Андрей Смирнов
Время чтения: ~19 мин.
Просмотров: 1

Подключение датчика движения к ардуино

Что такое Ардуино

Фирма Arduino Software выпускает различные модели микропроцессоров и других электронных устройств. Однако, если в разговоре упоминается об Ардуино, в виду чаще всего имеется микрокомпьютер Arduino Uno. Это небольшая плата, на которой установлен процессор и электронные компоненты. По своим функциональным возможностям это устройство близко к материнским платам компьютеров, хоть и с урезанными возможностями.

Специфической особенностью микроконтроллера Ардуино является удачное сочетание простоты и большого функционального потенциала. Arduino Uno изначально создавался для широкого использования и может быть вполне успешно освоен людьми со слабой подготовкой. При этом, для опытных компьютерщиков это устройство предоставляет массу возможностей, позволяет создавать сложные системы управления различными процессами.

Где используются

Микропроцессоры Ардуино уже успели стать незаменимыми во множестве систем и комплексов:

  • управление различными датчиками;
  • мультитестеры;
  • квадрокоптеры;
  • светофоры;
  • системы умного дома;
  • робототехнические системы;
  • вентиляционные комплексы;
  • охранные системы;
  • метеорологические системы и так далее.

Этот список нельзя назвать исчерпывающим, поскольку новые устройства под управлением Ардуино появляются практически ежедневно.

Инфракрасный датчик движения Ардуино можно использовать не только в управляющих, технологических или охранных комплексах. Датчики движения встречаются в устройствах декоративного, развивающего или информационного характера:

  • игрушки;
  • оснащение предметов или аттракционов в квест-румах;
  • интерактивные арт-инсталляции и так далее.

Единственным ограничением является необходимость составления специальных программ для микропроцессора. Они закачиваются в него с обычного компьютера через интерфейс USB, для чего надо предварительно написать код. Это доступно только программистам, владеющим языком С++. Однако, в сети немало готовых программ для Ардуино, которые можно использовать для решения разных задач.

Пример программы

Простейший скетч для датчика движения Ардуино выглядит следующим образом:

Текст скетча можно скачать здесь: здесь

Это самая простая программа, которая плохо подходит для выполнения практических задач. Чаще всего ее используют для тестирования датчиков и проверки их работоспособности. Основным недостатком этого скетча является отсутствие возможности определить количество и размер регистрируемых объектов, что будет приводить к ложным срабатываниям. Для практического использования составляют более сложные скетчи, которые включают увеличенное количество команд (строк кода).

Особенности конструкции инфракрасного PIR датчика

Инфракрасный датчик движения (PIR-датчик) предназначен для регистрации теплового (инфракрасного) излучения предметов, находящихся в рабочей зоне устройства. Основная особенность его конструкции заключается в отсутствии самостоятельного излучения. Датчик движения Arduino лишь реагирует на внешнее излучение, анализируя полученные величины и подавая сигналы на управляющее устройство. Примечательно, что это устройство может выполнять и другие задачи, работая как датчик расстояния или детектор температуры. Существует масса вариантов конструкции, выпускаются различные модели подобных датчиков. Однако, несмотря на внешние различия, все они действуют на едином принципе.

Конструкция

Основным элементом датчика являются высокочувствительные пироэлектрические элементы (сенсоры, пироприемники, пиродетекторы). Они принимают инфракрасное излучение, которое фокусируется с помощью линзы Френеля. В наиболее эффективных моделях датчиков используется два подобных элемента. Если в помещении нет движущихся излучающих объектов, сигналы с обоих сенсоров будут одинаковыми. При любых изменениях появится разница сигналов, так как объект в любом случае сначала будет регистрироваться одним элементом, затем вторым. Если показания обоих пироприемников начинают отличаться друг от друга, значит, в рабочей зоне датчика возникло движение.

