Žijeme v podmínkách, kdy se tarify elektřiny neustále zvyšují. A kdo z nás se nesetkal se situací, kdy správcovské společnosti, aby ušetřily na osvětlení schodiště, prostě neinstalují žárovky. Tento článek bude hovořit o levném a dostupném pohybovém senzoru hc sr501 – ušetří energii. A není vůbec těžké sestavit na jeho základě zařízení, které automaticky zapne osvětlení na přistání a je přístupné všem.
Aplikace
Kromě automatického rozsvícení světel a úspory energie bude senzor HC SR501 plnit další úkoly.
S drobnými úpravami můžete získat zařízení, která mohou:
- automaticky zapnout například ventilátor, pokud lidé vstoupí do místnosti. Ventilátor se sám vypne, pokud „vidí“, že v místnosti není žádná osoba;
- v soukromém domě se v noci rozsvítí lampy a osvětlí cesty v zahradě;
- zapněte světlo pouze nad vašimi dveřmi;
- pokud nainstalujete LED pásek, budou osvětleny pouze schodišťové stupně: přečtěte si více o tom, jak lze provést automatické osvětlení schodiště;
- ovládání osvětlení v technických místnostech, kde je světlo potřeba na krátkou dobu (spíž, garáž, sklep, sklep).
A kdo by neznal situaci, kdy se v noci probudíte a potřebujete najít vypínač a rozsvítit. Toto zařízení to může udělat za vás automaticky.
Také dodatečný bezpečnostní prvek v obecném bezpečnostním systému nebude nikdy nadbytečný:
- Pokud je detekována přítomnost a pohyb osoby, spustí se alarm. Dále pošlete SMS majiteli objektu.
- Současně se zapnou zařízení pro záznam fotografií a videa.
- Na narušitele soukromého pozemku zazní zvukové upozornění.
- Pokud do místnosti nainstalujete skryté mikrofony, bude v okamžiku narušení pořízen skrytý hlasový záznam.
Toto je pouze přibližný seznam toho, co lze udělat s tak „jednoduchým“ zařízením, jako je hc sr501.
Samozřejmě již existují další zabezpečovací systémy, které dokážou detekovat pohyb. Například komplex počítačového vidění. Dokáže rozpoznat nejen samotný objekt, ale také vypočítat trajektorii jeho pohybu.
Nebo laserové detektory. Když se laserový paprsek protne, spustí se obecný bezpečnostní alarm.
Doporučujeme přečíst si podrobný návod, jak používat pohybový senzor pro LED pásek včetně HC SR501.
Jak HC SR501 funguje?
Celý princip činnosti je založen na schopnosti pyroelektrik vytvořit elektrické pole, pokud se změní jejich teplota.
Tato funkce se používá k výrobě senzorů pro měření teploty v průmyslovém měřítku, jako je LHI778 nebo IRA-E700. Používají dvojici čidel 1×2 mm s opačnými směry. Na jejich základě je vlastně postaveno zařízení, které je schopné detekovat pohyb.
Pyroelektrické zařízení má jiný název – PIR (Passive Infrared) senzor. V ruštině to zní jako „pasivní infračervený“ senzor.
Proč pasivní? Samotný senzor nic nevyzařuje, ale je schopen přijímat záření v infračervené oblasti. Díky této vlastnosti – stačí akceptovat – jsou taková zařízení velmi hospodárná z hlediska spotřeby elektrické energie.
Protože jakýkoli živý objekt vyzařuje teplo, je jasně viditelný v infračerveném rozsahu. Moderní dalekohledy vybavené „nočním viděním“ dokonale vidí a detekují přítomnost živých tvorů, kteří vysílají infračervené vlny. To znamená, že žádný živý tvor nezůstane bez povšimnutí takovým senzorem, samozřejmě pokud spadá do jeho oblasti pokrytí.
Měřič pohybu HC SR501 má nainstalovaný právě takový pyroelektrický prvek.
Nad snímačem je instalována polokulovitá čočka s mnoha segmenty.
Ve skutečnosti tyto malé čočky přenášejí tepelné záření na PIR senzor.
Tento optický prvek se správně nazývá „Fresnelova čočka“. Je vyrobena z plastu ve formě kopule z mnoha Fresnelových čoček.
