Σε σπάνιες περιπτώσεις, τα σύγχρονα συστήματα συναγερμού λειτουργούν χωρίς εξαρτήματα αισθητήρα. Είναι ευαίσθητοι αισθητήρες που καθιστούν δυνατή την ανίχνευση ανησυχητικών σημάτων με βάση ορισμένους δείκτες. Στα συστήματα οικιακής ασφάλειας, τέτοιες εργασίες εκτελούνται από ανιχνευτές φωτός, αισθητήρες κραδασμών παραθύρων, συσκευές ανίχνευσης διαρροών κ.λπ. Αλλά όταν πρόκειται για λειτουργίες ασφαλείας, τότε ο αισθητήρας κίνησης PIR, ο οποίος λειτουργεί με την αρχή της υπέρυθρης ακτινοβολίας, έρχεται πρώτος. Πρόκειται για μια μικροσκοπική συσκευή που μπορεί η ίδια να λειτουργήσει ως δείκτης της κατάστασης του εξυπηρετούμενου χώρου ή να αποτελέσει μέρος ενός συγκροτήματος γενικής ασφάλειας. Κατά κανόνα, η δεύτερη επιλογή για τη χρήση του αισθητήρα επιλέγεται ως η πιο αποτελεσματική λύση.
Γενικές πληροφορίες για τον αισθητήρα
Σχεδόν όλα έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν αγνώστους σε ένα δωμάτιο. Ένα κλασικό σύστημα ασφαλείας υποθέτει ότι ο αισθητήρας θα ανιχνεύσει το γεγονός της εισβολής στην ελεγχόμενη περιοχή, μετά την οποία θα σταλεί σήμα στο κέντρο ελέγχου και στη συνέχεια θα ληφθούν ορισμένα μέτρα. Τις περισσότερες φορές, ένα σήμα αποστέλλεται με τη μορφή μηνύματος SMS στον πίνακα ελέγχου της ίδιας της υπηρεσίας ασφαλείας, καθώς και στο τηλέφωνο του ιδιοκτήτη. Σε αυτή την περίπτωση, θεωρούμε μία από τις ποικιλίες τέτοιων συσκευών - έναν πυροηλεκτρικό αισθητήρα PIR, ο οποίος χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση και ακρίβεια. Ωστόσο, η ποιότητα της λειτουργίας τέτοιων μοντέλων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες - από το επιλεγμένο σχέδιο για την ενσωμάτωση του αισθητήρα στο σύμπλεγμα ασφαλείας έως τις εξωτερικές συνθήκες επιρροής στη δομή με ευαίσθητη πλήρωση. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αισθητήρες κίνησης δεν χρησιμοποιούνται πάντα ως εργαλείο προστασίας έναντι ενός εισβολέα. Μπορεί να εγκατασταθεί για αυτόματο έλεγχο επιμέρους περιοχών Σε αυτήν την περίπτωση, για παράδειγμα, η συσκευή θα ενεργοποιηθεί όταν ο χρήστης μπει στο δωμάτιο και θα απενεργοποιηθεί επίσης όταν φύγει από αυτό.
Αρχή λειτουργίας
Για να κατανοήσουμε τις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας αυτής της συσκευής, αξίζει να στραφούμε στα χαρακτηριστικά των αντιδράσεων ορισμένων κρυσταλλικών ουσιών. Τα ευαίσθητα στοιχεία που χρησιμοποιούνται στον αισθητήρα παρέχουν ένα φαινόμενο πόλωσης τις στιγμές που πέφτει ακτινοβολία πάνω τους. Σε αυτή την περίπτωση μιλάμε για το ανθρώπινο σώμα. Με μια απότομη αλλαγή στα χαρακτηριστικά στην παρατηρούμενη ζώνη, αλλάζει και η ισχύς στο ηλεκτρικό πεδίο του κρυστάλλου. Στην πραγματικότητα, για το λόγο αυτό, ο αισθητήρας υπερύθρων PIR ονομάζεται επίσης πυροηλεκτρικός. Όπως όλοι οι ανιχνευτές, τέτοιες συσκευές δεν είναι τέλειες. Ανάλογα με τις συνθήκες, μπορεί να ανταποκρίνονται σε ψευδή σήματα ή να μην ανιχνεύουν φαινόμενα στόχους. Ωστόσο, με βάση το σύνολο των λειτουργικών τους ιδιοτήτων, στις περισσότερες περιπτώσεις δικαιολογούν τη χρήση τους.
Τα κύρια χαρακτηριστικά
Οι κύριοι δείκτες απόδοσης που πρέπει να λάβει υπόψη ο καταναλωτής σχετίζονται με την εμβέλεια της συσκευής και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Όσον αφορά τις παραμέτρους για τα εύρη κάλυψης, η ελεγχόμενη περιοχή, κατά κανόνα, είναι 6-7 μ. Αυτό είναι αρκετό όταν πρόκειται για την προστασία μιας ιδιωτικής κατοικίας και ειδικά ενός διαμερίσματος. Ορισμένα μοντέλα παρέχουν επίσης μια λειτουργία μικροφώνου - σε αυτό το μέρος είναι επίσης σημαντικό να προσδιορίσετε την εμβέλεια, η οποία μπορεί να φτάσει τα 10 m. Ταυτόχρονα, ο αισθητήρας PIR μπορεί να έχει άμεση ή αυτόνομη παροχή ρεύματος. Εάν σκοπεύετε να οργανώσετε ένα σύστημα ασφαλείας, τότε είναι καλύτερο να αγοράσετε μοντέλα με ενσωματωμένες μπαταρίες που δεν απαιτούν καλωδίωση. Στη συνέχεια, προσδιορίζεται ο χρόνος κατά τον οποίο η συσκευή μπορεί να διατηρήσει τη λειτουργία της χωρίς επαναφόρτιση. Τα σύγχρονα μοντέλα δεν απαιτούν πολλή παροχή ενέργειας, επομένως σε παθητική κατάσταση μπορούν να λειτουργήσουν για περίπου 15-20 ημέρες.
