Tutorial sensore PIR - Con o senza Arduino: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Poco prima di creare il mio prossimo tutorial sui progetti, che utilizzerà un sensore PIR, ho pensato di creare un tutorial separato che spiegasse il funzionamento di un sensore PIR. In questo modo sarò in grado di mantenere il mio altro tutorial breve e al punto. Quindi, senza perdere tempo, discutiamo di cos'è un sensore PIR e come possiamo usarlo nel nostro progetto.

Passaggio 1: base

Che cos'è un sensore PIR?

Il sensore PIR o "Infrarosso passivo" è un "sensore IR piroelettrico" che genera energia quando esposto al calore. Tutto emette un basso livello di radiazioni, più l'oggetto è caldo, più radiazioni vengono emesse. Quando un essere umano o un animale (con lunghezza d'onda della radiazione IR di 9.4µMeter) si avvicina alla portata dei sensori, il sensore rileva il calore sotto forma di radiazione infrarossa. Il sensore rileva solo l'energia emessa da altri oggetti e non ne produce, ecco perché il sensore è chiamato sensore PIR o "Infrarosso passivo". Questi sensori sono piccoli, economici, robusti, a bassa potenza e molto facili da usare.

Passaggio 2: hardware

Per questo tutorial abbiamo bisogno di:

1 x tagliere

1 x Arduino Nano/UNO (qualunque cosa sia utile)

1 x sensore PIR

1 x LED e un resistore limitatore di corrente da 220 ohm per testare la connettività

Pochi cavi di collegamento

Un cavo USB per caricare il codice su Arduino

e attrezzature di saldatura generali

Passaggio 3: architettura

Come possiamo vedere il sensore ha due lati:

1. Lato superiore o sensore

2. In basso o lato componenti

La parte superiore è costituita da una copertura in "politene ad alta densità" appositamente progettata chiamata "lente di Fresnel". Questa lente focalizza i raggi infrarossi sul sottostante "sensore piroelettrico". 9.4 I raggi infrarossi del µMeter possono passare facilmente attraverso la copertura in polietilene. La gamma di sensibilità dei sensori è compresa tra 6 e 7 metri (20 piedi) e l'angolo di rilevamento è di 110 gradi x 70 gradi. Il sensore vero e proprio è all'interno di una lattina di metallo sigillata. La lattina protegge fondamentalmente il sensore da rumore, temperatura e umidità. C'è una minuscola finestra in materiale trasmissivo IR per consentire ai segnali IR di raggiungere il sensore. Dietro questa finestra ci sono "due" sensori PIR bilanciati. In stato di inattività, entrambi i sensori rilevano la stessa quantità di radiazioni IR. Al passaggio di un corpo caldo, intercetta prima uno dei due sensori, provocando una variazione differenziale positiva tra le due metà. E poi, quando lascia l'area di rilevamento, accade il contrario e il sensore genera una variazione differenziale negativa. Quando l'impulso cambia o in altre parole il sensore PIR rileva il movimento, il pin di uscita cambia in "digital high" o 3,3 V.

Il bit inferiore è costituito da un gruppo di circuiti. Pochi di loro sono di nostro interesse.

- La maggior parte dei sensori PIR ha VCC, GND e OUT a 3 pin. VCC e GND servono ad alimentare il modulo (tensione di esercizio: DC 5V a 20V). Il pin OUTPUT è quello che comunica con il microcontrollore inviando un impulso digitale alto (3.3v) quando viene rilevato un movimento e digitale basso (0v) quando non viene rilevato alcun movimento. I pin-out possono variare tra i moduli, quindi controlla sempre tre volte i pin-out.

- Il BISS0001 o il "Micro Power PIR Motion Detector IC" riceve l'uscita dal sensore e dopo aver eseguito alcune elaborazioni minori produce l'uscita digitale.

- Il modulo dispone di due potenziometri uno per regolare la sensibilità (che arriva fino a 7m) e l'altro per regolare il tempo per il quale il segnale di uscita deve rimanere alto quando viene rilevato un oggetto (va da 0,3s a 5 min).