Pro lidské vidění je plast, ze kterého je kopule vyrobena, matný. Ale pro infračervené světlo je stoprocentně transparentní. V důsledku toho je samotný materiál čočky jakýmsi filtrem.
Jak takový senzor funguje?
Podívejme se na jeho práci přehledně.
Řekněme, že takový měřič funguje v prázdné místnosti. Přirozeně je záření, které k němu přichází, konstantní, a proto je konstantní i výstupní napětí (obrázek vlevo).
Pokud infračervené záření od osoby vstoupí do rozsahu prvního prvku, dojde na tomto prvku ke kladnému elektrickému rázu (ústřední obrázek).
Osoba pokračuje v pohybu – její tepelné pozadí, lomené Fresnelovými čočkami, končí na dalším prvku PIR. Jak je vidět z diagramu, druhá složka již vytváří negativní ráz (obrázek vpravo).
Nyní je mikroobvod uveden do provozu. Registruje tyto dva vícesměrné impulsy a tím „pochopí“, že člověk vstoupil do pole působnosti senzoru.
Kde koupit pohybové senzory
Senzory můžete zakoupit jak ve specializovaném obchodě, tak online v internetovém obchodě. Ve druhém případě si zvláštní pozornost zaslouží možnost rozpočtu pro nákup produktů na webu Aliexpress. U některého zboží existuje možnost odeslání ze skladu v Ruské federaci, lze jej přijmout co nejrychleji, proto při objednávce zvolte „Dodávka z Ruské federace“:
Nastavení HC-SR501
HC-SR501 je cenově nejvýhodnější převodník PIR signálu. Je zcela autonomní a je schopen provozu jak samostatně, tak ve spojení s mikrokontrolérem.
Má nastavení citlivosti. Rozsah odezvy je nastavitelný na vzdálenost od 3 do 7 metrů.
Nechybí ani nastavení doby působení – od 3 sekund do pěti minut.
K tomuto účelu je na desce dvojice proměnných rezistorů. První je zodpovědný za citlivost zařízení, to znamená, že čím vyšší je, tím dále může senzor „vidět“. Zároveň můžete nastavit citlivost v detekční zóně. Měřič tedy nezapne osvětlení, pokud se do oblasti pokrytí dostane kočka nebo pes.
Další proměnný odpor lze použít k „navinutí“ doby odezvy, pokud je detekován pohyb.
Na desce je další prvek pro ovládání detekčního senzoru – propojka.
Pokud je kontakt L „zapnut“, zařízení odpočítává provozní dobu od úplně první operace.
Vysvětlíme si to na příkladu. Pokud senzor ovládá světlo v kuchyni. Osoba vstupující do místnosti způsobí, že se zařízení zapne přesně na určitou dobu. To znamená, že pokud sedíte u stolu a nehýbete se, světlo zhasne, řekněme, za tři minuty. Senzor nefunguje a během čekání na další signál se vrátí do původního stavu.
Pokud přesunete propojku na pin H, senzor se spustí, ale každý lidský pohyb aktivuje reset časovače a odpočítávání času začne znovu. A tak dále v kruhu – pokud je osoba v oblasti pokrytí zařízení.
Toto zařízení lze použít i místo vypínače na chodbě. To se vám bude hodit, pokud spěcháte a zapomenete při odchodu z domova zhasnout světla.
Zpočátku je celá deska nakonfigurována do stavu H.
Níže uvedená fotografie ukazuje místa připojení:
- společný vodič (GND);
- signál k zapnutí zařízení (OUT 3.5 B);
- napájení (VCC 5–12 V).
Deska pro PIR senzor obsahuje čip BISS0001.
Obrázek níže také ukazuje pinout mikroobvodu.
Schéma zapojení měřiče pohybu HC-SR501 vám pomůže pochopit fungování celého zařízení:
Schéma ukazuje, že zařízení lze vylepšit připájením fotorezistoru GL5506.
Obrázek ukazuje místa pro připojení dalších prvků:
- fotorezistor;
- termistor.
Místo, kde se nachází fotorezistor, je na desce označeno jako RL.
Místo připojení – buď přímo na desku, nebo pomocí pin konektoru. Hlavní podmínkou je, že fotobuňka není zakryta světlem z místnosti.
