяют, когда человек длительно находится в неподвижной позе, а выдержка у таймера маленькая и для включения светильника приходится делать лишние отвлекающие движения.
Схема подключения мощных нагрузок электромагнитными приборами
Блок датчика движения с маломощными контактами можно использовать для очень мощных осветительных приборов. Для этого используется промежуточное устройство — , реле или контактор соответствующих номиналов. Его обмотка подключается к маломощному контакту датчика, а силовой контакт коммутирует нагрузку системы осветительных приборов.
В этой схеме, как и во всех других, необходимо точно рассчитать коммутируемые мощности и подобрать под них силовые контакты. После включения в работу обязательно замеряют токи нагрузок и сравнивают их еще раз с мощностью контактов. Для надежной длительной работы системы необходимо создать запас по мощности.
Подобная схема с электромагнитными приборами способна длительно и надежно работать. Но, у нее есть два существенных недостатка:
1. повышенный уровень шума и возникающие электромагнитные помехи, сопровождающие процесс перемещения якоря во время переключений;
2. постоянный износ контактной системы вследствие разрядов, возникающих при разрыве цепи, что требует выполнения периодических профилактических работ.
Этих недостатков лишены симисторные и тринисторные схемы.
Схема подключения мощных нагрузок полупроводниковыми приборами
В этом случае отсутствуют всевозможные шумы и помехи. Но для работы полупроводникового прибора необходимо преобразовать управляющий сигнал датчика движения в гармонику, совпадающую по частоте с напряжением сети. Для этого создается специальная схема согласования, которая выдает переменный ток на .
При работе схемы согласования симистор открыт. и светильники горят. Когда управляющий сигнал отсутствует, то триак закрыт, а управляемое им освещение отключено.
Недостатком этой схемы является сложность конструкции согласующего сигнала электронного устройства.
Выбор места установки и способа ориентации датчиков
В зависимости от своей конструкции датчик движения может иметь различный угол наблюдения для контроля пространства от нескольких градусов до кругового обзора, который обычно применяется при потолочном креплении.
Эти углы распределяются в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определяют зону наблюдения, указываются в документации.
Датчики, предназначенные для установки на стену, обычно имеют обзор порядка 110÷120 или 180 градусов по горизонту и 15÷20 — по вертикали.
Вне этого пространства никакие движения датчиками не фиксируются. Поэтому при установке датчика движения важно не только подбирать их по характеристикам обзора, но еще и регулировать после монтажа для корректировки направления. Конструкции с подвижным органом обзора облегчают наладку, а у остальных приборов надо очень тщательнее продумывать и выполнять первоначальный монтаж.
Потолочные датчики обычно имеют круговой обзор 360 о по горизонтали, который распространяется конусом сверху вниз. Его зона контроля значительно больше, но она тоже может иметь непросматриваемое пространство в углах помещений.
Влияние посторонних объектов на работу датчиков
При монтаже и настройке датчика движения важно учесть условия их размещения, оценить влияние на их надежность расположенных рядом предметов и различных источников энергии. Тепловые нагреватели, колышущиеся ветки деревьев, проезжающие мимо автомобили, кабины поднимающихся/опускающихся лифтов и другие объекты могут вызывать частые ложные срабатывания устройств.
Когда нет возможности от них избавиться, то загрубляют чувствительность прибора потенциометром или экранируют зону помех.
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 ) ; |
В условиях постоянно растущих тарифов на электроэнергию, самое время задуматься об ее экономии. И если это касается освещения, то этого можно достичь применением LED источников света, которые в значительной степени экономят электроэнергию. Так же в дополнение к ним устанавливают датчики движения и освещения, которые позволяют автоматизировать процесс освещение и тем самым увеличить срок службы LED источника света, который имеет довольно большую цену, а также позволяет снизить потребление электроэнергии. Эти LED источники света реагируют как на освещенность помещения, так и на движение при этом срабатывая в условиях, когда это необходимо. Выключение таких LED источников света происходит самостоятельно через некоторое время. LED светильник с датчиком движения отлично зарекомендовал себя в работе как в закрытых помещениях, так и на открытых участках. Стоит заметить, что монтаж LED светильников с датчиком движения, возможен даже в труднодоступных местах куда нет возможности подвести электричество. Преимущества таких LED светильников с датчиком движения в том, что он не будет потреблять электричество без надобности и тем самым его экономить. При этом отпадает необходимость устанавливать под него выключатель, который потом придётся искать темноте. Более того, если в устройство вмонтировать фото-датчик, то данный LED светильник будет реагировать не только на движение, но также на уровень освещения. Если светильник установлен на улице, то в сумерках он будет включаться автоматически, а при достаточном освещении выключаться.