Использование двух первичных датчиков позволяет увеличить чувствительность устройства, регистрировать перемещения объектов с разной температурой. Регистрируется совсем незначительная разница показаний обоих сенсоров, что позволяет управлять сложными и тонкими процессами.

Кроме сенсоров, конструкцию датчика составляет фокусирующая линза, детали (микросхема) электронной развязки и контактная группа. На нее подается питание, здесь же имеется управляющий и сигнальный электроды.

Особенности фокусирующей линзы

Конструкция пироэлектрического элемента не позволяет ему принимать инфракрасное излучение с достаточной эффективностью. Для концентрации потока тепловых лучей используется специальная линза. Существует два варианта конструкции:

Линза ФренеляОт обычных линз она отличается более плоской, компактной формой. Поверхность такой линзы разделена на участки, обеспечивающие фокусировку лучей в заданной точке. Эффективность линзы Френеля не уступает традиционным видам, но габариты значительно меньше

Это важно для датчиков, использующихся в технологических линиях, или предназначенных для скрытого монтажа.
Сферическая выпуклая линза.Вся поверхность этой линзы разделена на отдельные сегменты, являющиеся самостоятельными линзами. Такая конструкция увеличивает угол охвата датчика, позволяя с одинаковой эффективностью принимать ИК поток с разных направлений.

Большей популярностью пользуются ПИР-датчики со сферическими линзами, например, модуль HC-SR501. Они способны охватить наибольшее пространство, обеспечить максимальный сектор обзора. Однако, модели с плоскими линзами также пользуются спросом.

Где используется

Инфракрасные ПИР-датчики активно используются в разных сферах деятельности:

  • технологические линии или установки;
  • охранные системы;
  • бытовые комплексы, системы умного дома и тому подобное.

ИК датчик подобного типа не создает никакого излучения. Он не может ставить помехи другой чувствительной аппаратуре или оказывать вредное воздействие живым организмам. Благодаря этому, его применение постоянно расширяется. Работа в связке с микропроцессором Ардуино значительно расширяет область применения датчиков, далеко выводя их из привычных рабочих рамок. Появляется возможность увеличения функционала путем подключения фоторезисторов, термисторов и других дополнений. При этом, сами датчики являются вполне самостоятельными устройствами и могут подключаться не только на Ардуино. Существует масса альтернативных вариантов, использующихся в различных областях техники, системах наблюдения и управления. Однако, особенности и преимущества Ардуино делают его наиболее предпочтительным образцом управляющего устройства.

Подключение

Датчик света будет правильно работать в системе Ардуино только при правильном подключении. Для того чтобы выполнить эту работу самостоятельно необходимо подготовить:

  • Датчик освещенности для системы Ардуино.
  • Плату Ардуино (Nano, Uno, Mega).
  • Любой подходящий по напряжению светодиод.
  • Беспаечную плату-макет.
  • Провода для подключения.

Когда все необходимое будет приготовлено необходимо соединить выход 5v платы Ардуино с соответствующим разъемом устройства. Затем подключается аналогичным образом «земля» (контакт GND). Выход S датчика соединяется с pin2 основной платы.

Если элемент был правильно подключен, то при изменении освещенности электрическое напряжение на выходе S будет изменяться в пределах от 0 до 5 Вольт. Цифровой датчик, в свою очередь, будет преобразовывать этот показатель в диапазон значений от 0 до 1024, для дальнейшего вывода к устройствам отображения информации.

Светодиод подключают к 13 пину платы Ардуино, как при использовании аналоговых, так и цифровых устройств. Если в конструкции устройства имеется подстроечный резистор, то с его помощью можно регулировать чувствительность рабочего элемента в широких пределах.

Дистанционный термометр PIR

Реализованы конструкции, в которых схема PIR измеряет температуру удаленного объекта. В такой схеме используется недифференциальный выход PIR. Выходной сигнал оценивается согласно калибровке для ИК-спектра конкретного типа наблюдаемого вещества. Таким образом, относительно точные и точные измерения температуры могут быть получены удаленно. Без калибровки по типу наблюдаемого материала устройство PIR-термометра может измерять изменения в ИК-излучении, которые напрямую соответствуют изменениям температуры, но фактические значения температуры не могут быть рассчитаны.