Na spodním obrázku je fotorezistor připájen k zadní straně desky.
Po instalaci fotorezistoru je nutné desku zapnout. Kalibrace snímače hc-SR501 bude nějakou dobu trvat.
Pokud se v místnosti rozsvítí světlo, nic se nestane. A je to správné. Fotorezistor jednoduše nedovolí, aby se senzor spustil během denního světla nebo pokud je v místnosti již rozsvíceno.
Nyní bude celé zařízení fungovat, pokud je v místnosti tma.
Údaje o modulu HC-SR501:
Čtyři typy připojení
Obecně řečeno, rozsah použití takových zařízení není omezen na ovládání osvětlení. Moderní průmysl zahájil výrobu infračervených ovladačů pohybu. Své uplatnění najdou jak v běžném životě, tak ve výrobě v bezpečnostním režimu a také v oblasti automatizace různých procesů.
Pohybové senzory HC-SR501 lze zakoupit jako hotovou sadu nebo objednat na obchodních platformách, jako je eBay nebo Aliexpress, jako sadu pro vlastní montáž.
Zbývá pouze zvolit způsob připojení snímače.
Možnost 1
Pro začátek je zde příklad připojení ke stejnosměrnému proudu pomocí nabíječky smartphonu s napájecím zdrojem 5–10 V. Pohybový měřič HC-SR501 vyžaduje k provozu 4.5–20 V stejnosměrné napájení.
Obrázek ukazuje možnost připojení LED pásku s vlastním napájením. Mimochodem, pásku lze nahradit například elektrickým pohonem.
Možnost 2
Nyní se podívejme na příklad provozu při zatížení 220 voltů.
Podívejme se na schéma. Tečkovaná čára označuje beztransformátorový napájecí zdroj. Místo toho připojme například obyčejnou 220V-USB nabíječku smartphonu. V diagramu relé pracuje z 5voltové cívky. Koupit jej není příliš obtížné – prodává se ve většině obchodů s elektronikou.
Možnost 3
„Pokročilejší“ aplikace pohybového ovladače hc sr501 je spárována s deskou Arduino.
Pin OUT na desce senzoru je připojen k digitálnímu pinu Arduino. Pin naprogramujeme jako výstup a přes tranzistor se připojíme např. jako na schématu k audio reproduktoru. Propojka na desce by měla být v poloze L – jednorázový provoz.
Při pohybu v místnosti spustí alarm. Důležité je, že se díky programu nahranému do mikroprocesoru rozšíří možnosti takového obvodu.
Ve skutečnosti, proč použili Arduino v pracovním schématu?
Celá pointa je v tom, že tato platforma elektronických zařízení je jakousi stavebnicí LEGO pro začátečníky. Na jeho základě můžete snadno sestavit nejrůznější zařízení. Na webu společnosti navíc najdete kvalitní popis, jak s ní pracovat. Platforma si díky své jednoduchosti a srozumitelnému programovacímu jazyku nachází mnoho fanoušků mezi rozhlasovými mistry po celém světě.
Takto vypadá vizuální možnost připojení pohybového senzoru spárovaného s modulem Arduino pro osvětlení chodby.
Program
Dobrá věc na komplexu Adruino je, že jeho provoz lze ovládat nezávisle.
Chcete-li to provést, musíte napsat program, aby se při spuštění senzoru sepnulo relé, které řídí zapínání světla v místnosti.
Zaznamenaný provozní algoritmus je nutné nahrát do Arduina a celý obvod zapojit do sítě 220 V. Poté je zkontrolována činnost celého zařízení.
Volba 4 HC-SR501 a Arduino
Je zřejmé, že deska převodníku HC-SR501 je nezávislé zařízení. Pokud k němu ale přidáte ovladač Arduino UNO R3, pak již můžete ovládat a spravovat dobu zapnutí a resetování.
Doporučená literatura: Jak zajistit, aby snímač pohybu HC-SR501 kompatibilní s Arduino zapínal a vypínal světla.
Zvýší se tak přesnost obvodu, který řídí automatické zapínání světla.
Málo z. K desce Arduino UNO R3 můžete připojit několik podobných HC-SR501 najednou. Jinými slovy, aktivitu na různých místech lze sledovat současně. Například na mezipodlažních plochách.