Σχεδιασμός συσκευής
Το περίβλημα του αισθητήρα είναι συνήθως κατασκευασμένο από μέταλλο. Στο εσωτερικό υπάρχουν δύο κρύσταλλοι - πρόκειται για στοιχεία ευαίσθητα στη θερμική ακτινοβολία. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό σχεδιασμού των ανιχνευτών αυτού του τύπου είναι ένα είδος παραθύρου σε μεταλλικό κέλυφος. Έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει την ακτινοβολία του επιθυμητού εύρους. Αυτό το φιλτράρισμα προορίζεται ακριβώς να βελτιώσει την ακρίβεια των κρυστάλλων. Υπάρχει επίσης μια οπτική μονάδα στο περίβλημα μπροστά από το παράθυρο, η οποία σχηματίζει το απαραίτητο σχέδιο κατευθυντικότητας κυμάτων. Τις περισσότερες φορές, ο αισθητήρας PIR παρέχεται με σφραγίδα σε πλαστικό. Ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου χρησιμοποιείται επίσης για την επεξεργασία ηλεκτρικών σημάτων και την αποκοπή παρεμβολών. Βρίσκεται κοντά σε ευαίσθητους κρυστάλλους και, παρά το έργο της αποκοπής παρεμβολών, σε ορισμένα μοντέλα μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητα της κρυσταλλικής λειτουργίας.
Σύστημα GSM σε αισθητήρα
Αυτή η επιλογή μπορεί να ονομαστεί περιττή, αν και υπάρχουν πολλοί υποστηρικτές αυτής της έννοιας. Η ουσία του συνδυασμού της λειτουργίας ανίχνευσης κίνησης μέσω ενός αισθητήρα και μιας μονάδας GSM οφείλεται στην επιθυμία για πλήρη αυτονομία της συσκευής. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, ο αισθητήρας επικοινωνεί με τον κεντρικό πίνακα ελέγχου, από τον οποίο στη συνέχεια αποστέλλεται σήμα στο λειτουργικό σύστημα ασφαλείας ή στο τηλέφωνο του άμεσου ιδιοκτήτη. Εάν χρησιμοποιείται αισθητήρας κίνησης PIR με σύστημα GSM, τότε ένα σήμα συναγερμού μπορεί να σταλεί αμέσως τη στιγμή της καταγραφής του γεγονότος διείσδυσης. Δηλαδή, παρακάμπτεται το στάδιο αποστολής του σήματος στον ενδιάμεσο ελεγκτή, το οποίο μερικές φορές σας επιτρέπει να κερδίσετε μερικά δευτερόλεπτα. Και αυτό για να μην αναφέρουμε την αύξηση της αξιοπιστίας λόγω της εξάλειψης πρόσθετων συνδέσμων στην αλυσίδα μετάδοσης μηνυμάτων. Ποιο είναι το μειονέκτημα αυτής της λύσης; Πρώτον, βασίζεται πλήρως στη λειτουργία των επικοινωνιών GSM, η οποία, αντίθετα, μειώνει την αξιοπιστία του συστήματος, αλλά για διαφορετικό λόγο. Δεύτερον, η παρουσία της μονάδας ως τέτοιας επηρεάζει αρνητικά τη λειτουργία του ευαίσθητου στοιχείου - κατά συνέπεια, μειώνεται η ακρίβεια της ανίχνευσης διείσδυσης.
Λογισμικό
Σε πολύπλοκα συστήματα ασφαλείας που χρησιμοποιούν έξυπνους ελεγκτές με υψηλό βαθμό αυτοματισμού, είναι αδύνατο να γίνει χωρίς εργαλεία προγραμματισμού αισθητήρων. Συνήθως, οι κατασκευαστές αναπτύσσουν ειδικά έτοιμα προγράμματα με ένα ευρύ φάσμα τρόπων λειτουργίας. Αλλά εάν είναι δυνατόν, ο χρήστης μπορεί να δημιουργήσει τον δικό του αλγόριθμο για τη λειτουργία του αισθητήρα υπό ορισμένες συνθήκες. Μπορεί να ενσωματωθεί μέσω του επίσημου λογισμικού που συνοδεύει το υλικό. Συνήθως, αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο διαμορφώνεται το σχήμα λειτουργίας της συσκευής όταν ανιχνεύεται συναγερμός - για παράδειγμα, ένας αλγόριθμος για την αποστολή μηνυμάτων προδιαγράφεται εάν το μοντέλο έχει την ίδια μονάδα κινητής επικοινωνίας. Από την άλλη, συνηθισμένοι είναι οι αισθητήρες PIR LED που δεν είναι ασφαλείς για το σπίτι, οι κριτικές των οποίων σημειώνουν την αποτελεσματικότητα της ενημέρωσης σχετικά με τη λειτουργία μεμονωμένων εξαρτημάτων του συστήματος φωτισμού. Κάθε συσκευή έχει έναν μικροελεγκτή, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τις ενέργειες της συσκευής σύμφωνα με τις ενσωματωμένες εντολές.
