Подключение датчика HC SR501. Инфракрасный датчик движения pir.

Это самый полный обзор про подключение датчика движения hc sr501. Это pir срабатывает на тепло человека. В видео показаны схемы подключения датчика движения для освещения, подключение к прожектору и светодиодной ленте. Рассказано как подключить реле и использовать hc sr501 датчик движения на 220 вольт. Использование оптопар для развязки высокого напряжения и низкого. Сделаем диммер. HC SR 501 это дешёвый и очень надёжный датчик. Применяется для подключения к прожектору и лампам 220 вольт через реле. Датчик движения для включения светодиодной ленте сделать очень просто.

Сегодня, в этом видео я постараюсь показать самую полную информацию по подключению датчика движения HC SR501. 
Будут рассмотрены все основные способы и схемы подключения. Такие как.

•     реле, 
•     транзисторы, 
•     оптопары, 
•    светодиодные лампы
•     лампы на 12 и 220 вольт
•     тиристоры и семисторы
•     и другое

В общем на любой вкус и цвет.

Здесь я дам немного теории и самый полный гайд по схемам подключения.

Если вы хотите использовать инфракрасный датчик отдельно, сам по себе, то учтите, что на выходе у него 3,3 вольта, а тока хватит только для того, чтобы зажечь светодиод. Для подключения нагрузки придётся использовать дополнительные способы коммутации
Датчик можно использовать как отдельно, так и с микроконтроллерами. Такими как Ардуино или с модулями ESP.
А если добавить фоторезистор, то можно заставить его работать только когда темно. Для его подключения на HC SR501 есть посадочные места куда и надо его припаять. 
Датчик движения можно использовать для освещения улицы, комнаты, лестничного проёма, подвала, а соединив с фото и видеокамерой камерой можно получить незабываемые фото и видео на природе или на охраняемом объекте. И всё это будет работать только если в зоне действия датчика будет обнаружено движение.
На датчике, кроме места для фоторезистора есть ещё место для терморезистора. И если термистором практически никто не пользуется, то фоторезистор это незаменимая вещь.

Правда тут есть ложка дёгтя. Вы не сможете регулировать степень освещённости и у вас будет всего два режима. Темно и светло.
Если вы захотите применять датчик в различных сценариях окружающей освещённости, то вам понадобится Ардуино или другой микроконтроллер, или ESP. Как подключить датчик движения к ESP и передачей данных в Умный дом займёмся в следующем уроке из серии Умный дом своими руками. 
Этот урок в основном практический. Про теорию уже снято много видео, а вот про подключение мало, а чтобы показать все способы, да ещё в одном видео вообще нет. 
Досмотрев до конца, вы узнаете обо всех возможных способах подключения датчика движения.

А ещё этот датчик может найти применение в качестве бесконтактного выключателя, например вместо этого. Ссылка на видео находится здесь.

Рассмотрим характеристики датчика собранного на пироэлектрическом датчике 500BP
Описание и характеристика
HC-SR501 и HC-SR505 - это PIR датчики. 
PIR - это сокращённое от английского Passive Infrared - пассивные инфракрасные» датчики движения.  Принцип работы датчика заключается в регистрации инфракрасного излучения. 
Пассивный он потому, что для обнаружения движения не используется какая-либо дополнительная энергия, кроме той, что испускается самими объектами. Излучение с длиной волны от 7 до 14 мкм.
Эти датчики настроены на приём излучения как человека так и животных. Регулируя чувствительностью можно отсеять маленькие тела, такие как кошки и собаки, а оставить только большие. Например человека.
Это не датчики присутствия. Для работы этих датчиков нужно движение. Так как они срабатывают на движение тёплого тела.
На модуль установлена линза Френеля, которая фокусирует инфракрасные сигналы на пироэлектрический датчик под названием 500BP.  Человек, находясь в зоне работы датчика, перекрывает несколько зон на линзе. Поэтому, даже при малейшем движении происходит изменение из одних зон в другие, что и вызывает срабатывание датчика. А вот изменения температуры происходит очень медленно и равномерно, поэтому датчик на неё не реагирует. Попадание прямых солнечных лучей может добавить ложных срабатываний датчику.

500BP состоит из двух чувствительных элементов. Управляющая микросхема модуля регистрирует изменения сигналов от обоих элементов и по характеру их изменения обнаруживает движение объектов, испускающих инфракрасные сигналы.

