معرفی سنسور PIR چگونگی کار و آموزش راه اندازی با برد آردوینو

ماژول تشخیص حرکت hc-sr501 یک ماژول PIR مادون قرمز است. این ماژول سنسور راه پله هم نام دارد. مناسب تشخیص حرکت انسان است. این ماژول با کمک یک کلاهک که بر روی آن قرار دارد کلیه اواج فروسرخ را بر روی سنسور خود متمرکز میکند.سنسور PIR که مخفف شده عبارت Passive Infra Red به معنی تاثیر پذیر از نور مادون قرمز می باشد. به عبارتی اساس کار این سنسور بر اساس تشخیص نور مادون قرمز است. در اثر حرارت بدن این نور توسط سنسور PIR قابل تشخیص است. از این رو در سیستم های حفاظتی و امنیتی از سنسورهای PIR جهت تشخیص حرکت استفاده می‌کنند. خروجی این ماژول به صورت  ۰ و ۳٫۳ ولت TTL است و میتواند به طور مستقیم به میکروکنترلر یا آردوینو متصل شود وحرکت را تشخیص دهد. در ادامه راه اندازی و شناخت سنسور PIR با مرجع تخصص الکترونیک، دیجی اسپارک همراه باشید.

سنسور PIR تشخیص حرکت چیست؟

سنسور تشخیص حرکت PIR (Passive Infrared) با نام HCSR501 یک سنسور حرکت بر اساس اصول تشخیص تغییرات در تابش مادون قرمز غیرفعال (Infrared) است. این سنسور برای تشخیص حرکت انسان در محیط‌های داخلی استفاده می‌شود و در سیستم‌های امنیتی، سیستم‌های روشنایی خودکار و سایر دستگاه‌های الکترونیکی که نیاز به تشخیص حرکت دارند، استفاده می‌شود.سنسور PIR تشخیص حرکت امواج مادو قرمز که از اجسام مختلف ساطع می‌شود را دریافت می‌کند. سنسور مادون قرمز pir دارای یک کلاهک شفاف پلاستیکی است که دقت و زاویه دید سنسور را افزایش می‌دهد. این کلاهک کمک می‌کند که امواج مادون قرمز محیط دقیق‌تر توسط ماژول دریافت شوند.

سنسور PIR دارای دو مد کارای No Reset , Auto Reset است که با لحیم کردن پد L به پد وسط در حالت No reset و با لحیم کردن پد H به پد وسط در حالت Auto reset قرار می‌گیرد. برای تنظیم کردن ماژول تشخیص حرکت PIR hc sr501 ابتدا می‌بایست این ماژول را در محیطی بدون حرکت به مدت ۱۰ الی ۶۰ ثانیه قرار دهیم. به وسیله‌ی پتانسیومتر sx میتوان فاصله‌ی قابل تشخیص توسط ماژول را تعیین کرد. حدودا برابر ۳ الی ۷ متر است. به وسیله‌ی پتانسیومتر tx می‌توان زمان high بودن خروجی را بین ۵ الی ۲۰۰ ثانیه تنظیم نمود. زاویه تشخیص سنسور PIR در حدود ۱۲۰ درجه است.

روش کار سنسور PIR

سنسور تشخیص حرکت PIR HCSR501 بر اساس اصول تشخیص تغییرات در تابش مادون قرمز غیرفعال (Infrared) عمل می‌کند.سنسور HCSR501 دارای دو حسگر مادون قرمز است که به صورت دو جفت قرار داده شده‌اند. این حسگرها تابش مادون قرمز غیرقابل مشاهده را تشخیص می‌دهند.هنگامی که یک جسم (مانند انسان) در محدوده دید حسگرها حرکت می‌کند، تابش مادون قرمز توسط حسگرها آشکارسازی می‌شود. تغییرات در تابش مادون قرمز باعث تغییر در الکتریکی شدن حسگرها می‌شود.

پس از آشکارسازی تغییرات در تابش مادون قرمز، سنسور HCSR501 وضعیت خروجی خود را تغییر می‌دهد. خروجی سنسور به صورت یک سیگنال دیجیتال با مقادیر HIGH و LOW است. بعد از تشخیص حرکت، سنسور HCSR501 یک زمان تاخیر (قابل تنظیم) دارد. در طول این زمان، خروجی سنسور در وضعیت HIGH باقی می‌ماند. این زمان تاخیر با چرخاندن پتانسیومتر مربوطه تنظیم می‌شود. بعد از پایان زمان تاخیر، خروجی سنسور به وضعیت LOW بازمی‌گردد. اگر در این زمان دوباره تغییرات در تابش مادون قرمز تشخیص داده شود، زمان تاخیر مجدداً شروع می‌شود.

به این ترتیب، سنسور HCSR501 با مشاهده تغییرات در تابش مادون قرمز سنسورهای PIR دارای ساختار متفاوتی نسبت به یک سنسور مادون قرمز معمولی یا فتوسل دارند. به دلیل اینکه متغیرهای زیادی در ورودی و خروجی آن‌ها تاثیر گذار هستند، در اصطلاح عامه به آن سنسور سه بعدی هم گفته می‌شود. به تصویر زیر دقت کنید. سنسور PIR روی یک برد قرار گرفته است. در جلوی آن یک لنز قرار دارد. این لنز عملکرد خاصی در کارکرد سنسور ندارد و فقط زاویه دید آن را بیشتر کرده و دقت را بالا می‌برد.

