В редких случаях современные системы сигнализации обходятся без сенсорных компонентов. Именно чувствительные датчики позволяют обнаруживать тревожные признаки по тем или иным показателям. В системах безопасности дома такие задачи выполняют детекторы света, оконные сенсоры удара, устройства для определения утечек и т. д. Но если речь идет об охранной функции, то на первое место выходит PIR-датчик движения, работающий на принципе инфракрасного излучения. Это миниатюрное устройство, которое может и само по себе выступать индикатором состояния обслуживаемого участка или входить в общий охранный комплекс. Как правило, выбирается второй вариант использования сенсора как наиболее эффективное решение.

Общие сведения о датчике

Практически все предназначены для обнаружения посторонних в помещении. Классическая охранная система предполагает, что сенсор зафиксирует факт вторжения в контролируемую зону, после чего сигнал поступит на пункт управления и далее будут предприняты те или иные меры. Чаще всего подается сигнал в виде SMS-сообщения на пульт уже непосредственно охранной службы, а также на телефон хозяина. В данном случае рассматривается одна из разновидностей таких устройств - пироэлектрический PIR-датчик, который отличается высокой эффективностью и точностью. Впрочем, качество функции таких моделей зависит от множества факторов - от выбранной схемы интеграции сенсора в охранный комплекс до внешних условий воздействия на конструкцию с чувствительной начинкой. Важно также заметить, что датчики движения не всегда используют как инструмент защиты от злоумышленника. Его вполне можно установить для автоматического контроля отдельных участков В таком случае, например, прибор будет активизироваться при входе пользователя в помещение и так же выключаться, когда он его покинет.

Принцип работы

Для понимания специфики работы данного устройства стоит обратиться к особенностям реакций некоторых кристаллических веществ. Используемые в датчике чувствительные элементы обеспечивают эффект поляризации в моменты, когда на них падает излучение. В данном случае идет речь о от человеческого тела. При резком изменении характеристик в наблюдаемой зоне меняется и напряженность в электрическом поле кристалла. Собственно, по этой причине инфракрасный датчик PIR также называется пироэлектрическим. Как и все детекторы, такие устройства не идеальны. В зависимости от условий они могут срабатывать на ложные сигналы или не определять целевые явления. Однако по совокупности эксплуатационных свойств в большинстве случаев они оправдывают свое применение.

Основные характеристики

Главные рабочие показатели, которые должен учитывать потребитель, касаются радиусов действия устройства и способностей к автономной работе. Что касается параметров по диапазонам охвата, то контролируемая зона, как правило, составляет 6-7 м. Этого достаточно, если дело касается охраны частного дома и тем более квартиры. В некоторых моделях предусматривается и функция микрофона - в этой части также важно определить радиус действия, который может достигать и 10 м. Вместе с этим PIR-датчик может иметь прямое или автономное энергоснабжение. Если планируется организация охранной системы, то лучше приобретать модели со встроенными аккумуляторами, которые не требуют проводки. Далее определяется время, на протяжении которого устройство сможет поддерживать свою функцию без дозарядки. Современные модели не требуют большого энергетического обеспечения, поэтому в пассивном состоянии могут работать порядка 15-20 дней.

Конструкция устройства

Корпус датчиков обычно выполняется из металла. Внутри содержатся два кристалла - это и есть чувствительные к термическому излучению элементы. Важной конструкционной особенностью детекторов этого типа является своего рода окошко в металлической оболочке. Оно предназначено для допуска излучения нужного диапазона. Такая фильтрация как раз и предназначена для повышения точности работы кристаллов. Перед окном в корпусе также располагается оптический модуль, который формирует необходимую диаграмму направленности волн. Чаще всего PIR-датчик снабжается штампованной на пластике. Для обработки уже электрических сигналов и отсечения помех используется и полевой транзистор. Он располагается возле чувствительных кристаллов и, несмотря на задачу отсечения помех, в некоторых моделях может понижать эффективность функции кристалла.