Теперь немного теории.
Датчик HC-SR501 - это PIR датчик движения. Он собран на пироэлектрическом датчике 500BP закрытом сверху линзой Френеля. Она выполнена в виде линзы разбита на сектора. 
Данные со всех секторов сходятся в центре и поступают на пироэлектрический датчик 500BP. Который состоит из двух частей и когда на одном из них изменяется состояние, то подаётся сигнал, что обнаружено движение и на выходе появляется логическая единица.

Теперь давайте поговорим что же это за датчики движения HC-SR501 и HC-SR505.
Технические параметры
Технические характеристики HC-SR501
Напряжение питания: 4.8В … 20В
Потребляемая мощность: 50 мА
Уровня выходного сигнала: 3.3 В / низкий 0 В
Время задержки: 5 — 300с (регулируемая)
Время блокировки: 2.5 сек (по факту около 5 сек)
Угол работы: 120 градусов угол конуса
Расстояние срабатывания: 2 - 7 метра; 
Режим работы: L — одиночный захват, 
                             H — повторяемые измерения
Рабочая температура: -20С + 70C
Габариты: 33мм x 25мм x 24мм
Объектив модуля: большой объектив 
    Технические характеристики HC-SR505
Напряжение питания: 2.7В … 12В Статическая Потребляемая мощность: <0.1ма; 
Уровня выходного сигнала: 3.3 В / низкий 0 В
Время задержки: 2 секунды; 
Время блокировки: 2 секунды; 
Угол работы: 100 градусов угол конуса,
Расстояние срабатывания:  2 - 4 метра; 
Рабочая температура: -20 + 60 ℃ 
Размеры печатной платы: 10 мм * 8 мм 
Объектив модуля: маленький объектив 

датчик движения hc sr505
1. Низкое энергопотребление, малый размер, легко установить 
2. Внутреннее использование обработки цифрового сигнала, мощное помехи 
3. Высокая чувствительность, надежность и может широко использоваться в цепи автоматического зондирования 
4. повторяющийся режим запуска: то есть после того, как индукционный выход высок, в период задержки, если тело в своем индукционном диапазоне деятельности, выход будет оставаться высоким до тех пор, пока задержка после того, как человек станет низким уровнем. (Т. Е. Модуль зондирования автоматически определяет период задержки после каждой активности человеческого организма и принимает последнее активное время в качестве исходной точки для времени задержки). 

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.

 

Настраиваем чувствительность
На многих инфракрасных датчиках движения, в том числе и у компании Adafruit, установлен небольшой потенциометр для настройки чувствительности. Вращая потенциометр по часовой стрелке добавляем чувствительность датчику.
Тоже самое можно проделать и с регулятором времени. Изменяя таймер с 5 сек до 5 минут. Я подключал много датчиков и у всех очень большой разброс показателей. Были такие, что срабатывали и на 12 метров и держали до 10 минут. Так что проверяйте ваш датчик.

Режим работы модуля задается перемычкой . Есть два режима — режим H и режим L. На фото выше в модуле установлен режим H.

1. Режим H — в этом режиме при срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (на OUT) остается высокий логический уровень.
2. 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:
Здесь видно, что по горизонтали датчик имеет лучшие параметры чем по вертикале. Так, что не перепутайте при установке.

Вот из такого набора мы будем сегодня собирать наши устройства.
Здесь два типа транзисторов. Биполярный и полевой – MOSFET. 
Оптопара или по другому она называется оптрон. 
Реле, светодиодная лента и лампа на 220 вольт и лампа на 12 вольт.
И если найду у себя, то ещё будет симистр.
А ещё я собрал вот такую плату, чтобы просто вставлять детали. И вывел провода питания. Самого датчика и для нагрузки. Схемы будут показаны в самом видео. 
Теперь берём датчик движения HC SR501 и вставляем его в разъём. У самого датчика всего 3 вывода. Плюс, выход и земля.
Теперь подключим светодиод. Эта схема не несёт какой-то полезности, но если вам вдруг понадобится быстро проверить работоспособность датчика движения, а под рукой нет тестера, то это самый простой способ.
Не забываем, что светодиод надо подключать через токоограничивающий резистор от 100 до 390 Ом. Можно и больше, правда тогда светодиод будет светить тусклее. Но меньше 100 Ом не желательно. И не забываем про полярность. Минус светодиода подключаем к минусу питания. Если у вас возникают вопросы, то у меня на канале есть отличные уроки про подключение светодиодов. Со всякими расчётами, законом Ома и так далее.
В этом примере вы можете подавать на датчик напряжение от 5 до 20 вольт. На выходе всегда будет 3,3 вольта.
При первом включении датчик производит настройку и в течении примерно 1 минуты он может или гореть или мигать, а через минуту будет готов к работе. И ещё. Между срабатыванием у датчика будет пауза примерно в 5 секунд. Движение он определит, но сработает только через 5 секунд. Так, что учтите это в своих примерах.
И ещё я заметил, что если интервал установить в минимум, то возможны случайные срабатывания, так что лучше резистор сдвинуть с нулевой точки.
Чувствительность датчика и таймер работы можно настроить с помощью переменных резисторов.
Интервал у разных моделей разный, но среднее – это от 5 секунд до 5 минут, но может быть и больше.
И от 2 метров до 7 метров, но как я сказал что может быть и больше.