Εγκατάσταση αισθητήρα
Η φυσική εγκατάσταση του αισθητήρα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τους παρεχόμενους σφιγκτήρες. Συνήθως, χρησιμοποιούνται βραχίονες ή βίδες που ασφαλίζουν όχι το ίδιο το σώμα του ανιχνευτή, αλλά τη δομή στην οποία είναι αρχικά ενσωματωμένος. Ουσιαστικά πρόκειται για ένα πρόσθετο πλαίσιο με οπές που προβλέπονται για βίδωμα. Αλλά το κύριο πράγμα σε αυτό το μέρος της εργασίας είναι να υπολογίσετε σωστά τη θέση του αισθητήρα. Το γεγονός είναι ότι ο αισθητήρας κίνησης υπερύθρων PIR παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ευαισθησία σε καταστάσεις όπου ένα αντικείμενο με θερμική ακτινοβολία διασχίζει το πεδίο ελέγχου από το πλάι. Αντίθετα, εάν ένα άτομο κατευθύνεται απευθείας στη συσκευή, τότε η δυνατότητα λήψης του σήματος θα είναι ελάχιστη. Επίσης, δεν πρέπει να τοποθετείτε τη συσκευή σε μέρη που εκτίθενται συνεχώς ή περιοδικά σε διακυμάνσεις της θερμοκρασίας λόγω της λειτουργίας του εξοπλισμού θέρμανσης, του ανοίγματος θυρών και παραθύρων ή ενός λειτουργικού συστήματος εξαερισμού.
Σύνδεση αισθητήρα
Η συσκευή πρέπει να συνδεθεί στο κύριο ρελέ του ελεγκτή και στο σύστημα τροφοδοσίας. Μια τυπική συσκευή έχει μια πλακέτα με ακροδέκτες για την παροχή ρεύματος. Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιείται μια πηγή με τάση 9-14 V και η κατανάλωση ρεύματος μπορεί να είναι 12-20 mA. Οι κατασκευαστές συνήθως υποδεικνύουν τις ηλεκτρικές προδιαγραφές επισημαίνοντας τους ακροδέκτες. Η σύνδεση γίνεται σύμφωνα με ένα από τα τυπικά σχήματα, λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά λειτουργίας ενός συγκεκριμένου μοντέλου. Σε ορισμένες τροποποιήσεις, είναι δυνατή η σύνδεση ενός αισθητήρα PIR χωρίς καλωδίωση, δηλαδή απευθείας στο δίκτυο. Πρόκειται κατά κάποιο τρόπο για συνδυασμένες κατασκευές που εγκαθίστανται σε ανοιχτούς χώρους και ελέγχουν τα ίδια συστήματα φωτισμού. Εάν εγκαταστήσετε έναν αισθητήρα ασφαλείας, αυτή η επιλογή είναι απίθανο να είναι κατάλληλη.
Αποχρώσεις λειτουργίας
Αμέσως μετά την εγκατάσταση και τη σύνδεση, θα πρέπει να ρυθμίσετε τη συσκευή στις βέλτιστες παραμέτρους λειτουργίας. Για παράδειγμα, η ισχύς ευαισθησίας, το εύρος κάλυψης ακτινοβολίας κ.λπ. μπορούν να ρυθμιστούν Στις τελευταίες προγραμματιζόμενες τροποποιήσεις, είναι επίσης δυνατή η αυτόματη διόρθωση των παραμέτρων λειτουργίας του αισθητήρα ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας. Έτσι, εάν συνδέσετε έναν αισθητήρα PIR σε έναν κεντρικό ελεγκτή συνδεδεμένο με θερμοστάτες, το ευαίσθητο στοιχείο θα μπορεί να μεταβάλλει τα όρια των κρίσιμων δεικτών ακτινοβολίας με βάση τα δεδομένα θερμοκρασίας που λαμβάνονται.
Αισθητήρας στο σύστημα Arduino
Το συγκρότημα Arduino είναι ένα από τα πιο δημοφιλή συστήματα ελέγχου οικιακού αυτοματισμού. Πρόκειται για έναν ελεγκτή στον οποίο συνδέονται πηγές φωτισμού, συστήματα πολυμέσων, συσκευές θέρμανσης και άλλες οικιακές συσκευές. Οι αισθητήρες σε αυτό το συγκρότημα δεν είναι τελικές λειτουργικές συσκευές - λειτουργούν μόνο ως δείκτες, ανάλογα με την κατάσταση της οποίας η κεντρική μονάδα με μικροεπεξεργαστή λαμβάνει τη μία ή την άλλη απόφαση σύμφωνα με τον καθιερωμένο αλγόριθμο. Ο αισθητήρας PIR Arduino συνδέεται μέσω τριών καναλιών, συμπεριλαμβανομένων των γραμμών εξόδου και ισχύος με διαφορετικές πολικότητες - GND και VCC.
Δημοφιλή μοντέλα αισθητήρων PIR
Οι περισσότεροι αισθητήρες παράγονται κυρίως από Κινέζους κατασκευαστές, επομένως θα πρέπει να προετοιμαστείτε για προβλήματα με ηλεκτρικά εξαρτήματα. Ο μόνος τρόπος για να αγοράσετε έναν πραγματικά υψηλής ποιότητας αισθητήρα είναι σε συνδυασμό με ελεγκτές. Ωστόσο, πολλοί επαινούν τον αισθητήρα κίνησης PIR MP Alert A9, ο οποίος, αν και αντιπροσωπεύει ένα οικονομικό τμήμα, διακρίνεται από αξιοπρεπή συναρμολόγηση και καλή απόδοση. Μοντέλα όπως το Sensor GH718 και το HC-SR501 είναι επίσης ενδιαφέροντα με τον δικό τους τρόπο. Πρόκειται για αισθητήρες ανοιχτού τύπου που μπορούν εύκολα να συγκαλυφθούν ή να συμπεριληφθούν στο σύμπλεγμα του ίδιου ελεγκτή. Όσον αφορά τις λειτουργικές ιδιότητες, η ακτίνα κάλυψης των περιγραφόμενων μοντέλων είναι 5-7 m και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι κατά μέσο όρο 5 ημέρες.
