آشنایی با ماژول تشخیص حرکت HC-SR501 از نوع PIR

در این آموزش، نگاهی به معرفی مفصل در خصوص ماژول HC-SR501 خواهیم داشت. HC-SR501 یک سنسور تشخیص حرکت است که از امواج مادون قرمز برای تشخیص یک جسم استفاده می کند. این یک دستگاه کنترل اتوماتیک است و همچنین دارای حساسیت بالا و قابلیت اطمینان بالایی است. در دستگاه‌های کنترلی با حسگری خودکار استفاده می‌شود، یعنی جایی که باید حرکت را تشخیص دهیم. HC-SR501 در پروژه های صنعتی و ساختمان ها برای اهداف امنیتی استفاده می شود. در این مقاله نگاهی به پایه بندی، نحوه کارکرد، پروتکل، شکل مداری آن خواهیم داشت. 

برای دانلود کتابخانه پروتئوس این ماژول روی PIR Sensor Library for Proteus.rarکلیک کنید.

معرفی HC-SR501

HC-SR501 یک سنسور تشخیص حرکت مادون قرمز پسیو (PIR) است.

برای تشخیص اجسام متحرک، به ویژه برای تشخیص حرکت و جابجایی انسان استفاده می شود.

آنها یک جزء حیاتی از امنیت، کنترل خانه، بهره وری انرژی، کنترل خودکار نور و سایر سیستم های مفید را تشکیل می دهند.

ماژول آن همچنین شامل تنظیم تاخیر زمانی و انتخاب ماشه است که امکان تنظیم دقیق برنامه شما را فراهم می کند.

حالا بیایید نگاهی به پین اوت HC-SR501 بیندازیم.

پایه بندی  HC-SR501

HC-SR501 در مجموع سه پایه دارد که عبارتند از:

پایه 1: این پایه Vcc است و برای ولتاژ ورودی استفاده می شود. ولتاژ ورودی آن از 5 ولت تا 12 ولت متغیر است.

پایه 2: پایه OUT خروجی است که به میکروکنترلر متصل می شود.

پایه 3: باید این پایه را به زمین وصل کنیم.

هر موجود زنده ای با دمای بالاتر از صفر مطلق (0 کلوین / 273.15- درجه سانتیگراد) انرژی گرمایی را به شکل تابش مادون قرمز ساطع می کند.

هر چه جسم داغتر باشد تشعشعات بیشتری از خود ساطع می کند. بدن انسان بر اساس الگوی مشابهی کار می کند و انرژی گرمایی ساطع می کند.

سنسور HC-SR 501 برای تشخیص چنین سطحی از تابش مادون قرمز طراحی شده است. این سنسور اساساً از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

یک سنسور پیروالکتریک(Pyroelectric)

یک لنز ویژه به نام لنز فرنل که سیگنال های مادون قرمز را روی سنسور پیروالکتریک متمرکز می کند.

برای درک بهتر اجازه دهید شکل زیر را ببینیم و آن را توضیح دهیم.

سنسور پیروالکتریک دارای دو شکاف مستطیلی است که از موادی ساخته شده است که به اشعه مادون قرمز اجازه عبور از آن را می دهد.

در پشت این دو شکاف، دو الکترود حسگر وجود دارد،

یکی مسئول خروجی مثبت است.

والکترود دوم برای خروجی منفی.

دو الکترود سیم کشی می شوند تا یکدیگر را خنثی کنند. اگر یک نیمه کمتر یا بیشتر تشعشعات مادون قرمز را ببینند، سپس در نیمه دیگر، خروجی بالا یا پایین خواهد رفت.

هنگامی که سنسور بیکار است: اگر هیچ حرکتی در اطراف سنسور وجود نداشته باشد، هر دو شیار مقدار یکسانی از تابش مادون قرمز را تشخیص می دهند و در نتیجه سیگنال خروجی صفر می شود.