- Ci sono altri 3 pin su questo modulo con un ponticello tra di loro per selezionare le modalità di trigger.

Il primo è chiamato "trigger non ripetibile" - questo si abbassa non appena il tempo di ritardo è terminato.

Il secondo è chiamato "trigger ripetibile" - rimane alto finché l'oggetto è nelle vicinanze e si spegne una volta che l'oggetto è sparito e il ritardo è finito. Userò questa modalità per questo progetto.

Se desideri eseguire un test rapido prima di procedere con questo tutorial, segui i passaggi seguenti.

Un test è anche una buona idea per testare l'intervallo e la durata del rilevamento.

Passaggio 4: connessione senza Arduino

- Collega il VCC al binario +5v della breadboard

- Collegare il GND al binario -ve

- Collegare il LED insieme a una resistenza da 220 ohm al pin OUT del sensore

Ora, quando il sensore rileva un movimento, il pin di uscita diventa "alto" e il LED si accende. Spostati avanti e indietro per scoprire il rilevamento della portata. Quindi per testare la durata cammina davanti al sensore e poi allontanati e usa un cronometro per scoprire per quanto tempo il LED è rimasto acceso. È possibile regolare il tempo o la sensibilità regolando i POT sulla scheda.

Passaggio 5: connessione con Arduino

Ora, per fare lo stesso con Arduino, collega il VCC del sensore PIR al pin 5v di Arduino.

Quindi collegare il pin OUTput a D13 e GND al pin Ground dell'Arduino. Ora, collega il LED insieme a un resistore da 220 ohm al pin D2 dell'Arduino. Questo è tutto, ora devi solo caricare il codice e testare se tutto funziona come dovrebbe. È possibile sostituire il LED con un Buzzer (per generare un allarme quando viene rilevato un oggetto) o un Relè per pilotare un circuito ad alta tensione.

Per saperne di più sui relè, dai un'occhiata al mio tutorial numero 4 - "Guidare un relè con un Arduino".

www.instructables.com/id/Driving-a-Relay-W…

Passaggio 6: codice

Il codice è molto semplice

* Inizia definendo il numero di pin 2 e 13 rispettivamente come pin LED e pin PIR

* Quindi dobbiamo definire le modalità dei pin. Pin LED come pin OUTPUT e pin PIR come pin INPUT

* Successivamente abbiamo bisogno di leggere il valore del pin PIR e vedere se è ALTO

* Se il valore è ALTO, accendere il LED altrimenti spegnerlo

Passaggio 7: aree di applicazione dei sensori PIR

I sensori PIR possono essere utilizzati per:

* Automatizza l'apertura e la chiusura delle porte

* Automatizza tutte le luci esterne

* Automatizza le luci del seminterrato, del giardino o dei parcheggi coperti

* Automatizza le luci della hall dell'ascensore o delle scale comuni

* Rileva la presenza di persone e lancia un allarme

* Crea un sistema di automazione e sicurezza per la casa intelligente e molto altro ancora…

Passaggio 8: dimostrazione

Quindi, questa è la mia configurazione per il test del sensore PIR. Il sensore è collegato alla breadboard ed è seduto sul tavolo. Essendo davanti al sensore il led è acceso.

Ora, facciamo un test veloce. Attualmente, il sensore è in stato di inattività. Camminerò davanti ad esso per attivare il sensore. Tada, il led si è appena acceso dopo aver rilevato la mia presenza. La luce rimane accesa finché sono in prossimità dei sensori. OK, andiamo via e avviamo il cronometro per vedere se si spegne dopo 5 secondi. Successo, tutto ha funzionato come volevo.

Grazie ancora per aver guardato questo video! Spero che ti aiuti. Se vuoi supportarmi, puoi iscriverti al mio canale e guardare gli altri miei video. Grazie, di nuovo nel mio prossimo video.