Πόσο κοστίζει η συσκευή;
Σε σύγκριση με τις τιμές του σύγχρονου εξοπλισμού συναγερμού, ο αισθητήρας φαίνεται πολύ ελκυστικός. Μόνο για 1,5-2 χιλιάδες ρούβλια. Μπορείτε να αγοράσετε ένα μοντέλο υψηλής ποιότητας, ακόμη και με εκτεταμένο εξοπλισμό. Κατά μέσο όρο, ένας απλός αισθητήρας PIR υπολογίζεται σε ποσότητα που δεν υπερβαίνει το 1 χιλιάρικο Ένα άλλο πράγμα είναι ότι σε αυτή την περίπτωση δεν τίθεται θέμα αξιοπιστίας και αντοχής. Ωστόσο, δεν πρέπει να πιστεύετε ότι αυτό το εξάρτημα θα είναι φθηνό ως μέρος ενός ολοκληρωμένου συστήματος ασφαλείας. Ακόμη και η διασφάλιση της ασφάλειας ενός μικρού ιδιωτικού σπιτιού μπορεί να απαιτεί τη χρήση δώδεκα τέτοιων αισθητήρων, καθένας από τους οποίους θα απαιτεί επίσης βοηθητικό εξοπλισμό για εγκατάσταση και σύνδεση.
συμπέρασμα
Η εισαγωγή εξαρτημάτων αισθητήρων στα συστήματα ασφαλείας έχει αλλάξει ριζικά τις αρχές λειτουργίας τους. Από τη μία πλευρά, οι ανιχνευτές επέτρεψαν την αύξηση της ασφάλειας της εξυπηρετούμενης εγκατάστασης σε ένα νέο επίπεδο και, από την άλλη, περιέπλεξαν την τεχνική υποδομή, για να μην αναφέρουμε το σύστημα ελέγχου. Αρκεί να αναφέρουμε ότι αποκαλύπτει πλήρως τις δυνατότητές του μόνο εάν έχει προγραμματιστεί για αυτόματη λειτουργία. Επιπλέον, αλληλεπιδρά όχι μόνο με καταγραφείς σημάτων άμεσης εισβολής, αλλά και με άλλα ευαίσθητα στοιχεία που αυξάνουν την αποτελεσματικότητά του. Ταυτόχρονα, οι κατασκευαστές προσπαθούν να διευκολύνουν τις εργασίες των ίδιων των χρηστών. Για το σκοπό αυτό αναπτύσσονται συσκευές που λειτουργούν ασύρματα, εισάγονται μονάδες ελέγχου αισθητήρων με χρήση smartphone κ.λπ.
Στον ατελή κόσμο μας, έχουν μεγάλη ζήτηση διάφορα τεχνικά πράγματα, σχεδιασμένα να προστατεύουν την ιδιοκτησία και την ηρεμία των πολιτών. Επομένως, είναι δύσκολο, πιστεύω, να βρεθεί ένα άτομο που δεν έχει δει ποτέ συναγερμούς ασφαλείας εξοπλισμένους με αισθητήρες κίνησης. Η φυσική του τρόπου λειτουργίας τους, καθώς και η υλοποίησή τους, μπορεί να ποικίλουν, αλλά οι πυροηλεκτρικοί παθητικοί αισθητήρες υπερύθρων (PIR) είναι πιθανώς οι πιο συνηθισμένοι.
Κάτι σαν αυτό:
Αντιδρούν στις αλλαγές της ακτινοβολίας στην υπέρυθρη περιοχή, δηλαδή στο μεσαίο τμήμα της - 5-15 μικρά (το σώμα ενός μέσου υγιούς ατόμου εκπέμπει στην περιοχή περίπου 9 μικρών). Από την άποψη του τελικού χρήστη, το πράγμα είναι πολύ απλό - μια είσοδος ισχύος (συνήθως 12 βολτ) και μια έξοδος ρελέ (συνήθως στερεάς κατάστασης και με κανονικά κλειστές επαφές). Κάποιος πέρασε κρυφά - το ρελέ λειτούργησε. Ανία. Όμως τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά μέσα.
Σήμερα θα αφιερώσουμε λίγο χρόνο στη θεωρία, και στη συνέχεια θα ενσωματώσουμε μια τέτοια συσκευή και θα την κάνουμε όχι απλώς έναν αισθητήρα που αντιδρά στο γεγονός της κίνησης, αλλά καταγράφει την κατεύθυνση της κίνησης.
Ας περάσουμε σε πρακτικές ασκήσεις
Οπλισμένοι με θεωρητικές πληροφορίες, ας πάρουμε ένα κολλητήρι. Η φωτογραφία δείχνει έναν αποσυναρμολογημένο αισθητήρα (το μπροστινό κάλυμμα με τους φακούς Fresnel και η μεταλλική οθόνη έχουν αφαιρεθεί).
Εξετάζουμε τα σημάδια του μικροκυκλώματος που βρίσκεται πιο κοντά στον πυροηλεκτρικό αισθητήρα (το στρογγυλό μεταλλικό με παράθυρο - αυτό είναι) και (ω, καλή τύχη!) αποδεικνύεται ότι είναι LM324 - ένας τετραπλός ενισχυτής λειτουργίας. Εξετάζοντας τα γύρω στοιχεία, βρίσκουμε τον πείρο op-amp που είναι πιθανότατα κατάλληλος για τους σκοπούς μας (στην περίπτωσή μου αποδείχθηκε ότι ήταν ο πείρος 1 του μικροκυκλώματος). Τώρα θα ήταν ωραίο να ελέγξουμε αν το βρήκαμε. Συνήθως χρησιμοποιείται ένας παλμογράφος για αυτό. Δεν το είχα στο χέρι. Αλλά αποδείχθηκε ότι ήταν ένα Arduino. Δεδομένου ότι το επίπεδο σήματος μετά την ενίσχυση είναι της τάξης των λίγων βολτ και δεν χρειαζόμαστε ειδική ακρίβεια μέτρησης (αρκεί μια ποιοτική αξιολόγηση), οι είσοδοι ADC Arduino είναι αρκετά κατάλληλες. Συγκολλάμε τα καλώδια στην έξοδο του op-amp και το τροφοδοτικό μείον και τα φέρνουμε στο breadboard. Τα καλώδια δεν πρέπει να είναι μακριά. Διαφορετικά, υπάρχει πιθανότητα να μετρήσετε όχι το σήμα του αισθητήρα, αλλά κάτι εντελώς διαφορετικό.