Ну начнем по порядку и сделаем такой LED светильник сами. Для этого нам понадобится следующее:
- каркас
- монтажные провода
- фольгированный стеклотекстолит
- блок питания на 12в или аккумулятор.
Датчик HC-SR501
Для настройки режимов на датчике HC-SR501 имеются два потенциометра (время и чувствительность) и перемычка (смотрите картинку ниже):
Основные характеристики HC-SR501:
- Рабочее напряжение: DC 4.5V - 20V
- Выходной сигнал: высокий / низкий уровень (0 или 1), сигнал: 3,3 В TTL-уровень
- Дальность обнаружения: 3 - 7 Метра (регулируется потенциометром "чувствительность")
- Угол обнаружения: 120-140 ° (зависит от установленной линзы Френеля)
- Время задержки срабатывания: 5-300 секунд (регулируется потенциометром "время", по умолчанию 5 с -3%)
- Рабочая температура: -20 - 80 ° C
- Режим работы:
- Режим H - в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень.
- Режим L - в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс.
Выбрав режим работы датчика, настроив чувствительность и время срабатывания перейдем еще к одному важному моменту установка фоторезистора, так как помимо стандартных органов чувств пироэлектрический датчик имеет возможность установить фоторезистор. Часто свободные контакты на плате для подключения имеются. На схеме ниже его контакты обозначены как RL.
При подключении фоторезистора устройство будет работать только в темноте. Так как если осветить фоторезистор его сопротивление уменьшится и напряжение на ножке 9 микросхемы DA1 будет недостаточным для включения. Регулировать порог включения можно подключив параллельно резистору R9 подстроечный резистор. Его необходимо подключать через сопротивление в 1...4,7 кОм с целью не допустить короткого замыкания при малых сопротивлениях фоторезистора. Фоторезистор устанавливается на плату датчика в место обведенное желтым цветом, (смотрите рисунки ниже).
Светодиодная лента на 12в
Совсем недавно ряд светодиодных светильников пополнился лампами, представляющими собой тонкие гибкие ленты длиной до 5 метров с возможностью наращивания их длины. Ленту также можно разрезать на небольшие отрезки, длиной в несколько сантиметров. При выборе светодиодной ленты главной светотехнической характеристикой является интенсивность светового потока, которая выражается в люменах на метр (лм/м). Величина светового потока определяется типом и количеством светодиодов, установленных на одном метре ленты. Зная тип светодиодов и их количество, легко самостоятельно определить световой поток.
Например, на метре светодиодной ленты белого света установлено 30 светодиодов типа 3528, имеющий световой поток 5 лм на каждый светодиод. Умножаем 5 лм на 30 светодиодов, получаем 150 лм. Примерно такой световой поток излучает 10-ваттная лампочка накаливания.
Устройство светодиодной ленты на гибкой пластиковой ленте длиной до 5 м находятся тонкие медные токопроводящие дорожки требуемой конфигурации. К дорожкам припаиваются припоем светодиоды и токоограничивающие. При питающем напряжении 12В устанавливается три последовательно соединенных светодиода и один или несколько токоограничивающих резисторов. Количество резисторов определяется в зависимости от величины рассеиваемой на них мощности (смотрим рисунок ниже).
Для крепление светодиодной ленты на одну сторону нанесен липкий слой, защищенный пленкой. Для того, чтобы ленту закрепить на поверхности, необходимо удалить защитную пленку и приложить липкой стороной на место установки. При необходимости светодиодную ленту можно резать. Шаг разрезки определяется количеством последовательно включенных светодиодов и с двух сторон отделяется контактными площадками, позволяющие припаивать к ним провода (смотрим рисунок выше). Для LED светильника использовались 4 отрезка светодиодной ленты с светодиодами 5630.
Каркас
Так как светодиоды боятся перегрева, то для их долгой службы необходим хороший отвод тепла. В связи с этим каркас был изготовлен из алюминиевой пластины толщиной 2 мм. В каркасе также просверлены отверстия для крепежа и прокладки провода (смотрим картинки ниже).
Монтажный провод
Для монтажа радиодеталей и радиокомпонентов, узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, монтажа электрических аппаратов и приборов применяются монтажные провода. Токопроводящими жилами монтажных проводов служат луженые медные проволочки, допускающие соединения пайкой низкотемпературными припоями. Многожильные гибкие провода обеспечивают гибкость монтажа и надежную защиту от внешних воздействий. Материалом изоляции служат стеклянные и капроновые нити, ленты из триацетатной пленки, применяемые в диапазоне температур -60...+105 °С, поливинилхлоридная и полиэтиленовая изоляция с дополнительной защитной оболочкой из капрона, стойкая к влаге, маслам и грибковой плесени.