1Описание и принцип действия ИК датчика препятствий

Инфракрасное (ИК) или infrared (IR) излучение – это невидимое человеческим глазом электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 0,7 до 2000 мкм. Вокруг нас существуют огромное количество объектов, которые излучают в данном диапазоне. Его иногда называют «тепловое излучение», т.к. все тёплые предметы генерируют ИК излучение.

Длины волн разных типов электромагнитного излучения

Модули на основе ИК излучения используются, в основном, как детекторы препятствий для различного рода электронных устройств, начиная от роботов и заканчивая «умным домом». Они позволяют обнаруживать препятствия на расстоянии от нескольких сантиметров до десятков сантиметров. Расстояние до препятствия при этом определить с помощью ИК-сенсора невозможно.

Если оснастить, для примера, своего робота несколькими такими ИК модулями, можно определять направление приближения препятствия и менять траекторию движения робота в нужном направлении.

Модуль сенсора обычно имеет излучатель (светодиод) и детектор (фотодиод) в инфракрасном диапазоне. Инфракрасный светодиод излучает в пространство ИК излучение. Приёмник улавливает отражённое от препятствий излучение и при определённой интенсивности отражённого излучения происходит срабатывание. Чтобы защититься от видимого излучения, фотодиод имеет светофильтр (он выглядит почти чёрным), который пропускает только волны в инфракрасном диапазоне. Разные поверхности по-разному отражают ИК излучение, из-за чего дистанция срабатывания для разных препятствий будет отличаться. Выглядеть ИК модуль может, например, вот так:

Модуль с ИК излучателем и ИК приёмником

Когда перед сенсором нет препятствия, на выходе OUT модуля напряжение логической единицы. Когда сенсор детектирует отражённое от препятствия ИК излучение, на выходе модуля напряжение становится равным нулю, и загорается зелёный светодиод модуля.

Помимо инфракрасного свето- и фотодиода важная часть модуля – это компаратор LM393 (скачать техническое описание на LM393 можно в конце статьи). С помощью компаратора сенсор сравнивает интенсивность отражённого излучения с некоторым заданным порогом и устанавливает «1» или «0» на выходе. Потенциометр позволяет задать порог срабатывания ИК датчика (и, соответственно, дистанцию до препятствия).

Ардуино и адресная светодиодная лента

Этот проект – простой способ начать работу, но идеи, которые он охватывает, могут быть расширены для действительно эффектного освещения. С помощью всего лишь нескольких компонентов вы можете создать свой собственный восход солнца. Если у вас есть стартовый комплект с Arduino, вы можете использовать любую кнопку или датчик для запуска светодиодов при входе в комнату, например:

Теперь, когда мы рассмотрели схему с обычной светодиодной лентой, перейдем к адресным светодиодным лентам  SPI RGB лента.

Светодиодная лента Ардуино – Яркие идеи.

Эти ленты требуют меньшего количества компонентов для запуска, и есть некоторая свобода в отношении именно того, какие значения компонентов вы можете использовать. Конденсатор в этой цепи гарантирует, что светодиоды 5v получают постоянный источник питания. Резистор становится гарантом того, что сигнал данных, полученный от Arduino, не загружен всяческими помехами.

Вам понадобится:

● Светодиодная лента 5v WS2811/12/12B; Все три модели имеют встроенные микросхемы и работают одинаково.

● 1 x Arduino Uno или аналогичная совместимая плата;

● 1 x резистор 220-440 Ом;

● 1 x конденсатор microFarad 100-1000 (все, что между этими двумя значениями, отлично подойдет);

● Макет и монтажные провода;

● Блок питания 5 В.