بررسی پایه های سنسور PIR

VCC: این پایه به منبع تغذیه مثبت (بین ۳ تا ۵ ولت) متصل می‌شود. با اتصال این پایه به منبع تغذیه، سنسور به تغذیه الکتریکی مورد نیاز خود می‌رسد.
GND: این پایه به منبع زمین متصل می‌شود و ارتباط الکتریکی سنسور با زمین فراهم می‌شود.
OUT: این پایه خروجی سنسور است. در صورتی که سنسور حرکتی را تشخیص دهد، خروجی را به وضعیت HIGH تغییر می‌دهد. در غیر این صورت، خروجی به وضعیت LOW بازمی‌گردد. شما می‌توانید این پایه را به ورودی میکروکنترلر، آردوینو متصل کنید تا از حرکت تشخیص داده شده توسط سنسور مطلع شوید و عملیات مورد نظر را انجام دهید.
با اتصال صحیح پایه‌های VCC، GND و OUT به منابع تغذیه و دستگاه‌های مورد استفاده، می‌توانید از سنسور تشخیص حرکت PIR HCSR501 بهره ببرید و حرکت‌ها را به صورت دیجیتال تشخیص دهید.

کاربردهای سنسور PIR

این سنسور با توجه به ابعادی که دارد، انتخاب بسیار مناسبی در پروژه‌های مختلف است. سنسور pir قیمت بسیار اقتصادی داشته و مصرف انرژی موثری دارد. از اینرو در سیستم‌های مختلف و دستگاه‌های کاربردی روزمره بسیاری استفاده می‌شود. از جمله در  سیستم نورپردازی هوشمند، سنسور راه پله، ساخت دزد گیر و وسایل امنیتی و هر سیستمی که نیازمند تشخیص انسان در فضای سربسته داشته باشد. در کل سنسور PIR منحصرا برای فضاهای سربسته طراحی شده است. این سنسور هیچ عملکردی در فضای باز نخواهد داشت.

 j

راه اندازی سنسور PIR با آردوینو

مطابق هر سنسور و ماژول دیگری، سنسور PIR مدل hc-sr501 هم دارای یک سری پایه جهت اتصالات است. برای راه اندازی این سنسور به سه پایه نیاز دارید. دو پایه برای تغذیه هستند. که ولتاژ مثبت و منفی ۵ ولت را به آن متصل می‌کنید. پایه سوم همان سیگنال است که فرمان تشخیص حرکت را صادر می‌کند. این پایه میتواند به آردوینو یا دیگر بردهای میکروکنترلر متصل شود. سپس اقدامات بعدی مطابق دستورات نوشته شده در برنامه اجرا شوند. راه اندازی سنسور مادون قرمز pir به دو روش امکان پذیر است.

اتصالات سخت‌افزاری:

• اتصال پایه VCC سنسور به منبع تغذیه ۵ ولت آردوینو.
• اتصال پایه GND سنسور به زمین (GND) آردوینو.
• اتصال پایه OUT سنسور به یک پین ورودی دیجیتال (پین ۲) آردوینو.

اتصالات سنسور PIR

اتصال سنسور تشخیص حرکت PIR به برد های آردوینو و یا سری ESP8266 به صورت زیر است. سنسور pir مدل‌های sr501 و sr505 هر دو به همین صورت قابل اتصال هستند.

برنامه سنسور PIR و برد آردوینو

این نمونه کد از پیشفرض‌های معرفی شده برای آردوینو است. شیوه‌ی کلی برنامه این گونه است که ابتدا ماژول به مدت ۱۰ ثانیه با محیط اطرف خود کالیبره می‌شود. سپس وضعیت پین OUT که به پایه شماره ۲ آردوینو متصل شده است را بررسی می‌کنیم. اگر این پین در وضعیت HIGH قرار گیرد بدین معنی است که حرکتی رخ داده است. برای بررسی این پایه کافیست سریال مانیتور آردوینو را باز کرده و اطلاعات دریافتی را برررسی کنید.

/*
 Arduino with PIR motion sensor
*/

int led = 13; // the pin that the LED is atteched to
int sensor = 2; // the pin that the sensor is atteched to
int state = LOW; // by default, no motion detected
int val = 0; // variable to store the sensor status (value)

void setup() {
 pinMode(led, OUTPUT); // initalize LED as an output
 pinMode(sensor, INPUT); // initialize sensor as an input
 Serial.begin(9600); // initialize serial
}

void loop(){
 val = digitalRead(sensor); // read sensor value
 if (val == HIGH) { // check if the sensor is HIGH
 digitalWrite(led, HIGH); // turn LED ON
 delay(100); // delay 100 milliseconds

 if (state == LOW) {
 Serial.println("Motion detected!");
 state = HIGH; // update variable state to HIGH
 }
 }
 else {
 digitalWrite(led, LOW); // turn LED OFF
 delay(200); // delay 200 milliseconds

 if (state == HIGH){
 Serial.println("Motion stopped!");
 state = LOW; // update variable state to LOW
 }
 }
}

لوازم مورد نیاز

سنسور PIR تشخیص حرکت

برد آردوینو Arduino UNO

دیگر آموزش‌های مرتبط با سنسور PIR

آموزش ساخت چشمی راه پله با آردوینو و سنسور تشخیص حرکت PIR

طراحی و پیاده سازی سنسور راه پله هوشمند بدون آردوینو و برنامه نویسی

طراحی و پیاده سازی سیستم هشدار قطعی برق آسانسور در زمان حضور انسان

پروژه‌ی سیستم تشخیص حرکت انسان با میکروپایتون و رزبری پای پیکو

آموزش ساخت دوربین مخفی امنیتی با برد ESP32-Cam و سنسور PIR

پروژه راه اندازی سنسور PIR با برد رزبری پای پیکو Pico و Thonny Python

طراحی و پیاده سازی سیستم خوش آمدگویی به کمک آردوینو و DFPLAYER

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.