Система GSM в датчике

Данный опционал можно назвать излишним, хотя есть немало приверженцев такой концепции. Суть совмещения функции определения движения посредством сенсора и модуля GSM обусловлена стремлением уже к полной автономности устройства. Как отмечалось выше, датчик связывается с центральным пультом управления, от которого в дальнейшем исходит сигнал на оперативный охранный комплекс или на телефон непосредственного владельца. Если же используется PIR-датчик движения с системой GSM, то отправка тревожного сигнала может осуществляться моментально в момент регистрации факта проникновения. То есть этап переправки сигнала на промежуточный контроллер пропускается, что позволяет выиграть иногда несколько секунд. И это не говоря о повышении надежности за счет исключения дополнительных звеньев в цепи передачи сообщения. В чем же недостаток данного решения? Во-первых, оно полностью полагается на работу GSM-связи, что, напротив, понижает надежность системы, но уже по другой причине. Во-вторых, наличие модуля как такового негативно сказывается на работе чувствительного элемента - соответственно, точность фиксации проникновения снижается.

Программное обеспечение

В сложных охранных комплексах, где используются интеллектуальные контроллеры с высокой степенью автоматизации, не обойтись без средств программирования датчика. Обычно производители разрабатывают специальные готовые программы с обширным набором режимов эксплуатации. Но при возможности пользователь может создать и свой алгоритм действия датчика в тех или иных условиях. Его можно будет интегрировать через официальное программное обеспечение, которое поставляется вместе с аппаратурой. Обычно таким образом настраивается схема действия прибора в моменты фиксации тревоги - например, прописывается алгоритм отправки сообщений, если модель имеет тот же модуль обеспечения сотовой связи. С другой стороны, распространены домашние не охранные PIR-датчики светодиодные, отзывы о которых отмечают эффективность информирования о работе отдельных компонентов системы освещения. В каждом устройстве есть микроконтроллер, который отвечает за действия прибора в соответствии с заложенными командами.

Установка сенсора

Физическая установка датчика производится с помощью комплектных фиксаторов. Обычно применяют кронштейны или саморезы, закрепляющие не сам корпус детектора, а конструкцию, в которую он первоначально интегрируется. По сути, это дополнительный каркас с предусмотренными для закручивания отверстиями. Но главное в этой части работы - верно рассчитать положение сенсора. Дело в том, что инфракрасный датчик движения PIR проявляет наибольшую чувствительность в ситуациях, когда объект с тепловым излучением пересекает поле контроля со стороны. И напротив, если человек направляется прямо на устройство, то способность фиксации сигнала будет минимальной. Также не стоит располагать прибор в местах, которые постоянно или периодически подвергаются температурным колебаниям из-за работы отопительного оборудования, открывающихся дверей и окон или работающей системы вентиляции.

Подключение датчика

Устройство необходимо подключить к основному реле контроллера и системе энергоснабжения. На типовом аппарате предусматривается плата с клеммами, предназначенными для источника питания. Чаще всего используется источник с напряжением 9-14 В, а ток потребления может составлять 12-20 мА. Обычно производители указывают электротехнические характеристики посредством маркировки клемм. Соединение осуществляется по одной из стандартных схем с учетом особенностей эксплуатации конкретной модели. В некоторых модификациях возможно подключение PIR-датчика без проводки, то есть напрямую к сети. Это в некотором роде комбинированные конструкции, которые устанавливаются на открытых местах и управляют теми же системами освещения. В случае установки охранного сенсора такой вариант вряд ли будет уместен.

Нюансы эксплуатации

Сразу после монтажа и подключения следует задать устройству оптимальные параметры функционирования. Например, регулировке поддается сила чувствительности, диапазон охвата излучения и т. д. В новейших программируемых модификациях допускается и возможность автоматической коррекции параметров работы датчика в зависимости от условий эксплуатации. Так, если подключить PIR-датчик к центральному контроллеру, связанному с терморегуляторами, то чувствительный элемент сможет варьировать границы критических показателей излучения на основе получаемых данных о температуре.

Датчик в системе «Ардуино»

Комплекс «Ардуино» является одной из самых популярных систем управления домашней автоматикой. Это контроллер, к которому подключаются источники освещения, системы мультимедиа, отопительные приборы и другая бытовая техника. Датчики в этом комплексе не являются конечными функциональными устройствами - они лишь выполняют роль индикаторов, в зависимости от состояния которых центральный блок с микропроцессором принимает то или иное решение в соответствии с заложенным алгоритмом. Подключается PIR-датчик «Ардуино» через три канала, среди которых выходной а также линии питания с разной полярностью - GND и VCC.

Сколько стоит устройство?

По сравнению с ценниками современной сигнализационной аппаратуры, сенсор выглядит весьма привлекательно. Всего за 1,5-2 тыс. р. можно приобрести качественную модель и даже с расширенной комплектацией. В среднем же простой PIR-датчик оценивается в сумму, не превышающую 1 тыс. Другое дело, что о надежности и долговечности в данном случае речи не идет. При этом не стоит думать, что этот компонент обойдется недорого в составе комплексной охранной системы. Даже обеспечение безопасности небольшого частного дома может потребовать использование десятка таких датчиков, для каждого из которых также понадобится и вспомогательная оснастка под монтаж и подключение.

Заключение

Вхождение сенсорных компонентов в охранные системы радикально изменило принципы их работы. С одной стороны, детекторы позволили поднять на новый уровень безопасность обслуживаемого объекта, а с другой - усложнили техническую инфраструктуру, не говоря о системе управления. Достаточно сказать, что свои возможности в полной мере раскрывает только при условии программирования на автоматическую работу. Причем он взаимодействует не только с прямыми регистраторами сигнала о вторжении, но и с другими чувствительными элементами, которые повышают его эффективность. В то же время производители стремятся и облегчать задачи самих пользователей. Для этого разрабатываются устройства, работающие без проводов, вводятся модули управления датчиками с помощью смартфонов и т. д.

Сегодня мы разберем проект подключение PIR-датчика (движения) к Arduino и организуем автоматическую отправку e-mail при срабатывании датчика. Arduino является сердцем этого проекта — считывает показания ИК-датчика, и при обнаружении движения отдает компьютеру через порт USB команду отправить письмо. Обработку сигнала, поступающего на компьютер реализуем с помощью программы Python.

Список деталей для сборки модели

Для сборки проекта, описанного в этом уроке, понадобятся следующие детали:

Arduino UNO или аналог (подробнее, о том как выбрать Arduino );
PIR-датчик (подойдет такой за $ 2);
бредбоард (можно купить за $2,4);
провода папа-папа (можно купить такую связку с большим запасом).

Также потребуется компьютер с подключением к Интернету, через него будем отправлять электронную почту! Роль компьютера в этом уроке может выполнять .

Схема подключения PIR-датчика к Arduino

К Arduino в этом проекте требуется подключить только PIR-датчик, поэтому провода от датчика можно подключить непосредственно к Arduino. Но т.к. в таком случае провода держаться немного не плотно удобнее использовать схему c бредбоард:

Arduino скетч

Arduino будет послать сообщение по USB Serial связи при обнаружении движения. Но если посылать e-mail при каждом срабатывании датчика, то можно получить огромное количество писем. Поэтому если прошло еще слишком мало времени от прошлого сигнала — будем посылать другое сообщение.
int pirPin = 7;
int minSecsBetweenEmails = 60; // 1 min
long lastSend = -minSecsBetweenEmails * 1000;
void setup()
{
pinMode(pirPin, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
long now = millis();
if (digitalRead(pirPin) == HIGH)
{
if (now > (lastSend + minSecsBetweenEmails * 1000))
{
Serial.println("MOVEMENT"); lastSend = now;
}
else
{
Serial.println("Too soon"); }
}
delay(500);
}

Переменная «minSecsBetweenEmails» может быть изменена на другое разумное значение. В примере она установлена на 60 секунд, и письма не будут отправлены чаще одной минуты. Чтобы отслеживать, когда последний раз была отдана команда слать e-mail используется переменная «lastSend». Ее инициализируем отрицательным числом, равным числу миллисекунд, указанных в переменной «minSecsBetweenEmails». Это гарантирует нам обработку срабатывания PIR-датчика сразу как только скетч Arduino запущен. В цикле используется функция Millis () чтобы получить число миллисекунд с Arduino и сравнить со временем от прошлого срабатывания датчика и соответствующей отправке сообщения «MOVEMENT» (движение). Если сравнение показывает, что прошло слишком мало времени от прошлого срабатывания датчика, то несмотря на то, что движение было обнаружено, посылаем сообщение «Too soon» (Слишком рано). Перед тем как писать программу на Python для обработки сигнала, поступающего с Arduino на компьютер или Raspberry Pi по USB, можно проверить работу программы на Arduino, просто открыв Serial Monitor на Arduino IDE.

Установка Python и PySerial

Если в проекте используется компьютер с операционной системой Linux, например, Raspberry Pi, Python уже установлен. Если используется компьтер с операционной системой Windows, то Python требуется установить. В любом случае, потребуется установить библиотеку PySerial чтобы обеспечить связь с Arduino.

Установка Python на Windows

Чтобы установить Python на Windows, скачайте установщик с https://www.python.org/downloads/ . Были сообщения о проблемах с PySerial на Windows при использовании Python 3, поэтому используем Python 2. После установки Python, в меню Пуск появится соответствующая группа. Но для установки PySerial нужно будет использовать Python из командной строки, поэтому добавим к переменной PATH среды Windows соответствующий каталог.
Чтобы сделать это, нужно зайти в Панель управления Windows, найти System Properties (Свойства системы). Затем нажать на кнопку с надписью Environment Variabes («Переменные среды») и в появившемся окне выбрать «Path» в нижней части System variables (Системные переменные). Нажать кнопку Edit («Изменить»), а затем в конце «Значение переменной», не удаляя имеющийся текст, добавить «; C: \ Python27». Не забывать «;» после каждой указанной папки. Чтобы проверить, что переменную PATH изменили корректно, в командной строке введем команду «“python». Должна появляться подобная картина:

Установка PySerial

Независимо от используемой операционной системы, скачиваем.tar.gz установочный пакет для PySerial 2.6 с https://pypi.python.org/pypi/pyserial Получаем файл с именем pyserial-2.6.tar.gz При использовании Windows нужно распаковать файл в папку. К сожалению, это не обычный файл ZIP, так что, возможно, потребуется скачать, например, 7-zip (http://www.7-zip.org/). При использовании компьютера с операционной системой Linux, например, при использовании в этом проекте Raspberry Pi, нужно открыть терминальную сессию, выполнить команду «CD» с указанием папки куда скачана pyserial-2.6.tar.gz, а затем выполнить следующую команду, чтобы распаковать установщик:
$ tar -xzf pyserial-2.6.tar.gz
Далее независимо от используемой операционной системы в командной строке выполняем команду “CD” c указанием папки pyserial-2.6 и выполняем команду:
sudo python setup.py install

Код на Python

Теперь создаем программу на Python. Для этого копируем данный код в файл с именем «movement.py». На Linux можно использовать «нано» редактор, на Windows, вероятно, самый простой способ сделать файл с помощью редактора Python ‘IDLE » (доступен из группы программ Python в меню Пуск).

Import time
import serial
import smtplib
TO = "[email protected]"
GMAIL_USER = "[email protected]"
GMAIL_PASS = "putyourpasswordhere"
SUBJECT = "Intrusion!!"
TEXT = "Your PIR sensor detected movement"
ser = serial.Serial("COM4", 9600)
def send_email():
print("Sending Email")
smtpserver = smtplib.SMTP("smtp.gmail.com",587)
smtpserver.ehlo() smtpserver.starttls()
smtpserver.ehlo smtpserver.login(GMAIL_USER, GMAIL_PASS)
header = "To:" + TO + "\n" + "From: " + GMAIL_USER
header = header + "\n" + "Subject:" + SUBJECT + "\n"
print header
msg = header + "\n" + TEXT + " \n\n"
smtpserver.sendmail(GMAIL_USER, TO, msg)
smtpserver.close()
while True:
message = ser.readline()
print(message)
if message == "M" :
send_email()
time.sleep(0.5)

Перед тем как запустить программу Python вносим некоторые изменения (все они в верхней части программы). Программа предполагает, что электронные письма создаются из аккаунта Gmail. Если его нет регистрируем (даже если это только для этого проекта). Изменяем значение переменной «TO» на адрес электронной почты, куда будут отправляться уведомления. Изменяем значение «GMAIL_USER» на адрес электронной почты Gmail и соответственно пароль в следующей строке (GMAIL_PASS). Также можно изменить тему и текст сообщения для отправки («SUBJECT» и «TEXT»). Необходимо установить последовательный порт, к которому подключена Arduino в строке ser = serial.Serial("COM4", 9600) Для Windows, это будет что-то навроде «COM4» для Linux — что-то навроде «/dev/tty.usbmodem621». К какому порту компьютера подключена плата смотрим в Arduino IDE в правом нижнем углу.
После этих изменений, запускаем программу из командной строки / терминала: python movement.py Готово! Когда PIR-датчик срабатывает вскоре приходит сообщение на указанный e-mail.

Что еще можно сделать с использованием PIR-датчика

Теперь, освоив средства отправки электронной почты с Arduino, можно приступить к расширению возможностей проекта. Можно добавить другие датчики, и, например, отправлять себе по электронной почте почасовые отчеты о температуре. Безусловно, PIR-датчик быть использован непосредственно с Arduino без соединения с компьютером. В этом случае при срабатывании датчика можно включать предупреждающий звуковой сигнал, мигать светодиодом, или включать освещение в помещении (через высоковольтное реле).

Принцип работы PIR (Passive Infra Red)- датчиков

Любой объект, обладающий какой-то температурой, становится источником электромагнитного (теплового) излучения, в том числе - человеческое тело. Длина волны этого излучения зависит от температуры и находится в инфракрасной части спектра. Это излучение невидимо для глаза и улавливается только датчиками. Их еще называют PIR-датчиками.

Это аббревиатура от слов «passive infrared» или «пассивные инфракрасные» датчики. Пассивные - потому что датчики сами не излучают, а только воспринимают излучение с длиной волны от 7 до 14 µм.

Человек излучает тепло. Его тепловое изображение в инфракрасных лучах показывает распределение температуры по поверхности тела. Более нагретые предметы выглядят светлее, более холодные - темнее, т.к. излучают меньше тепла.

PIR-датчик содержит чувствительный элемент, который реагирует на изменение теплового излучения. Если оно остается постоянным - электрический сигнал не генерируется.

Для того, чтобы датчик среагировал на движение, применяют специальные линзы (линзы Френеля) с несколькими фокусирующими участками, которые разбивают общую тепловую картину на активные и пассивные зоны, расположенные в шахматном порядке. Человек, находясь в сфере работы датчика, занимает несколько активных зон полностью или частично.

Поэтому, даже при минимальном движении происходит перемещение из одних активных зон в другие, что вызывает срабатывание датчика. Фоновая тепловая картина, как правило, меняется очень медленно и равномерно. Датчик на нее не реагирует. Высокая плотность активных и пассивных зон позволяет датчику надежно определить присутствие человека даже при малейшем движении.

В нашем несовершенном мире весьма востребованы разные технические штуки, призванные стоять на страже имущества и спокойствия граждан. Поэтому сложно, полагаю, найти человека, который бы никогда не видел охранных сигнализаций, снабженных датчиками движения. Физические принципы их работы, а также реализация могут быть разные, но, вероятно, наиболее часто встречаются пироэлектрические пассивные инфракрасные датчики (PIR).

Примерно такие:

Реагируют они на изменение излучения в инфракрасном диапазоне, а именно в средней его части - 5-15 мкм (тело среднего здорового человека излучает в диапазоне около 9 мкм). С точки зрения конечного потребителя штука очень простая - вход питания (чаще 12 вольт) и выход реле (обычно твердотельное и с нормально замкнутыми контактами). Прокрался кто-нибудь тепленький мимо - реле сработало. Скукота. Но внутри все не так просто.
Сегодня мы немного времени посвятим теории, а затем распотрошим один такой девайс и сделаем из него не просто датчик, реагирующий на факт движения, но регистрирующий направление движения.

Переходим к практическим упражнениям

Вооружившись теоретическими сведениями достанем паяльник. На фото показан разобранный датчик (снята передняя крышка с линзами Френеля и металлический экран).

Смотрим маркировку ближайшей к пироэлектрическому сенсору (круглый металлический с окошечком - это он и есть) микросхемы и (о, удача!) ею оказывается LM324 - счетверенный ОУ. Путем рассматривания окружающих элементов находим вывод ОУ, наиболее вероятно подходящий для наших целей (в моем случае это оказался вывод 1 микросхемы). Теперь неплохо бы проверить, а то ли мы нашли. Обычно для этого используют осциллограф. У меня под рукой его не оказалось. Зато оказался ардуино. Поскольку уровень сигнала после усиления составляет порядка единиц вольт, и особой точности замеров нам не нужно (достаточно качественной оценки), то входы АЦП ардуино вполне подойдут. К найденному выводу ОУ и минусу питания паяем проводки и выводим на макетку. Провода не должны быть длинными. В противном случае есть шанс померить не сигнал датчика, а что-нибудь совершенно другое.
Теперь подумаем насколько быстро нужно считывать сигнал, чтобы получить что-то вменяемое. Выше было сказано, что частотный диапазон полезного сигнала ограничен величиной примерно 10 Гц. Вспоминая теорему Котельникова (или Найквиста - кому что больше нравится), можно сделать вывод, что замерять сигнал с частотой выше 20 Гц смысла нет. Т.е. период дискретизации в 50 мс вполне подойдет. Пишем простой скетч, который каждые 50 мс читает порт А1 и вываливает его значение в сериал (строго говоря, измерения сигнала происходят реже, чем через 50 мс, поскольку на запись в порт тоже нужно время, однако для наших целей это не важно).

Unsigned long time; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(A1, INPUT); time=millis(); } void loop() { if ((millis()-time) >= 50) { Serial.println(analogRead(A1)); } time=millis(); }

Включаем и машем перед датчиком руками (можно побегать, даже полезнее). На стороне компьютера данные с порта вываливаем в файл.
stty -F /dev/ttyUSB0 raw ispeed 9600 ospeed 9600 -ignpar cs8 -cstopb -echo cat /dev/ttyUSB0 > output.txt
Строим график (в файл добавлен столбец с нумерацией отсчетов):
gnuplot> plot "output.txt" using 1:2 with lines

И видим то, что, собственно, и хотели - разнополярные всплески напряжения. Ура, теория работает и провод припаян куда надо. А простой анализ (проще говоря - рассматривание) графика позволяет сделать вывод, что более или менее надежной фиксацией факта наличия движения можно считать отклонение сигнала на 150 единиц от среднего значения.
Настало время сделать, наконец, датчик направления движения.
Модифицируем схему. Помимо аналогового сигнала сенсора подключим к ардуино пару светодиодов (порты 2 и 3, не забудьте токоограничительные резисторы) и напишем чуток более сложный скетч.

Развернуть

int a1; int state2=0; long average=0; int n=0; unsigned long time; void setup() { pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(A1, INPUT); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); delay (30000); //мой датчик после включения //до начала работы тупит 30 сек. time=millis(); //тысячу раз делаем замер сигнала для //вычисления его среднего значения //чтобы было от чего отсчитывать отклонения while (n <= 1000) { ++n; a1=analogRead(A1); average=average+a1; delay(50); } average=average/1000; //одновременным включением светодиодов //сигнализируем, что система готова digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, HIGH); delay(1000); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); time=millis(); } void loop() { //опрашиваем датчик каждые 50 мс if ((millis()-time) >= 50) { //этим простым выражением аналаговый сигнал //превращаем в дискретный со значениями -1/0/1 a1=(analogRead(A1)-average)/150; //если было изменение полярности сигнала, то //включаем нужный светодиод switch (a1) { case 1: if (state2=-1) {digitalWrite(2, HIGH);digitalWrite(3, LOW);} state2=a1; break; case -1: if (state2=1) {digitalWrite(2, LOW);digitalWrite(3, HIGH);} state2=a1; break; } //повторяем сначала time=millis(); } }

Чтобы из всего множества лучей диаграммы направленности датчика оставить только одну пару, закрываем все, кроме одной, линзы Френеля бумажным экраном.

Наслаждаемся результатом.

Всем привет, сегодня мы рассмотрим устройство под названием датчик движения. Многие из нас слышали об этой штуке, кто то даже имел дело с этим устройством. Что же такое датчик движения? Попробуем разобраться, итак:

Датчик движения, или датчик перемещения - устройство (прибор) обнаруживающий перемещение каких либо объектов. Очень часто эти устройства, используются в системах охраны, сигнализации и мониторинга. Форм факторов этих датчиков существует великое множество, но мы рассмотрим именно модуль датчика движения для подключения к платам Arduino, и именно от фирмы RobotDyn. Почему именно этой фирмы? Я не хочу заниматься рекламой этого магазина и его продукции, но именно продукция данного магазина была выбрана в качестве лабораторных образцов благодаря качественной подаче своих изделий для конечного потребителя. Итак, встречаем - датчик движения (PIR Sensor) от фирмы RobotDyn:

Эти датчики малы по габаритам, потребляют мало энергии и просты в использовании. Кроме того - датчики движения фирмы RobotDyn имеют еще и маркированные шелкографией контакты, это конечно мелочь, но очень приятная. Ну а тем кто использует такие же датчики, но только других фирм, не стоит беспокоиться - все они имеют одинаковый функционал, и даже если не промаркированы контакты, то цоколёвку таких датчиков легко найти в интернете.

Основные технические характеристики датчика движения(PIR Sensor):

Зона работы датчика: от 3 до 7 метров

Угол слежения: до 110 о

Рабочее напряжение: 4,5...6 Вольт

Потребляемый ток: до 50мкА

Примечание: Стандартный функционал датчика можно расширить, подключив на пины IN и GND датчик освещенности, и тогда датчик движения будет срабатывать только в темноте.

Инициализация устройства.

При включении, датчику требуется почти минута для инициализации. В течение этого периода, датчик может давать ложные сигналы, это следует учесть при программировании микроконтроллера с подключенным к нему датчиком, или в цепях исполнительных устройств, если подключение производится без использования микроконтроллера.

Угол и область обнаружения.

Угол обнаружения(слежения) составляет 110 градусов, диапазон расстояния обнаружения от 3 до 7 метров, иллюстрация ниже показывает всё это:

Регулировка чувствительности(дистанции обнаружения) и временной задержки.

На приведённой ниже таблице показаны основные регулировки датчика движения, слева находится регулятор временной задержки соответственно в левом столбце приведено описание возможных настроек. В правом столбце описание регулировок расстояния обнаружения.

Подключение датчика:

PIR Sensor - Arduino Nano
PIR Sensor - Arduino Nano
PIR Sensor - Arduino Nano
PIR Sensor - для датчика освещенности
PIR Sensor - для датчика освещенности

Типичная схема подключения дана на схеме ниже, в нашем случае датчик показан условно с тыльной стороны и подключен к плате Arduino Nano.

Скетч демонстрирующий работу датчика движения(используем программу ):

/* * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano */ void setup() { //Установить соединение с монитором порта Serial.begin(9600); } void loop() { //Считываем пороговое значение с порта А0 //обычно оно выше 500 если есть сигнал if(analogRead(A0) > 500) { //Сигнал с датчика движения Serial.println("Есть движение!!!"); } else { //Нет сигнала Serial.println("Всё тихо..."); } }

Скетч является обычной проверкой работы датчика движения, в нём есть много недостатков, таких как:

Возможные ложные срабатывания, датчику необходима самоинициализация в течение одной минуты.
Жесткая привязка к монитору порта, нет выходных исполнительных устройств(реле, сирена, светоиндикация)
Слишком короткое время сигнала на выходе датчика, при обнаружении движения необходимо программно задержать сигнал на более долгий период времени.

Усложнив схему и расширив функционал датчика, можно избежать вышеописанных недостатков. Для этого потребуется дополнить схему модулем реле и подключить обычную лампу на 220 вольт через данный модуль. Сам же модуль реле будет подключен к пину 3 на плате Arduino Nano. Итак принципиальная схема:

Теперь пришло время немного усовершенствовать скетч, которым проверялся датчик движения. Именно в скетче, будет реализована задержка выключения реле, так как сам датчик движения имеет слишком короткое время сигнала на выходе при срабатывании. Программа реализует 10-ти секундную задержку при срабатывании датчика. При желании это время можно увеличить или уменьшить, изменив значение переменной DelayValue . Ниже представлен скетч и видео работы всей собранной схемы:

/* * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano * PIR Sensor -> Arduino Nano * Relay Module -> Arduino Nano */ //relout - пин(выходной сигнал) для модуля реле const int relout = 3; //prevMillis - переменная для хранения времени предидущего цикла сканирования программы //interval - временной интервал для отсчета секунд до выключения реле unsigned long prevMillis = 0; int interval = 1000; //DelayValue - период в течение которого реле удерживается во включенном состоянии int DelayValue = 10; //initSecond - Переменная итерации цикла инициализации int initSecond = 60; //countDelayOff - счетчик временных интервалов static int countDelayOff = 0; //trigger - флаг срабатывания датчика движения static bool trigger = false; void setup() { //Стандартная процедура инициализации порта на который подключен модуль реле //ВАЖНО!!! - чтобы модуль реле оставался в первоначально выключенном состоянии //и не срабатывал при инициализации, нужно записать в порт входа/выхода //значение HIGH, это позволит избежать ложных "перещелкиваний", и сохранит //состояние реле таким, каким оно было до включения всей схемы в работу pinMode(relout, OUTPUT); digitalWrite(relout, HIGH); //Здесь всё просто - ждем когда закончатся 60 циклов(переменная initSecond) //продолжительностью в 1 секунду, за это время датчик "самоинициализируется" for(int i = 0; i < initSecond; i ++) { delay(1000); } } void loop() { //Считать значение с аналогового порта А0 //Если значение выше 500 if(analogRead(A0) > 500) { //Установить флаг срабатывания датчика движения if(!trigger) { trigger = true; } } //Пока флаг срабатывания датчика движения установлен while(trigger) { //Выполнять следующие инструкции //Сохранить в переменной currMillis //значение миллисекунд прошедших с момента начала //выполнения программы unsigned long currMillis = millis(); //Сравниваем с предидущим значением миллисекунд //если разница больше заданного интервала, то: if(currMillis - prevMillis > interval) { //Сохранить текущее значение миллисекунд в переменную prevMillis prevMillis = currMillis; //Проверяем счетчик задержки сравнивая его со значением периода //в течение которого реле должно удерживаться во включенном //состоянии if(countDelayOff >= DelayValue) { //Если значение сравнялось, то: //сбросить флаг срабатывания датчика движения trigger = false; //Обнулить счетчик задержки countDelayOff = 0; //Выключить реле digitalWrite(relout, HIGH); //Прервать цикл break; } else { //Если значение всё еще меньше, то //Инкрементировать счетчик задержки на единицу countDelayOff ++; //Удерживать реле во включенном состоянии digitalWrite(relout, LOW); } } } }

В программе присутствует конструкция:

unsigned long prevMillis = 0;

int interval = 1000;

...

unsigned long currMillis = millis();

if(currMillis - prevMillis > interval)

{

prevMillis = currMillis;

....

// Наши операции заключенные в тело конструкции

....

}

Чтобы внести ясность, было решено отдельно прокомментировать эту конструкцию. Итак, данная конструкция позволяет выполнить как бы параллельную задачу в программе. Тело конструкции срабатывает примерно раз в секунду, этому способствует переменная interval . Сначала, переменной currMillis присваивается значение возвращаемое при вызове функции millis() . Функция millis() возвращает количество миллисекунд прошедших с начала программы. Если разница currMillis - prevMillis больше чем значение переменной interval то это означает, что уже прошло более секунды с начала выполнения программы, и нужно сохранить значение переменной currMillis в переменную prevMillis затем выполнить операции заключенные в теле конструкции. Если же разница currMillis - prevMillis меньше чем значение переменной interval , то между циклами сканирования программы еще не прошло секунды, и операции заключенные в теле конструкции пропускаются.

Ну и в завершение статьи видео от автора:

Пожалуйста, включите javascript для работы комментариев.

Ремонт и отделка