Τώρα ας σκεφτούμε πόσο γρήγορα πρέπει να διαβάσουμε το σήμα για να έχουμε κάτι λογικό. Ειπώθηκε παραπάνω ότι η περιοχή συχνοτήτων του χρήσιμου σήματος περιορίζεται σε περίπου 10 Hz. Θυμούμενοι το θεώρημα του Kotelnikov (ή το θεώρημα του Nyquist, όποιο προτιμάτε), μπορούμε να συμπεράνουμε ότι δεν έχει νόημα να μετρήσουμε ένα σήμα με συχνότητα πάνω από 20 Hz. Εκείνοι. Μια περίοδος δειγματοληψίας 50 ms είναι καλή. Γράφουμε ένα απλό σκίτσο που διαβάζει τη θύρα A1 κάθε 50 ms και ρίχνει την τιμή της στη σειριακή (αυστηρά μιλώντας, οι μετρήσεις σήματος γίνονται λιγότερο συχνά από κάθε 50 ms, καθώς η εγγραφή στη θύρα απαιτεί επίσης χρόνο, αλλά για τους σκοπούς μας αυτό δεν είναι σπουδαίος).
Ανυπόγραφο πολύ καιρό? void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(A1, INPUT); time=millis(); ) void loop() ( if ((millis()-time) >= 50) ( Serial.println(analogRead (A1));
Το ενεργοποιούμε και κουνάμε τα χέρια μας μπροστά από τον αισθητήρα (μπορείτε να τρέξετε, είναι ακόμα πιο χρήσιμο). Στην πλευρά του υπολογιστή, απορρίπτουμε τα δεδομένα από τη θύρα σε ένα αρχείο.
stty -F /dev/ttyUSB0 raw ispeed 9600 ospeed 9600 -ignpar cs8 -cstopb -echo cat /dev/ttyUSB0 > output.txt
Κατασκευάζουμε ένα γράφημα (στο αρχείο έχει προστεθεί στήλη με αρίθμηση αναγνώσεων):
gnuplot> σχεδιάστε το "output.txt" χρησιμοποιώντας 1:2 με γραμμές 
Και βλέπουμε αυτό που πραγματικά θέλαμε - πολυπολικές υπερτάσεις. Ούρα, η θεωρία λειτουργεί και το σύρμα είναι κολλημένο εκεί που πρέπει. Μια απλή ανάλυση (με άλλα λόγια, εξέταση) του γραφήματος μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι μια απόκλιση σήματος 150 μονάδων από τη μέση τιμή μπορεί να θεωρηθεί ως περισσότερο ή λιγότερο αξιόπιστη ένδειξη της παρουσίας κίνησης.
Ήρθε η ώρα να φτιάξουμε επιτέλους έναν αισθητήρα κατεύθυνσης κίνησης.
Ας τροποποιήσουμε το διάγραμμα. Εκτός από το σήμα του αναλογικού αισθητήρα, θα συνδέσουμε ένα ζευγάρι LED στο Arduino (θύρες 2 και 3, μην ξεχνάτε τις αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος) και θα γράψουμε ένα ελαφρώς πιο περίπλοκο σκίτσο.
Επεκτείνουν
int a1; int state2=0; μακρύς μέσος όρος=0; int n=0; ανυπόγραφο πολύ καιρό? void setup() ( pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(A1, INPUT); digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); καθυστέρηση (30000); //ο αισθητήρας μου μετά Ενεργοποίηση //πριν από την έναρξη της εργασίας, χρειάζονται 30 δευτερόλεπτα χρόνο=millis( //μετράμε το σήμα χίλιες φορές για να //υπολογίσουμε τη μέση τιμή του //έτσι ώστε να έχουμε κάτι να μετρήσουμε τις αποκλίσεις από το 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) ( //με αυτήν την απλή έκφραση μετατρέπουμε το αναλογικό σήμα // σε διακριτό με τιμές -1/0/1 a1=(analogRead(A1)-average)/150; // εάν υπήρχε αλλάξτε την πολικότητα του σήματος και, στη συνέχεια, // ενεργοποιήστε τον επιθυμητό διακόπτη LED (a1) (περίπτωση 1: εάν (κατάσταση2=-1) (digitalWrite(2, HIGH);digitalWrite(3, LOW);) κατάσταση2= a1; break -1: if (state2=1) (digitalWrite (2, HIGH);
Για να αφήσουμε μόνο ένα ζεύγος από ολόκληρο το σύνολο ακτίνων του σχεδίου ακτινοβολίας του αισθητήρα, καλύπτουμε όλους τους φακούς Fresnel εκτός από έναν με μια οθόνη χαρτιού.
Απολαμβάνουμε το αποτέλεσμα.
