Funktionsweise des PIR-Sensors und Verwendung mit Arduino

In diesem Arduino-Tutorial lernen wir, wie ein PIR-Sensor funktioniert und wie man ihn mit dem Arduino-Board zur Bewegungserkennung verwendet. Sie können sich das folgende Video ansehen oder das schriftliche Tutorial unten lesen.

Wie es funktioniert

Lassen Sie uns zunächst das Funktionsprinzip erklären. Das Modul besteht eigentlich aus einem pyroelektrischen Sensor, der Energie erzeugt, wenn er Hitze ausgesetzt wird.

Das heißt, wenn ein menschlicher oder tierischer Körper in die Reichweite des Sensors gelangt, erkennt dieser eine Bewegung, da der menschliche oder tierische Körper Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung abgibt. Daher kommt auch der Name des Sensors, ein Passiv-Infrarot-Sensor. Und der Begriff „passiv“ bedeutet, dass der Sensor keine Energie für Erkennungszwecke verwendet, er funktioniert einfach, indem er die von den anderen Objekten abgegebene Energie erkennt.

Das Modul besteht auch aus einer speziell entwickelten Abdeckung namens Fresnel-Linse, die die Infrarotsignale auf den pyroelektrischen Sensor fokussiert.

Das HC-SR501 PIR-Sensormodul

Das Modul hat nur drei Pins, einen Ground und einen VCC für die Stromversorgung des Moduls und einen Ausgangspin, der einen hohen Logikpegel liefert, wenn ein Objekt erkannt wird. Außerdem hat es zwei Potentiometer. Einer zum Einstellen der Empfindlichkeit des Sensors und der andere zum Einstellen der Zeit, während der das Ausgangssignal hoch bleibt, wenn ein Objekt erkannt wird. Diese Zeit kann von 0,3 Sekunden bis zu 5 Minuten eingestellt werden.

Das Modul hat drei weitere Pins mit einem Jumper zwischen zwei davon. Diese Pins dienen zur Auswahl der Triggermodi. Der erste wird als „nicht wiederholbarer Trigger“ bezeichnet und funktioniert folgendermaßen:Wenn der Sensorausgang hoch ist und die Verzögerungszeit abgelaufen ist, wechselt der Ausgang automatisch von einem hohen auf einen niedrigen Pegel. Der andere Modus namens „Wiederholbarer Trigger“ hält den Ausgang die ganze Zeit hoch, bis sich das erkannte Objekt in der Reichweite des Sensors befindet.

Für dieses Tutorial benötigte Komponenten

Sie können die Komponenten von einer der folgenden Websites beziehen:

HC-SR501 PIR-Sensormodul ……..
5-V-Relaismodul ………………………….
Arduino-Board ……………………………
Steckbrett und Schaltdrähte ………
Kabel, Stecker, Buchse

Schaltplan

Als Beispiel für dieses Tutorial werde ich eine Schaltung erstellen, die eine Hochspannungslampe einschaltet, wenn der Sensor ein Objekt erkennt. Hier sind die Schaltpläne. Der Ausgangspin des Sensors wird mit Pin Nummer 8 auf dem Arduino Board verbunden und wenn ein Objekt erkannt wird, aktiviert Pin Nummer 7 das Relaismodul und die Hochspannungslampe schaltet sich ein.

Weitere Informationen zur Funktionsweise des Relaismoduls finden Sie in meinem Arduino Relay Tutorial. (Denken Sie daran, dass wir in dem Beispiel Hochspannung verwenden, also sollten Sie sehr vorsichtig sein, da ich keine Verantwortung für Ihre Handlungen übernehme)

Quellcode

Hier ist der Arduino-Code für dieses Beispiel. Es ist ganz einfach. Wir müssen nur den PIR-Sensor-Pin als Eingang und den Relais-Pin als Ausgang definieren. Mit der Funktion digitalRead() lesen wir den Ausgang des Sensors und wenn er hoch ist oder wenn ein Objekt erkannt wird, aktiviert er das Relais. Zum Aktivieren des Relaismoduls senden wir ein logisches Low, da der Relaiseingangspin invers arbeitet.

/*     Arduini PIR Motion Sensor Tutorial
 *      
 *  by Dejan Nedelkovski, www.HowToMechatronics.com
 *  
 */
int pirSensor = 8;
int relayInput = 7;

void setup() {
  pinMode(pirSensor, INPUT);
  pinMode(relayInput, OUTPUT);  
}

void loop() {
  int sensorValue = digitalRead(pirSensor);

  if (sensorValue == 1) {
    digitalWrite(relayInput, LOW); // The Relay Input works Inversly
  }
}

Codesprache:Arduino (arduino)

Die Demonstration des Beispiels ist am Ende des oben angehängten Videos zu sehen. Beachten Sie, dass das Sensormodul nach dem Einschalten etwa 20 – 60 Sekunden zum „Aufwärmen“ benötigt, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Wenn Sie jetzt Ihre Hand vor den Sensor halten, aktiviert das Relais die Lampe. Beachten Sie jedoch, dass sich die Lampe selbst dann ausschaltet, wenn Sie Ihre Hand ständig bewegen, nachdem die eingestellte Verzögerungszeit abgelaufen ist, da sich der PIR-Sensor im Modus „nicht wiederholbarer Auslöser“ befindet. Wenn Sie den Sensor mit dem Jumper auf den Modus „Wiederholbarer Trigger“ umstellen und die Hand ständig bewegen, bleibt die Lampe ebenfalls konstant und erlischt, nachdem die Bewegung weg ist und die eingestellte Verzögerungszeit abgelaufen ist.

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