Фольгированный стеклотекстолит
Фольгированный стеклотекстолитлистовой материал производится из стеклоткани, которую пропитывают эпоксидной смолой. На поверхность изделия наносят слой гальванической медной фольги с толщиной в 35 мкм или 50 мкм. Так вот из него будем изготавливать контактные площадки и печатную плату транзисторного ключа.
Блок питания на 12В или аккумулятор
Блок питания преобразует переменное напряжение домашней электрической сети напряжением 220В в заданное постоянное напряжение.
Самое время рассмотреть схему данного светильника.
Фото собранного варианта LED светильника
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| P1 | Датчик | HC-SR501 | 1 |
Приобрести датчик можно в магазине — партнере проекта FastAVR со скидкой 10% если перейти по ссылке
Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501 подключение к Arduino
PIR-sensor переводится с английского как Pyroelectric (Passive) InfraRed sensor - пироэлектрический (пассивный) инфракрасный сенсор. Пироэлектричество - это свойство генерировать определенное электрическое поле при облучении материала инфракрасными (тепловыми) лучами. Поэтому PIR датчики позволяют обнаруживать движение людей в контролируемой зоне, так как тело человека излучает тепло. Такие датчики малы по размеру, недороги, имеют низкое энергопотребление. Они просты в использовании и не изнашивается. По этим причинам они применяются в большинстве промышленных датчиков движения.
Не стоит располагать PIR-датчики в местах, где быстро меняется температура. Это приведет к тому, что датчик не сможет обнаруживать появление человека в контролируемой зоне, и будет много ложных срабатываний.
Благодаря нашим «братьям-китайцам» очень популярным для домашнего применения стал модуль, состоящий из самого PIR-датчика и схемы управления. Они все объединили в один модуль и назвали его HC-SR501.
Основные параметры модуля HC-SR501
Параметр Значение
Размеры примерно 3.2см x 2.4см x 1.8см
Напряжение питания DC 4.5V- 20V
Ток на OUT o -140 o (в зависимости от конкретного датчика и линзы)
Длительность импульса
при обнаружении 5 - 200сек.(настраивается)
Время блокировки до
следующего замера 2.5сек. (но можно изменить заменой SMD-резисторов)
Рабочая температура -20 - +80 o C
Режим работы L - одиночный захват, H - повторяемые измерения
Описание
Выглядит весь модуль вот так:
А вот так он выглядит со снятой линзой Френеля. Что такое эта линза можно почитать на Википедии . На фото видно PIR-датчик 500BP.
Более крупным планом
А это обратная сторона модуля со схемой питания и управления.
В модуле имеется несколько органов настройки. Два переменника и перемычка. Из картинки, я думаю, все должно быть понятно.
Режимы работы
Режим работы модуля задается перемычкой. Есть два режима - режим H и режим L. На фото выше в модуле установлен режим H.
- Режим H - в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень.
- Режим L - в этом режиме на выходе при каждом срабатывании датчика появляется отдельный импульс.
Ну и еще одна картинки, скопировал из даташита на PIR-датчик:
Схема
Проверить работу датчика можно собрав на макетной плате простейшую схему. В качестве индикатора здесь используется обычный светодиод.
Соберите эту схему. Перемычку надо поставить в режим работы L. Подайте питание. Подождите примерно 20-40 сек (для некоторых модулей и до 60сек.). В это время датчик калибруется.
Теперь, как только датчик зафиксирует движение, то светодиод будет светиться определенное время, установленное подстроечным резистором. Можно поиграться настройкой чувствительности и установкой модуля в разные места дома.
К микроконтроллерам (ну или другим микросхемам) модуль лучше (хотя и необязательно) подключать через транзистор и подтягивающий резистор на 10k. Вот примерная схема:
Или вот:
Обзор датчика пространства HC-SR501
Модуль датчика движения (или присутствия) HCSR501 на основе пироэлектрического эффекта состоит из PIR-датчика 500BP (рис. 1) с дополнительной электрической развязкой на микросхеме BISS0001 и линзы Френеля, которая используется для увеличения радиуса обзора и усиления инфракрасного сигнала (рис. 2). Модуль используется для обнаружения движения объектов, излучающих инфракрасное излучение. Чувствительный элемент модуля – PIR-датчик 500BP. Принцип его работы основан на пироэлектричестве. Это явление возникновения электрического поля в кристаллах при изменении их температуры.Управление работой датчика осуществляет микросхема BISS0001. На плате расположены два потенциометра, с помощью первого настраивается дистанция обнаружения объектов (от 3 до 7 м), с помощью второго - задержка после первого срабатывания датчика (5 - 300 сек). Модуль имеет два режима – L и H. Режим работы устанавливается с помощью перемычки. Режим L – режим единичного срабатывания, при обнаружении движущегося объекта на выходе OUT устанавливается высокий уровень сигнала на время задержки, установленное вторым потенциометром. На это время датчик не реагирует на движущиеся объекты. Этот режим можно использовать в системах охраны для подачи сигнала тревоги на сирену. В режиме H датчик срабатывает каждый раз при обнаружении движения. Этот режим можно использовать для включения освещения. При включении модуля происходит его калибровка, длительность калибровки приблизительно одна минута, после чего модуль готов к работе. Устанавливать датчик желательно вдали от открытых источников света.