Ετικέτες:
- PIR
- Αισθητήρας κίνησης
- arduino
Η αρχή λειτουργίας των αισθητήρων PIR και ένα τυπικό ηλεκτρικό κύκλωμα της συσκευής. Κάθε άτομο γίνεται πηγή θερμικής ακτινοβολίας. Το μήκος κύματος αυτής της ακτινοβολίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία και βρίσκεται στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος. Αυτή η ακτινοβολία ανιχνεύεται από ειδικούς αισθητήρες που ονομάζονται αισθητήρες PIR.
Το PIR είναι συντομογραφία για «παθητικούς υπέρυθρους αισθητήρες». Παθητικό - επειδή οι ίδιοι οι αισθητήρες δεν εκπέμπουν, αλλά αντιλαμβάνονται μόνο ακτινοβολία με μήκος κύματος από 7 έως 14 μικρά. Ο αισθητήρας PIR περιέχει ένα αισθητήριο στοιχείο που ανταποκρίνεται στις αλλαγές της θερμικής ακτινοβολίας. Εάν παραμείνει σταθερή, δεν παράγεται ηλεκτρικό σήμα. Για να ανταποκρίνεται ο αισθητήρας στην κίνηση, χρησιμοποιούνται φακοί Fresnel με πολλές περιοχές εστίασης, οι οποίοι χωρίζουν τη συνολική θερμική εικόνα σε ενεργές και παθητικές ζώνες που βρίσκονται σε μοτίβο σκακιέρας. Ένα άτομο, που βρίσκεται στην περιοχή λειτουργίας του αισθητήρα, καταλαμβάνει πολλές ενεργές ζώνες εν όλω ή εν μέρει. Επομένως, ακόμη και με ελάχιστη κίνηση, πραγματοποιείται κίνηση από τη μια ενεργή ζώνη στην άλλη, η οποία ενεργοποιεί τον αισθητήρα. Αλλά το θερμικό μοτίβο φόντου αλλάζει πολύ αργά και ομοιόμορφα, επομένως ο αισθητήρας δεν ανταποκρίνεται σε αυτό. Η υψηλή πυκνότητα ενεργών και παθητικών ζωνών επιτρέπει στον αισθητήρα να ανιχνεύει αξιόπιστα την παρουσία ενός ατόμου με την παραμικρή κίνηση.
Αυτό το κύκλωμα βασίζεται στο τσιπ HT7610A, το οποίο προορίζεται ακριβώς για χρήση σε αυτόματους λαμπτήρες PIR ή συναγερμούς. Μπορεί να λειτουργήσει σε διαμόρφωση 3 συρμάτων για μετάδοση σήματος. Αυτό το έργο χρησιμοποιεί ένα ρελέ αντί για ένα θυρίστορ, όπως γίνεται συχνά, για τη σύνδεση κάθε είδους φορτίου. Μέσα στο τσιπ υπάρχει ένας λειτουργικός ενισχυτής, συγκριτής, χρονοδιακόπτης, ανιχνευτής μηδενικής διέλευσης, κύκλωμα ελέγχου, ρυθμιστής τάσης, ταλαντωτής και έξοδος ρολογιού ταλαντωτή.
Ο αισθητήρας PIR ανιχνεύει το υπέρυθρο αλλοιωμένο σήμα που προκαλείται από την κίνηση του ανθρώπινου σώματος και το μετατρέπει σε διακυμάνσεις τάσης. Το κύκλωμα δεν απαιτεί μετασχηματιστή υποβάθμισης και μπορεί να λειτουργήσει απευθείας από 220V. Ο πυκνωτής έρματος C7 θα πρέπει να είναι 0,33uF/275V ή ακόμα καλύτερα 400V.
Χαρακτηριστικά του κυκλώματος αισθητήρα
- Τάση λειτουργίας του κυκλώματος: 5V-12V.
- Το ρεύμα φορτίου είναι 80 mA όταν το ρελέ είναι ενεργοποιημένο.
- Ρεύμα αναμονής: 100uA
- Τρόποι λειτουργίας ON/AUTO/OFF.
- Αυτόματη επαναφορά εάν το σήμα εξαφανιστεί εντός 3 δευτερολέπτων.
- Έξοδος ρελέ για σύνδεση φορτίου.
- Φωτοαντίσταση LDR για ανίχνευση ημέρας/νύχτας.
- Jumper J1 για τη ρύθμιση της λειτουργίας.
- Η αντίσταση PR1 ρυθμίζει την ευαισθησία του αισθητήρα.
- Η αντίσταση PR2 ορίζει τη διάρκεια εξόδου του σήματος κατάστασης εξόδου.
Το κύκλωμα αισθητήρα PIR προσφέρει τρεις τρόπους λειτουργίας (ON, AUTO, OFF), οι οποίοι μπορούν να ρυθμιστούν χειροκίνητα χρησιμοποιώντας το βραχυκυκλωτήρα J1. Το σύστημα CDS είναι μια σκανδάλη CMOS Schmitt που χρησιμοποιείται για τη διάκριση μεταξύ ημέρας και νύχτας.
Σε αυτό το σεμινάριο θα σας δείξουμε πώς να φτιάξετε έναν αισθητήρα κίνησης χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα υπερήχων (HC-SR04), ο οποίος θα ανάβει το LED κάθε φορά. Τα εξαρτήματα για αυτό το μάθημα μπορούν να παραγγελθούν σε οποιοδήποτε βολικό κατάστημα και τελικά στον ιστότοπό μας.
Το μάθημα είναι κατάλληλο για αρχάριους, αλλά θα είναι ενδιαφέρον και για πιο έμπειρους μηχανικούς.
Βήμα 1: Απαιτούμενα εξαρτήματα
Παρακάτω είναι ολόκληρη η λίστα των εξαρτημάτων που θα χρειαστούμε για το μάθημά μας.
1 x Arduino Board (χρησιμοποιήσαμε Arduino Uno)
1 x LED (LED, το χρώμα δεν έχει σημασία)
1 x Αντίσταση/Αντίσταση 220 ohm
1 x Πίνακας ανάπτυξης
1 x καλώδιο USB Arduino
1 x 9V μπαταρία με κλιπ (προαιρετικό)
6 x Σύρματα
Βήμα 2: Τοποθέτηση των εξαρτημάτων
Συνδέστε πρώτα τον αισθητήρα υπερήχων και το LED στο breadboard. Συνδέστε το κοντό καλώδιο LED (κάθοδος) στον πείρο GND (γείωση) του αισθητήρα. Στη συνέχεια, τοποθετήστε την αντίσταση στην ίδια σειρά με το μακρύτερο καλώδιο LED (άνοδος) έτσι ώστε να συνδεθούν.
Βήμα 3: Σύνδεση των εξαρτημάτων
Τώρα πρέπει να συνδέσετε μερικά καλώδια στο πίσω μέρος του αισθητήρα. Υπάρχουν τέσσερις ακίδες - VCC, TRIG, ECHO και GND. Αφού τοποθετήσετε τα καλώδια, πρέπει να κάνετε τις ακόλουθες συνδέσεις:
Τερματίστε την αντίσταση σε μια ψηφιακή ακίδα της επιλογής σας, απλώς θυμηθείτε να την αλλάξετε αργότερα στον κωδικό.
Αισθητήρας -> Arduino
VCC -> 5V (ισχύς)
TRIG -> 5*
ECHO -> 4*
GND -> GND (έδαφος)
* - μπορεί να συνδεθεί με δύο ψηφιακές ακίδες Arduino, απλώς φροντίστε να τις αλλάξετε σε κώδικα αργότερα.
Βήμα 4: Μεταφόρτωση κώδικα
Τώρα μπορείτε να συνδέσετε το Arduino στον υπολογιστή σας χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο USB. Ανοίξτε το λογισμικό Arduino και κατεβάστε τον κώδικα που μπορείτε να βρείτε παρακάτω. Οι σταθερές σχολιάζονται, ώστε να γνωρίζετε ακριβώς τι κάνουν και πιθανότατα μπορείτε να τις αλλάξετε.
Const int ledPin = 6; // Έξοδος ψηφιακής λυχνίας LED int trigPin = 5; // Ψηφιακή έξοδος για σύνδεση TRIG const int echoPin = 4; // Ψηφιακή έξοδος για σύνδεση ECHO const int ledOnTime = 1000; // Χρόνος που η λυχνία LED παραμένει αναμμένη μετά την ανίχνευση κίνησης (σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, 1000 ms = 1 s) Const int trigDistance = 20; // Απόσταση (και μικρότερη τιμή) στην οποία ενεργοποιείται ο αισθητήρας (σε εκατοστά) int διάρκεια. int απόσταση? void setup() ( pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT); ) void loop() ( digitalWrite(trigPin, LOW); digitalWrite(trigPin, HIGH); καθυστέρηση(1) digitalWrite(trigPin, LOW duration = pulseIn(echoPin, HIGH) ;<= trigDistance) { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(ledOnTime); digitalWrite(ledPin, LOW); } delay(100); }
Βήμα 5: Τελικό αποτέλεσμα (βίντεο)
Το τελικό αποτέλεσμα του αισθητήρα κίνησης και η λειτουργία του μπορείτε να δείτε στο παρακάτω βίντεο.
Καλά έργα σε όλους!
Οι αισθητήρες PIR (παθητικό υπέρυθρο) σάς επιτρέπουν να ανιχνεύετε κίνηση. Χρησιμοποιείται πολύ συχνά σε συστήματα συναγερμού. Αυτοί οι αισθητήρες είναι μικροί σε μέγεθος, φθηνοί, καταναλώνουν λίγη ενέργεια, είναι εύκολοι στη χρήση και πρακτικά δεν υπόκεινται σε φθορά. Εκτός από το PIR, τέτοιοι αισθητήρες ονομάζονται πυροηλεκτρικοί και υπέρυθροι αισθητήρες κίνησης.
Υπήρχε ανάγκη να αγοράσετε μερικούς αισθητήρες για οικιακή χρήση στις χειροτεχνίες σας με βάση τον οπίσθιο φωτισμό LED.
Δεδομένου ότι η τρέχουσα κατανάλωση είναι σχετικά μικρή και η τάση τροφοδοσίας είναι 12 V, αγόρασα συμπαγείς πυροηλεκτρικούς αισθητήρες κίνησης υπέρυθρων στο περίβλημα.
Πακέτο: 
Παρήγγειλα δύο αισθητήρες με ρυθμιζόμενη ευαισθησία στο φως: 
Οι αισθητήρες υποστηρίζουν τροφοδοσία από 12 έως 24 Volt. Έχουν ήδη τυπικά καλώδια μήκους περίπου 30 cm με υποδοχές για είσοδο και έξοδο, με κεντρική επαφή 2,1 mm, και αυτό είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα. Δεν χρειάζεται να κολλήσετε τίποτα, απλώς συνδέστε το τροφοδοτικό και χρησιμοποιήστε: 
Οι ίδιοι οι αισθητήρες είναι αρκετά συμπαγείς. Εμφάνιση: 
Διαστάσεις: 
Για να φτάσετε στον πίνακα και τις προσαρμογές, πρέπει να ανοίξετε τη θήκη. Το πίσω κάλυμμα έχει μάνδαλα και μπορεί να ξεκολλήσει με ένα κατσαβίδι: 
Ο πίνακας μοιάζει με αυτό: 
Βρήκα ένα διάγραμμα αυτής της συσκευής, οι αξιολογήσεις μπορεί να διαφέρουν, αλλά γενικά, για να κατανοήσουμε την ουσία της εργασίας, είναι σωστό: 
Εδώ βλέπουμε έναν σταθεροποιητή τάσης στην είσοδο για την τροφοδοσία του μικροκυκλώματος: 
Παρεμπιπτόντως, εδώ είναι το φύλλο δεδομένων αυτού του στοιχείου, είναι σαφές ότι διαφορετικές σημάνσεις υποδηλώνουν διαφορετική σταθεροποιημένη τάση στην έξοδο. Αλλά το κύριο σημείο είναι ότι υποστηρίζει τάση εισόδου έως 24 Volt, γι 'αυτό δεν πρέπει να ξεπεραστεί. 
Επιπλέον, σύμφωνα με το διάγραμμα, υπάρχει ένα τρανζίστορ πεδίου στην έξοδο, το οποίο είναι το κλειδί στο κύκλωμα φορτίου ισχύος: 
Το φύλλο δεδομένων δείχνει ένα μέγιστο συνεχές ρεύμα σε κανονική θερμοκρασία δωματίου 15 A, αλλά επειδή δεν έχουμε ψύξη τρανζίστορ, είμαστε περιορισμένοι στην ισχύ εξόδου.
Η καρδιά της συσκευής είναι το τσιπ Biss0001 Αυτό το τσιπ αντιλαμβάνεται μια εξωτερική πηγή ακτινοβολίας και εκτελεί ελάχιστη επεξεργασία σήματος για τη μετατροπή του από αναλογικό σε ψηφιακό. 
Ένας αισθητήρας κίνησης PIR αποτελείται ουσιαστικά από ένα πυροηλεκτρικό αισθητήριο στοιχείο (ένα κυλινδρικό κομμάτι με έναν ορθογώνιο κρύσταλλο στο κέντρο) που ανιχνεύει το επίπεδο της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Ο αισθητήρας στην πραγματικότητα χωρίζεται σε δύο μέρη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτό που είναι σημαντικό για εμάς δεν είναι το επίπεδο ακτινοβολίας, αλλά η άμεση παρουσία κίνησης μέσα στη ζώνη ευαισθησίας του. Τα δύο μισά του αισθητήρα έχουν ρυθμιστεί έτσι ώστε αν το ένα μισό λαμβάνει περισσότερη ακτινοβολία από το άλλο, η έξοδος θα παράγει υψηλή ή χαμηλή τιμή. 
Τώρα ας πάμε κατευθείαν στις προσαρμογές. Ρύθμισα τη συσκευή και, κατά συνέπεια, ρύθμισα τι να γυρίσω και πού: 
Ο χρόνος είναι ρυθμιζόμενος από 1 δευτερόλεπτο έως 500 δευτερόλεπτα. Όταν το ρυθμιστικό είναι πλήρως ενεργοποιημένο, το φως απλά αναβοσβήνει.
Όσον αφορά το όριο για την ενεργοποίηση του αισθητήρα, ανακάλυψα πειραματικά ότι αυτή η τάση είναι από 11,5 Volt, αν είναι χαμηλότερη, τότε ο αισθητήρας απλά δεν ανάβει: 
Από το διάγραμμα είναι σαφές ότι η τάση εξόδου από τον αισθητήρα είναι μικρότερη ή ίση με την είσοδο. Το έβαλα στα 12V. υπάρχει σφάλμα με τη μορφή ανακριβούς ένδειξης του τροφοδοτικού, επομένως η κατανάλωση του ίδιου του αισθητήρα είναι φυσικά χαμηλότερη: 
Σε κατάσταση αναμονής, ο αισθητήρας καταναλώνει 84 µA και η τάση εξόδου είναι 170 mV. 
Ειλικρινά, είναι πολύ άβολο να διαμορφώσετε τον αισθητήρα με την αφαίρεση της πλακέτας, έτσι άνοιξα τρύπες στο πίσω κάλυμμα και αυτό είναι πολύ καλύτερο: 
Συναρμολόγησα το κύκλωμα και έστησα τα πάντα: 
Τετραγωνισμένος:
Ο αισθητήρας δουλεύει εδώ και δύο μέρες, τοποθέτησα τον δεύτερο στον οπίσθιο φωτισμό της βάσης ακουστικών και μου αρέσει που, σε αντίθεση με τον προηγούμενο, που δούλευε στα 220 V, ήταν μεγαλύτερος και έκανε κλικ σε ένα ρελέ, αυτό είναι πιο συμπαγής και, φυσικά, αθόρυβος.
Δεν μέτρησα τη μέγιστη εμβέλεια, αλλά σε ένα διαμέρισμα λειτουργεί σίγουρα από 3 μέτρα
Είμαι ευχαριστημένος με την αγορά - ναι. Μια ολοκληρωμένη, υψηλής ποιότητας φινιρισμένη συσκευή.
Αυτό που μου άρεσε:
+ Πλήρως προσαρμόσιμος τρόπος λειτουργίας
+ Ελάχιστη ιδιοκατανάλωση
+ Ποιότητα κατασκευής και συμπαγές
+ Σαφήνεια λειτουργίας χωρίς παραλείψεις
+.Παρουσία συρμάτων με πρίζες
Αυτό που δεν μου άρεσε:
- Έλλειψη άμεσης πρόσβασης στις ρυθμίσεις χωρίς αποσυναρμολόγηση της θήκης (λύθηκε)
- Τα αυτιά στερέωσης είναι πολύ μικρά (αλλά είναι καλύτερο να στερεώνονται με ταινία διπλής όψης τύπου 3M)
Το άσπρο καπάκι του αισθητήρα βγαίνει από το μαύρο περίβλημα, αλλά στην επιλογή χωρίς αισθητήρα φωτός είναι μαύρο.
Αυτό είναι όλο. 
