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HC-SR501人体红外传感器与arduino

每个疯狂科学家的实验室,或青少年的秘密房间,都需要先进的保护措施,以防止流氓或兄弟姐妹的入侵。如果你是其中之一,你应该考虑为你准备一个被动红外(PIR)传感器。PIR传感器可以让您检测到有人在您房间内的时间。

虽然它可能看起来像间谍电影中的东西,但您可能每天都使用PIR传感器。这种传感器与大多数现代安全系统,自动照明开关,车库门开启器以及类似的应用相同,只有在人类存在的情况下才需要操作某些电子设备。

PIR运动传感器如何工作?

你需要知道,传感器温度高于绝对0度(0开尔文/ -273.15°C)的所有物体都会以红外辐射的形式发出热能,包括人体。物体越热,它发出的辐射越多。

PIR传感器专门用于检测此类红外辐射。它基本上由两个主要部分组成:一个热释电传感器和一个叫做菲涅耳透镜的特殊透镜,它将红外信号聚焦到热释电传感器上。

HC-SR501人体红外传感器与arduino

热释电传感器实际上有两个矩形槽,由一种允许红外辐射通过的材料制成。在这些背后,是两个独立的红外传感器电极,一个负责产生正输出,另一个负输出。原因是我们正在寻找IR水平的变化而不是环境IR水平。将两个电极接线,使它们相互抵消。如果一半看到的IR辐射比另一半更多或更少,则输出将高或低。

当传感器空转时,即传感器周围没有移动; 两个槽都检测到相同数量的红外辐射,从而产生零输出信号。

但是当一个像人或动物的温暖的身体经过时 ; 它首先截取PIR传感器的一半,这导致两半之间的正差分变化。当热体离开感测区域时,发生相反的情况,由此传感器产生负的差分变化。相应的信号脉冲导致传感器将其输出引脚设置为高电平。

HC-SR501人体红外传感器与arduino

HC-SR501 PIR运动探测器

对于我们大多数需要检测人员何时离开或进入该区域或已接近的Arduino项目,HC-SR501 PIR传感器是一个很好的选择。它们功率低,成本低,非常坚固,具有宽镜头范围,易于接口,并且在业余爱好者中非常受欢迎。

HC-SR501 PIR传感器有三个输出引脚VCC,输出和接地,如下图所示。它有一个内置电压调节器,因此它可以通过4.5到12伏的任何直流电压供电,通常使用5V。除此之外,您的PIR还有几种选择。我们来看看吧。

HC-SR501人体红外传感器与arduino

电路板上有两个电位器可调节几个参数:

  • 灵敏度 – 设置可以检测到运动的最大距离。它的范围从3米到大约7米。房间的拓扑结构会影响您实际的范围。
  • 时间 – 设置检测后输出保持高电平的时间长度。至少它是3秒,最多是300秒或5分钟。

最后,电路板有一个跳线(在某些型号上,跳线没有焊接)。它有两个设置:

  • H – 这是保持/重复/重新触发在此位置,HC-SR501将继续输出HIGH信号,只要它继续检测到运动。
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  • L – 这是间歇或无重复/非重新触发在此位置,输出将在TIME电位计调整设置的时间内保持高电平。
HC-SR501人体红外传感器与arduino

使HC-SR501 PIR传感器更加通用

HC-SR501电路板具有两个附加组件的焊盘。这些通常标记为“RT”和“RL”。请注意,在某些电路板上,标签可能会被与组件相对的一侧的“圆顶”透镜覆盖。

HC-SR501人体红外传感器与arduino
  • RT – 用于热敏电阻或温度敏感电阻。增加这一点使得HC-SR501可以在极端温度下使用,它还可以在一定程度上提高探测器的精度。
  • RL – 此连接用于光敏电阻(LDR)或光敏电阻。通过添加此组件,HC-SR501将仅在黑暗中运行,这是运动敏感照明系统的常见应用。

附加组件可以直接焊接到电路板或使用电线和连接器扩展到远程位置。

HC-SR501 PIR传感器引脚

HC-SR501有一个3针连接器,可与外界连接。连接如下:

HC-SR501人体红外传感器与arduino

VCC是HC-SR501 PIR传感器的电源,我们连接Arduino上的5V引脚。

输出引脚是3.3V TTL逻辑输出。LOW表示未检测到运动,HIGH表示检测到某些运动。

GND应连接到Arduino的GND。

使用PIR传感器作为独立单元

HC-SR501 PIR传感器非常受欢迎的原因之一是HC-SR501是一种非常通用的传感器,它本身非常强大。通过将其连接到像Arduino这样的微控制器,您可以进一步扩展其多功能性。对于我们的第一个实验,我们将自己使用HC-SR501来说明它本身的实用性。

这个实验的接线非常简单。电池连接在传感器的VCC和GND之间,一个小的红色LED通过一个220Ω的限流电阻连接到输出引脚。而已!

现在,当PIR检测到运动时,输出引脚将变为“高”并点亮LED!

HC-SR501人体红外传感器与arduino

记住,一旦你给电路加电,你需要等待30-60秒才能使PIR适应室内的红外能量。在此期间,LED可能会略微闪烁。等到LED熄灭然后在它前面移动,挥动手等,看到LED亮起来!

接线 – 将PIR传感器连接到Arduino UNO

现在我们已经完全了解了PIR传感器的工作原理,我们可以开始将它连接到我们的Arduino!

将PIR传感器连接到微控制器非常简单。PIR充当数字输出,因此您需要做的就是监听输出引脚以翻转HIGH(运动检测)或LOW(未检测到)。用5V为PIR供电并将地连接到地。然后将输出连接到数字引脚#2。

您需要将HC-SR501上的跳线设置为H(重新触发)位置才能使其正常工作。您还需要将TIME设置为最小值3秒,然后将TIME电位器逆时针旋转至尽可能远的距离。将灵敏度设置在您喜欢的任何位置,如果您不确定,请将其设置为中点。

有了这个,你现在准备上传一些代码并让PIR正常工作。

HC-SR501人体红外传感器与arduino

Arduino代码

代码非常简单,基本上只是设置引脚#2的输入是高电平还是低电平:

最后,我们将在检测到运动时在串行监视器上打印一条消息。

HC-SR501人体红外传感器与arduino

在设计基于PIR的应用程序之前要考虑的事项

与大多数PIR传感器一样,HC-SR501需要一些时间来适应房间内的红外能量。传感器首次通电时需要30到60秒。

此外,传感器在读取后具有大约5或6秒的“重置”时段。在此期间,它不会检测到任何动作。

在设计基于HC-SR501的系统时,您需要考虑这些延迟时间。

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