Рисунок 1. PIR-датчик 500BP
Рисунок 2. Линза Френеля
Технические характеристики HC-SR501
- Напряжение питания: 4.5-20 В
- Ток потребления: 50 мА
- Напряжение на выходе OUT: HIGH – 3,3 В, LOW – 0 В
- Интервал обнаружения: 3-7 м
- Длительность задержки после срабатывания: 5 - 300 сек
- Угол наблюдения до 120
- Время блокировки до следующего замера: 2.5сек.
- Режимы работы: L - одиночное срабатывание, H - срабатывание при каждом событии
- Рабочая температура от -20 до +80C
- Габариты 32x24x18 мм
Подключение инфракрасного датчика движения к Arduino
Модуль имеет 3 вывода (рис. 3):- VCC - питание 5-20 В;
- GND - земля;
- OUT - цифровой выход (0-3.3В).
Рисунок 3. Назначение контактов и настройка HC-SR501
Подключим модуль HC-SR501 к плате Arduino (Схема соединений на рис. 4) и напишем простой скетч, сигнализирующий звуковым сигналом и сообщением в последовательный порт, при обнаружении движущегося объекта. Для фиксации срабатываний микроконтроллером будем использовать внешние прерывания на вход 2. Это прерывание int0.
Рисунок 4. Схема соединений подключения модуля HC-SR501 к плате Arduino
Загрузим скетч из листинга 1 на плату Arduino и посмотрим как датчик реагирует на препятствия (см. рис. 5). Модуль установим в режим работы L. Листинг 1 // Скетч к обзору датчика движения/присутствия HC-SR501 // сайт // контакт подключения выхода датчика #define PIN_HCSR501 2 // флаг сработки boolean flagHCSR501=false; // контакт подключения динамика int soundPin=9; // частота звукового сигнала int freq=587; void setup() { // инициализация последовательного порта Serial.begin(9600); // запуск обработки прерывания int0 attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING); } void loop() { if (flagHCSR501 == true) { // Сообщение в последовательный порт Serial.println("Attention!!!"); // звуковая сигнализация на 5 сек tone(soundPin,freq,5000); // обнулить флаг сработки flagHCSR501 = false; } } // обработка прерывания void intHCSR501() { // установка флага сработки датчика flagHCSR501 = true; }
Рисунок 5. Вывод данных в монитор последовательного порта
С помощью потенциометров экспериментируем с длительностью сигнала на выходе OUT и чувствительностью датчика (расстоянием фиксации объекта).
Пример использования
Создадим пример отправки sms при срабатывании датчика движения/присутствия на охраняемом объекте. Для этого будем использовать GPS/GPRS шилд. Нам понадобятся следующие детали:- плата Arduino Uno
- GSM/GPRS шилд
- npn-транзистор, например С945
- резистор 470 Ом
- динамик 8 Ом 1Вт
- провода
Рисунок 6. Схема соединений
При срабатывании датчика вызываем процедуру отправки sms с текстовым сообщением Atten
tion!!!
на номер PHONE. Содержимое скетча представлено в листинге 2. GSM/GPRS шилд в режиме отправки sms потребляет ток до 2 А, поэтому используем внешний источник питания 12В 2А. Листинг 2 // Скетч 2 к обзору датчика движения/присутствия HC-SR501
// отправка sms при срабатывании датчика
// сайт
// контакт подключения выхода датчика
#define PIN_HCSR501 2
// флаг сработки
boolean flagHCSR501 false;
// контакт подключения динамика
int soundPin=9;
// частота звукового сигнала
int freq=587;
// библиотека SoftwareSerial
#include
Часто задаваемые вопросы FAQ
1. Модуль не срабатывает при движении объекта- Проверьте правильность подключения модуля.
- Настройте потенциометром дистанцию срабатывания.
- Настройте потенциометром задержку длительности сигнала.
- Установите перемычку в режим единичного срабатывания L.