Настройте схему, как показано на рисунке:

Обратите внимание, что конденсатор должен быть правильной ориентации. Вы можете понять, какая сторона прикрепляется к рейке земля, ища знак минуса (-) на корпусе конденсатора

На этот раз мы задействуем Arduino, используя источник питания 5 В. Это позволит устройству работать автономно

Вы можете понять, какая сторона прикрепляется к рейке земля, ища знак минуса (-) на корпусе конденсатора. На этот раз мы задействуем Arduino, используя источник питания 5 В. Это позволит устройству работать автономно.

Во-первых, убедитесь, что ваша плата может работать с 5 В, прежде чем присоединить ее к источнику питания. Почти все платы работают на 5V через USB-порт, но штыри питания на некоторых могут иногда пропускать регуляторы напряжения и превращать их в поджаренные тосты.

Кроме того, рекомендуется убедиться, что несколько отдельных источников питания не подключены к Arduino – отсоединяйте USB-кабель всякий раз, когда используете внешний источник питания.

Светодиодная лента Ардуино – Бегущий огонь или световая волна

Чтобы безопасно запрограммировать нашу плату, отсоедините линию VIN от линии электропередач. Вы подключите ее позже обратно.

Присоедините свой Arduino к компьютеру и откройте Arduino IDE. Убедитесь, что у вас правильный номер платы и порта, выбранный в меню «Сервис»> «Сервис и инструменты»> «Порт».

Мы будем использовать библиотеку FastLED для тестирования нашей установки. Вы можете добавить библиотеку, нажав на Эскиз> Включить библиотеку> Управление библиотеками и поиск FastLED. Нажмите «Установить», и библиотека будет добавлена в среду IDE.

В разделе «Файл»> «Примеры»> «FastLED» выберите эскиз DemoReel100. В этом эскизе задействованы различные эффекты, которые можно сделать с помощью светодиодных полос WS2812, и невероятно легко настроить.

Все, что вам нужно изменить, — это переменная DATA_PIN, чтобы она соответствовала значку 13 и переменной NUM_LEDS для определения количества светодиодов, находящихся в полосе, которую вы используете. В этом случае я применяю только небольшую линию из 10 светодиодов, вырезанных из более длинной полосы.

Используйте большее количество для красивейшего светового шоу!

Загрузите эскиз на свою плату, отсоедините USB-кабель и включите источник питания 5 В.

Наконец, подключите VIN Arduino к линии электропередач и наслаждайтесь представлением.

Светодиодная лента Ардуино – Безграничные возможности

Демо-эскиз демонстрирует некоторые из многих возможных комбинаций эффектов, которые могут быть достигнуты с помощью светодиодных лент. Наряду с тем, что они являются украшением интерьера, их также можно использовать для практических целей. Хорошим проектом будет создание вашей собственной атмосферы для медиацентра или рабочего места.
Хотя эти полосы определенно функциональнее, чем SMD5050, пока не списывайте со счетов стандартные 12-вольтовые светодиодные полосы. Они являются непревзойденными с точки зрения цены. Плюсом будет то, что существует огромное количество приложений для светодиодных лент.

Учиться работать со светодиодными лентами — хороший способ познакомиться с базовым программированием на Arduino, но лучший способ учиться — изменять коды. Побалуйтесь с приведенным выше кодом и посмотрите, что вы можете сделать! Если все это слишком сложно для вас, подумайте о проектах Arduino для начинающих.

Отладка

Отладочные сообщения выводятся в виртуальный COM на 250kbod. Нужно замкнуть на землю D12, чтобы отключить детекцию подключенного USB (чтобы устройство продолжало работу в нормальном режиме). Конфигурирование через утилиту продолжит работать нормально.