Například pro indikaci činnosti HC-SR501 mohou být zobrazeny tři LED: červená, žlutá a zelená.
Pokud svítí červená LED, je zařízení v klidové poloze a ve svém zorném poli nevidí předmět s infračerveným zářením. V prostoru recepce prostě nikdo není.
Žlutá LED indikuje, že osoba vstoupila do detekční zóny.
Zelená – svítí společně se snímačem HC-SR501.
Na desce senzoru musíte změnit propojku do polohy L.
Závěr
Z tohoto krátkého přehledu je zřejmé, že pohybový měřič hc sr501 a jeho analogy mohou fungovat jak pro zamýšlený účel, tak ve spojení s dalšími komplexními zařízeními na bázi mikrokontrolérů. Osvětlení, alarmy, automatické otevírání dveří a mnoho dalších úkonů dokáže tento senzor realizovat, vše je omezeno pouze vaší fantazií.
V mnoha každodenních situacích je obzvláště pohodlné automatické zapínání a vypínání hlavního nebo doplňkového zdroje osvětlení. Nejlepší možností je LED pásek se senzorem rozpoznávání pohybu. Na elastickém proužku jsou v jednotné vzdálenosti umístěny světelné diody reagující na signály ze senzoru, který označí každý pohyb v daném rozsahu.
Vlastnosti
Jednou z hlavních vlastností LED zdrojů je jejich dlouhá životnost (až 50 000 hodin). A také významnou výhodou je úspora až 90 % elektrické energie.
Diodové pásky mají další výhody.
- Světlo nepřetěžuje lidský zrak.
- Snadnost použití. Pásky lze umístit kamkoli.
- Nehrozí přehřátí. LED diody lze namontovat téměř na jakýkoli povrch.
- Nízká hmotnost systému.
- Jednoduchá obsluha.
- Spolehlivý design. Odolná páska odolává mechanickému namáhání.
- Lehká instalace. Pro instalaci flexibilního LED pásku s pohybovým senzorem nemusíte kontaktovat elektrikáře.
Jediná nuance, kterou je důležité vzít v úvahu: při instalaci takového specifického zařízení jsou snímače pohybu vybírány podle typu na základě konkrétního účelu jejich umístění. Existují tři typy zařízení:
Přehled typů snímačů
Úkolem snímače pohybu je nejen zapnout, ale také vypnout osvětlovací zařízení. Citlivý prvek detekuje výskyt rušivého faktoru. Jakýkoli pohybový senzor je speciální zařízení vybavené senzorem. Senzorové zařízení analyzuje řízený prostor podle zadaného parametru.
Takový senzor spolupracuje s různými elektrickými zařízeními: zvukovými alarmy nebo osvětlovacími zařízeními.
infračervený
IR senzory reagují na infračervené záření pozadí. Zařízení registruje tepelné záření, vyvolané mávnutím ruky a jakýmkoliv pohybem v oblasti působení senzoru. Reaguje stejně na pohyb teplokrevných zvířat a lidí i neživých předmětů.
Pro použití infračervených tepelných senzorů jsou vhodné různé podmínky. IR zařízení se mohou lišit v konstrukci a principu činnosti v závislosti na typu registrace infračerveného záření. Mohou být vybaveny IR prvky aktivního, pasivního a kombinovaného typu. Kombinace dvou typů detektorů může výrazně snížit počet falešných registrací, protože oba senzory musí dát souhlas k rozsvícení světel, alarmů a dalších zařízení.
Ultrazvukové
Používá se k rozpoznání objektů, ovládání pohybu a určení vzdálenosti k nim. Princip činnosti zařízení je založen na vydávání zvukových vibrací o frekvenci 20000 XNUMX Hz. Odrážejí se od rušivého předmětu, vstupují do přijímače a jsou zaznamenány. Elektronický obvod určuje čas, který uplynul od okamžiku impulsu do přijetí echa. Vzdálenost detekce objektu je až 8 metrů, s ohledem na tvrdé a hladké povrchy. Vzdálenost je redukována měkkou a porézní strukturou materiálu, který pohlcuje zvuk.