وقتی جسم گرمی مانند انسان یا حیوان از کنار آن عبور می کند: اگر شخصی به عنوان حسگر از کنار آن عبور کند، ابتدا نیمی از سنسور را قطع می کند، که باعث تغییر دیفرانسیل مثبت بین دو نیمه می شود. هنگامی که بدن گرم منطقه حسگری را ترک می کند، برعکس اتفاق می افتد، سپس سنسور یک تغییر دیفرانسیل منفی ایجاد می کند. پالس متناظر سیگنال باعث می شود که سنسور پایه خروجی خود را به ولتاژ بالا تنظیم کند.

استفاده از HC-SR501 به عنوان یک واحد مستقل

یکی از دلایلی که HC-SR501 بسیار محبوب است، این واقعیت است که HC-SR 501 یک سنسور بسیار همه کاره است که به تنهایی قادر به کار است.

با استفاده از آن با سایر میکروالکترونیک ها مانند آردوینو می توانید تطبیق پذیری آن را حتی بیشتر گسترش دهید.

اکنون اجازه دهید به تطبیق پذیری آن توسط این شکل مداری نگاهی بیندازیم.

اتصال این مدار بسیار ساده است. ترمینال باتری ها به Vcc و GND سنسور و LED قرمز کوچک از طریق یک مقاومت محدود کننده جریان 220 اهمی به پایه خروجی سنسور متصل می شوند.

هنگامی که سنسور حرکت را تشخیص داد، پایه خروجی سنسور "HIGH" می شود و LED را روشن می کند.

نکته ای که باید به خاطر داشت این است که وقتی مدار را روشن کردید باید 30 تا 60 ثانیه صبر کنید تا با انرژی مادون قرمز در اتاق سازگار شود.

در این مدت LED ممکن است کمی چشمک بزند. تا زمانی که LED خاموش شود صبر کنید و جلوی آن حرکت کنید تا چراغ LED روشن شود.

در سیستم های میکروکنترلری به دلیل اینکه HC-SR501 به عنوان یک سنسور دیجیتال عمل می کند، بنابراین تنها کاری که باید انجام دهیم این است که پایه خروجی سنسور را توسط میکروکنترلر دائماً بخوانیم و ببینیم چه موقع خروجی آن به سمت HIGH یا LOW حرکت کند.

برای درست کار کردن، می خواهید جامپر HC-SR501 را در موقعیت H یعنی (Retriggering) قرار دهید.

ویژگی های HC-SR501

طیف گسترده ای از ولتاژها را می توانیم در ورودی آن اعمال کنیم که از 4 تا 12 ولت متغیر است (5 ولت توصیه می شود).

بهترین ویژگی آن این است که می تواند بین حرکت موجودات زنده و حرکت اجسام تفاوت قایل دهد.

ولتاژ خروجی آن بالا/پایین (3.3 ولت TTL) است.

مسافت 7 متر و ناحیه 110 درجه را پوشش می دهد.

دمای کارکرد آن از 20- درجه تا  80+ درجه سانتیگراد است.

شرح عملکرد HC SR501

هنگامی که فردی تحت مناطق امواج مادون قرمز قرار می گیرد، حسگر آن تغییرات امواج مادون قرمز را تشخیص می دهد و هشدار می دهد. ما می توانیم آن را با توجه به نیازهای خود تنظیم کنیم.

راه اندازی HC-SR501:

هنگامی که تغذیه آن را متصل می کنیم، یک دقیقه برای شروع کار و راه اندازی آن نیاز دارد. در این مدت سنسور به درستی کار نمی کند. در طول این مدت برای اینکه آن به درستی کار کند، به یک مدار یا کنترل کننده نیاز داریم تا این دوره اولیه را در نظر بگیرد.

ناحیه تشخیص HC-SR501:

در یک محدوده مخروطی شکل با زاویه 110 درجه و از 3 تا 7 متر کار می کند.

کاربردهای HC -SR 501

می توان از آن به عنوان حسگر خودکار برای کف راهروها، دستشویی، زیرزمین، ایوان، انبار و گاراژ استفاده کرد.

همچنین می توان از آن در هواکش استفاده کرد.

همچنین می توانیم از آن برای اهداف امنیتی نیز استفاده کنیم.