Общие сведения

Любой человек или животное с температурой выше нуля испускает тепловую энергию в виде излучения. Это излучение не видно человеческому глазу, потому что оно излучается на инфракрасных волн, ниже спектра, который люди могут видеть. Измерение этой энергии, не то же самое, что измерять температуру. Так как температура зависит от теплопроводности, поэтому, когда человек входит в комнату, он не может мгновенно изменить температуру в помещении. Однако есть уникальная инфракрасное излучение из-за температуры тела и которую ищет PIR датчик.
Принцип работы инфракрасного датчика движения HC-SR501 прост, при включении, датчик настраивается на «Нормальную» инфракрасное излучение в пределах своей зоны обнаружения. Затем он ищет изменения, например человек прошел или переместился в пределах контролируемой зоны. Для определения инфракрасного излечение детектор использует пироэлектрический датчик. Это устройство, которое генерирует электрический ток в ответ на прием инфракрасного излучения. Поскольку датчик не излучает сигнал (например, ранее упомянутый ультразвуковой датчик), его наказывают «пассивным». Когда обнаружено изменение, датчик HC-SR501 изменяет выходной сигнал.

Для повышения чувствительности и эффективности датчика HC-SR501 используется метод фокусировки инфракрасного излечения на устройство, достигается, это с помощью «Линзы Френеля». Линза выполнен из пластика и выполнена в виде купола и фактически состоит из нескольких небольших линз Френеля. Хоть пластик и полупрозрачен для человека, но на самом деле полностью прозрачен для инфракрасного света, поэтому он также служит в качестве фильтра.

HC-SR501 — недорогой датчик PIR, который полностью автономный, способный работать сам по себе или в сопряжении с микроконтроллером. Датчик имеет регулировку чувствительности, которая позволяет определять движение от 3 до 7 метров, а его выход можно настроить так, чтобы он оставался высоким в течение времени от 3 секунд до 5 минут. Так же, датчике имеет встроенный стабилизатор напряжения, поэтому он может питаться от постоянного напряжения от 4,5 до 20 вольт и потребляет небольшое количество тока. HC-SR501 имеет 3-контактный разъем, назначение следующие:

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.►  — 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.

Датчик движения

Чтобы понять, что собой представляют микроволновые датчики движения, необходимо разобраться с тем, что это вообще за устройства.Датчик движения любого типа, не только микроволнового, является специальным устройством, в которое вмонтирован сенсор. Благодаря сенсору прибор способен оценивать контролируемое пространство по определенному параметру. При этом такой датчик должен подключаться к другим электроприборам: звуковыми сигнализациями или осветительным приборам. В первой ситуации при срабатывании датчика будет включаться звуковой сигнал (сирена). Такая система сегодня активно используется в охранных системах на производствах, офисах или домах. Во втором случае, когда прибор подсоединён к светильнику, происходит включение освещения.

Рабочий датчик

Как видно из названия, такие устройства способны отслеживать появление движения в контролируемой зоне. При обнаружении движения прибор действует по заложенному в нем алгоритму: подает напряжение на контакты или размыкает их.
Внешне такие изделия имеют вид небольшой коробочки, которую следует установить вблизи осветительных приборов. Именно в системе освещения наиболее часто используются датчики движения. Но сфера применения подобного рода продукции достаточно обширна:

как элемент охранной системы.

Такого рода изделия часто можно встретить в частных домах, на различных промышленных предприятиях, офисах, а также улицах.
Обратите внимание! Установка такого рода аппаратуры эффективна и необходима в тех помещениях, в которых люди не находятся длительный период времени. Поэтому датчики, реагирующие на движение, чаще всего ставят в коридорах, лестничных проемах, подъездах, верандах, крыльце и т.д

Освещение двора

Отдельно стоит отметить, что ночная подсветка улиц организовывается именно с применением датчиков движения. Это позволяет минимизировать затраты на электроэнергию, так как свет будет включаться только при наличии в контролируемой прибором области движения.

Датчик движения Ардуино, схемы, подключение.