Účelem ultrazvukového senzoru je fixovat objekty v akčním sektoru, měřit vzdálenost k nim, počítat objekty pohybující se v zorném poli. Při provádění takových úkolů je zařízení schopno fungovat ve tmě, v podmínkách kouře, prachu, vysoké vlhkosti, vysokých nebo nízkých teplot. Zařízení není citlivé na zvukové signály ve slyšitelném rozsahu.
V případě potřeby jej lze snadno upravit na jiné rozsahy.
Akustický
Jediným úkolem zvukového senzoru je rychlé zapnutí a vypnutí osvětlení. Zařízení je naladěno na hlasy a kroky, zvuky kašle, tak automaticky reaguje na vzhled osoby a rozsvítí světlo. Akustický senzor má speciální konstrukci vybavenou žárovkou. Existují úpravy ve formě kazety, ale nejběžnější jsou malé obdélníkové, kulaté nebo oválné plastové krabičky. Když se osoba, zdroj hluku, nachází v oblasti pokrytí senzoru, zařízení okamžitě rozsvítí světlo.
Reagovat na podnět mu trvá 1-2 sekundy. Osvětlení zhasne po 10-15 sekundách, když osoba opustí oblast pokrytí senzoru. Odezva snímače nastává v důsledku standardu zaznamenaného v zařízení. Nejjednodušší modely vnímají jakýkoli typ hluku. Nejdražší vzorky lze naprogramovat pro mnoho různých příkazů. Jakýkoli akustický senzor se skládá z mikrofonu, relé, zesilovače a elektronické jednotky, která analyzuje příchozí signály.
Optický
Tyto elektronické součástky pod vlivem elektromagnetického záření ve viditelné oblasti IR a UV vysílají signály na vstup záznamových nebo řídicích systémů. Takové senzory jsou konfigurovány pro vodní a aerosolové páry, kouř a průsvitné předměty. Optické senzory jsou lehké a mají podobné rozměry. Jedná se o bezkontaktní zařízení z důvodu absence mechanické interakce mezi senzorem a rušivým objektem. Zároveň je funkčnost OD mnohem vyšší než u podobných zařízení jiných typů.
Mikrovlnná trouba
Princip fungování mikrovlnného senzoru konfigurovaného pro pohyby je podobné konstrukci ultrazvukových modelů. Mikrovlnný senzor registruje změny frekvence příchozích signálů. Zařízení pracuje na ultravysokých frekvencích. Vlnová délka vyzařovaná senzorem se pohybuje od 1 mm do 1 metru. Existuje určité riziko falešných poplachů. Takové modely patří k těm nejdražším, ale také k nejškodlivějším pro lidské zdraví.
Mikrovlnné záření je považováno za velmi nebezpečné, proto se mikrovlnná čidla doporučují výhradně pro instalaci ve venkovních podmínkách. Možnost montáže na stěnu a strop.
Nuance výběru
LED pásky jsou na trhu s osvětlením prezentovány v široké škále. Liší se v určitých vlastnostech:
- barevné provedení (monochrome/RGB);
- teplota stínu (teplá/studená nebo přirozená záře);
- ochrana proti prachu a odolnost proti vlhkosti;
- výkon LED krystalů;
- typ napájení (ze sítě 220 V nebo přes snižovací transformátor).
Nejběžnější varianta LED pásků je osazena LED typu SMD s velikostí krystalu 3528. Z hlediska světelných parametrů je to obdoba přírodního zdroje. Maximální jas demonstrují ohebné LED pásky označené SMD 5050. Čím intenzivnější a rovnoměrné podsvícení je potřeba, tím více diod je potřeba na metr. Svítidla instalovaná v prostorách s vysokou vlhkostí (v kuchyni, koupelně, v blízkosti povrchu podlahy) musí mít vysoký index ochrany IP – od 67-68.
LED pásky jsou rozděleny podle typu napájení pro provoz ze sítě 220 V a z jednotky 12 V. Druhá možnost je vhodná pro LED pásky o délce až 5 metrů. Podsvícení na takovém zařízení bude stát o něco více a bude obtížnější instalovat. Výběr modelu se provádí podle provozních podmínek a úkolů přiřazených osvětlovací soustavě. Například ve standardních životních podmínkách jsou infračervené senzory vhodné pro osvětlení schodišť, které slouží k rozpoznání tepelného záření z předmětu.