Как можно увидеть, что датчик срабатывает от малейшего движения руки. Даже если пошевелить пальцем, то датчик сработает. Вообще - это очень хорошие датчики. А цена в 50 рублей, вообще делает их не заменимыми в устройствах умного дома и на охраняемых объектах.

Давайте рассмотрим следующий пример. Уберём светодиод и вместо него подключим лампу на 12 вольт. Так как с датчика мы можем снять только 3,3 вольта, то нам надо что то придумать. 
Для этого мы будем использовать транзисторные ключи. Сначала я покажу как подключить полевой, MOSFET транзистор. Если бы вы подключали MOSFET к Ардуино, то у вас бы не возникли проблемы, так как там на выходе 5 вольт. А основная масса транзисторов открывается при подаче напряжения от 4 вольт. А у нас с датчика выходит только 3,3 вольта. При таком напряжении транзистор откроется не полностью и будет сильно греться.
Я объясняю слишком просто, чтобы было доступно всем. Так что спецам, просьба не ругаться. 
Нам нужен транзистор который открывается при таком малом напряжении. Я обычно использую STP 16NF06.
Он открывается при напряжении 2,5 вольта.
Подключим вот по такой схеме. На затвор надо подключить резистор примерно 100 Ом и притянуть его к земле 10 килоомным резистором. Это установит на нём низкое состояние в тот момент когда не будет срабатывания датчика. В противном случае на затворе будет не стабильное состояние из за наводок электричества,  которое будет вызывать срабатывания. На датчик можно подавать любое напряжение от 5 до 20 вольт, а на лампу 12 вольт. Или можно и лампу и датчик питать одним напряжением 12 вольт.

Видим, что срабатывания происходят стабильно, без задержек и ложных включений. Теперь уберём MOSFET и подключим биполярный транзистор. BC 337

Подключение этого транзистора ничем не отличается от MOSFETа Ну если только резистором на 1 кОм. И выводы у биполярного транзистора расположены по другому. 

Он может пропускать через себя напряжение до 45 вольт, а вот ограничение по току всего 800 ма против нескольких Ампер у полевого транзистора. Поэтому при работе со светодиодными лентами, где токи достигают несколько ампер, такие транзисторы ставить нельзя. Они просто сгорят. И вообще, полевые транзисторы по многим показателям лучше, поэтому их предпочтительнее использовать.

Давайте сделаем чтобы датчик работал только в тёмное время. Для этого в нём уже предусмотрено место для установки фоторезистора. Сейчас я установлю датчик HC SR501  с уже припаянным фоторезистором и мы посмотрим как он будет работать.

Вот так выглядит датчик с фоторезистором. Фоторезистор не мешает линзе и прекрасно умещается под ней.
На датчике есть дополнительное место под установку терморезистора, но он очень редко используется и я про него не буду рассказывать.

Вот я закрыл линзу и теперь установлю датчик. Отрегулирую интервал что бы не долго не ждать срабатывания. И не забывайте, что когда вы меняете радиоэлементы, то обязательно нужно отключать питание. Я этого сейчас не делаю, только потому чтобы не тратить время. Но это неправильно, и это может привести к выходу из строя деталей и датчика.

Транзистор я оставил биполярный из прошлого примера. Теперь посмотрим как датчик будет срабатывать при выключении света и не будет реагировать если светло. Но тут конечно есть небольшой минус. Вы не сможете отрегулировать степень освещённости и у вас будет всего два положения Темно и Светло. Если вам надо включать при определённом освещении то вам надо будет использовать Ардуино.
И второе если датчик сработал в темноте и вы включили свет, он не отключится пока не пройдёт установленное время. Всего этого можно избежать используя Ардуино.

Теперь давайте посмотрим как датчик работает со светодиодной лентой. Я взял коробку из под чипсов и обмотал её лентой. Получился вот такой вот светильник. Очень даже не плохо смотрится в темноте. 

Схема подключения ничем не отличается от предыдущей схемы с транзистором MOSFET. 
Подключение ленты.
Плюс ленты подключается к плюсу источника, а минус к стоку. К центральному выводу транзистора.

На видео получилось не очень хорошо. Светодиоды очень засвечивают камеру. В реальности всё выглядит гораздо красивее.

Теперь давайте подключим лампу на 220 вольт. Это можно сделать несколькими способами. Один из них, а именно подключение с помощью реле мы сейчас и рассмотрим.
Эта схема отличается от предыдущих только тем, что мы не можем подключить 220 вольт, да ещё и переменки напрямую к транзистору. Для этого возьмём вот модуль реле. Их очень много разных. Они бывают на разное напряжение питания. На 5, 12 вольт. Есть и другие. Нам не важно, главное подать на них рабочее напряжение и чтобы оно стабильно работало при входном напряжении 3,3 вольта. Все модули что используются для работы с Ардуино подходят для этой цели. Я например взял на 5 вольт, но мог взять и на 12 вольт.
Подключил лампу к разъёмам на модуле. Разорвал один провод и подключил один провод к лампе, а второй к вилке. Другой контакт реле подключил напрямую к вилке. Если не понятно смотрите на рисунок.

Теперь подключим лампу на 12 вольт используя оптопару или оптрон, как вам будет удобно. Я буду использовать оптопару PC817 как самую используемую и широко распространённую. У меня её не было в наличии, поэтому я просто выпаял её из модуля реле. 
Оптопара состоит из светодиода и фототранзистора.   Низковольтная часть и высоковольтная никак не связаны между собой, поэтому это самая надёжная гальваническая развязка. При работе когда подаётся напряжение на вход оптопары, на светодиод, он начинает светиться и от этого открывается фототранзистор и начинает пропускать через себя ток и нагрузка, в моём случае лампа на 12 вольт, загорается.
Чем ярче светит светодиод, тем больше открывается транзистор.
Но надо не переборщить, а то можно сжечь оптрон. Поэтому используют токоограничивающие резистор.
Первый для светодиода, а второй для ограничения прохождения тока через транзистор.
Оптопара может пропустить не больше 50 ма. 
В моём случае, при питании 12 вольт я использовал резистор на 390 ом. Как рассчитывать резистор можно посмотреть в моих видео про  подключение светодиодов. Ссылку я уже давал.

Если перед резистором который ограничивает ток на светодиоде поставить переменный резистор, то можно управлять яркостью светодиода. Акак я уже говорил, что чем меньше яркость, тем меньше открывается транзистор и меньший ток поступает на лампу. Из=за чего она слабее светится. 
Получается такой небольшой диммер. Как можно видеть, что я управляю яркостью свечения выходной лампы. Главное рассчитать ток. Он не должен превышать 50 ма., а ещё лучше не больше 40. Так надёжнее и на дольше хватит оптопары.

Я хотел в этом видео ещё показать как работать с симистором и тиристором. Но у меня их не оказалось в наличии, а с выходом этого видео я и так затянул. Так, что это будет в следующих видео. Так же я потом расскажу как можно исключить фоторезистор.
Ведь фоторезистор в первую очередь это резистор. И если измерить его сопротивление и впаять обычный резистор, то можно подобрать при каком освещении будет срабатывать датчик. Есть ещё пара интересных вещей, но о них в следующий раз.

Я недавно собрал вот такую вещицу на датчике движения HC SR505. Он такой же как и 501, но раза в 4 меньше. И его можно куда-нибудь вставить. Я решил спрятать его в цветок. И так как я подключил к нему светодиодную RGB ленту на управляемых диодах мне надо было подключить какой-нибудь микроконтроллер. Ардуино очень большая и поэтому я взял Дигиспарк и  собрал на нём. Я уже снимал несколько видео с ним, кому интересно можете посмотреть. Ну вот наконец-то я закончил это видео. Можете порекомендовать темы для новых видео. И как всегда лайки, комментарии. Ну вы это и без меня знаете.
И до встречи в новых уроках.

Простая сигнализация лающая собака с датчиком движения
HC SR501 Отправка на сервер и на почту. База данных и HC SR501
HC SR501 Датчик движения со звуком
Подключение датчика HC SR501. Инфракрасный датчик движения pir.
Датчик движения Ардуино
Датчик HC-SR501 для Arduino: Подключение, Применение и Простой Код