Датчик движения можно подключить по разному, в зависимости от  конечной нагрузки. Если вам нужно подключить на выходе электролампу на 220 Вольт то можно использовать  реле или симистор, если светодиодную ленту или электромотор постоянного тока, то вам подойдёт транзистор.  

Схемы подключения датчика движения hc sr501       

1. С использованием модуля реле   Если вам надо подключить к датчику какую-нибудь нагрузку, например эл. лампу на 220 Вольт или включить вентилятор, эл. мотор и т.д. то для этого удобно использовать реле. В наших примерах мы будем использовать реле на 5 Вольт. Включение реле осуществляется подачей на вход 0(Low), а выключение +5 вольт(High). Выходной ток с датчика HC SR501  <60uA. Этого хватит для включения светодиода, но для управления катушкой электромагнита реле его мало. Потребляемый ток реле 30 мА — 40 мА и для того чтобы реле работало стабильно мы применяем электронный ключ на NPN транзисторе BC337. На базу транзистора мы подаём напряжение 3,3 Вольта с выхода датчика. Этого хватит для того чтобы транзистор открылся и на реле начал поступать ток напрямую от источника питания.

Проверить работоспособность датчика можно подсоединив к нему светодиод и подав питание. Что бы светодиод не сгорел его надо подключать через токоограничивающее сопротивление 150-320 Ом.

Схема на плате прототипирования.Пример сборки можно посмотреть на yuotube. 

Так же выкладываю электрическую схему, вариант платы сделанные в программе DipTrace.

Если будут желающие, я сделаю пару уроков как пользоваться этой программой.

2. С использованием  MOSFET транзистора IRL8113

Если вам надо подключить светодиодную ленту для подсветки, скажем потолка или ступеней лестницы, или небольшой электромотор постоянного тока, тогда можно использовать транзистор. Параметры транзистора можно посмотреть здесь, а можно и купить.

3. с помощью оптопары

4. с транзистором

Сборка устройства

Себестоимость деталей устройства на момент публикации этой статьи составляет примерно 1000-1200 рублей (без учета заказа платы).

Для удобства сборки и надежности в эксплуатации лучше заказать плату. Китайские друзья с известного сайта предлагают сделать 10 штук с доставкой за ~$7, а иногда и меньше. Но всегда можно собрать и на макетке, как я и поступил с первым прототипом:

Прототип.

Arduino и совместимые модули были заказаны с aliexpress. Понадобятся:

  • Arduino Pro Mini 3.3v 8MHz (5v 16MHz is also acceptable, but requires different firmware);
  • MH-SR602 MINI Motion Sensor;
  • SIM800C(L) GSM Module;
  • CP2102 MICRO USB to UART TTL Module;
  • DS3231 RTC Module For Raspberry Pi;
  • 3 AA battery holder With ON OFF Switch;
  • различная рассыпуха (резисторы, конденсаторы, зуммер и поч.).

В списке специально указаны названия, дающие нужный результат при вводе в поиск.

Схема устройства
Для снижения энергопотребления с платы Arduino нужно обязательно удалить резистор светодиода питания и регулятор напряжения. Проект платы сделан в Ki-CAD.

KY-009, модуль RGB SMD светодиода

Модуль RGB SMD светодиода

 Заменяется на модуль 2020 или 5050 RGB SMD. Стоимость начинается от 1 р за штуку, высылается правда большими партиями, но если поискать то можно найти и поштучно, сам же модуль от 50 р.
 Довольно привлекательный модуль для начинающих. Позволяет работать с RGB матрицей и получать буквально все цвета светового спектра используя ШИМ выходы контроллера. Поставляется БЕЗ токоограничивающих резисторов, поэтому при установке не забудьте их установить. Возможно заменить на обычный RGB светодиод, все зависит от предназначения и места установки. Недостаток- занимает сразу 3 ШИМ выхода микроконтроллера для полноценной работы. Достоинства- можно визуализировать процесс переключением цветов светодиода. Например: зеленый- работа, красный- остановка или аварийный стоп, синий- настройка и т.д. Кроме того в устройствах с температурными датчиками можно визуализировать степень нагрева термоэлемента. Т.е. чем большую температуру имеет датчик тем «краснее» светодиод и наоборот, чем холоднее- тем «синее».

KY-013, аналоговый термодатчик

Модуль аналогового термодатчика

 Такой же терморезистор стоит от 3 р, в составе модуля- от 50 р
 За таким красивым названием кроется обыкновенный терморезистор! Опять же практически любые датчики изначально являются АНАЛОГЫВЫМИ. Только после соответствующей обработки сигнала они уже становятся ЦИФРОВЫМИ. Но в нашем случае изначально аналоговый датчик. Поэтому подключать его нужно к АНАЛОГОВЫМ входам ARDUINO. Диапазон рабочей температуры датчика -55…125 °C, т.е. на 1 бит 10 битного преобразования приходится (125+55)/1024= 0,17578125 градуса Цельсия ,что позволяет довольно точно измерять температуру. Кроме того датчик имеет малые размеры что позволяет снизить инерционность при измерении. Т.е. чем меньше датчик тем меньше нужно времени для достижения им температуры окружающей среды. Применяется, как и понятно из описания, для измерения температуры.

Приложения

Датчики тепла

Очень небольшие изменения температуры могут вызвать пироэлектрический потенциал. Пассивные инфракрасные датчики часто конструируются на основе пироэлектрических материалов, поскольку тепла человека или животного на расстоянии нескольких футов достаточно для генерации напряжения.

Выработка энергии

Пироэлектрик можно многократно нагревать и охлаждать (аналогично тепловому двигателю ) для выработки полезной электроэнергии. Одна группа подсчитала, что пироэлектрик в цикле Эрикссона может достигать 50% эффективности Карно , в то время как другое исследование обнаружило материал, который теоретически может достигать 84-92% эффективности Карно (эти значения эффективности относятся к самому пироэлектрику, игнорируя потери от нагрева и охлаждения подложки , другие потери теплопередачи и все другие потери в других местах системы). Возможные преимущества пироэлектрических генераторов для выработки электроэнергии (по сравнению с обычным тепловым двигателем и электрическим генератором ) включают: потенциально более низкие рабочие температуры , менее громоздкое оборудование и меньшее количество движущихся частей. Хотя на такое устройство было подано несколько патентов, похоже, что такие генераторы не приблизились к коммерциализации.

Термоядерная реакция

Пироэлектрические материалы использовались для создания больших электрических полей, необходимых для управления ионами дейтерия в процессе ядерного синтеза . Это известно как пироэлектрический синтез .

BISS0001

Пироэлектрический датчик подключен к микросхеме BISS0001, которая реализует обработку сигнала с датчика и устанавливает соответствующий уровень на выходе модуля.

Что дальше

В планах (когда-нибудь):

  • спроектировать и напечатать корпус;
  • подключить ESP-01 для конфигурации и просмотра логов через браузер с телефона.

Работа инфракрасного датчика движения

Смысл работы PIR-датчика заключается в том, что он улавливает инфракрасное тепловое излучение. Все из живых существ излучают небольшой уровень радиации. Чем выше температура, тем выше излучение. Но нам не требуется большая температура, смысл в том, чтобы просто уловить присутствие объекта в радиусе 6 метров.

Датчик состоит из двух частей. Если одна половина поймает наибольший уровень излучения, то на выходе даёт единицу (С высоким уровнем сигнала 3В). Датчик с дискретным сигналом.

Внутренности датчика состоят из чувствительного элемента (колбы с прямоугольным кристаллом в центре) и остальных частей схемы (чипы, резисторы, предохранители, конденсаторы).

Рабочее питание данного датчика 5-9 В.

Шильдик имеет при себе три вывода:

GND— питание
OUTдискретный сигнал
VCC+ 5 В питание
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации