Принцип работы оповещения
Вначале напомним, из чего состоит пожарная сигнализация:
- сенсорные устройства, то есть извещатели и датчики;
- оборудование, отвечающее за сбор и обработку информации с сенсорных устройств, датчиков;
- оборудование централизованного управления, например, центральный компьютер.
Периферийные устройства (обладают самостоятельным конструктивным исполнением и подключаются к контрольной панели):
- принтер сообщений: печать служебных и тревожных сообщений системы;
- пульт управления;
- световой оповещатель;
- звуковой оповещатель;
- модуль, изолирующий короткое замыкание: используется для того, чтобы обеспечить работоспособность кольцевых шлейфов в том случае, если произошло короткое замыкание.
В общем принципе работы нет ничего сложного: через специальные датчики информация поддается программе обработки, а затем выводится в мониторинговый центр, отвечающий за безопасность.
Здесь отдельное внимание стоит уделить самим датчикам, которые делятся на два вида
- Активные датчики. В них генерируется постоянный сигнал, принадлежащий охраняемой зоне. Если он изменяется, они начинают реагировать.
- Пассивные датчики. Их действие основано на прямом изменении окружающей обстановки, что вызывается возгоранием.
Кроме того, датчики могут отличаться по механизму действия:
- работа за счет инфракрасного механизма;
- за счет магнитокрасного механизма;
- за счет комбинированного механизма;
- реагирование на разбитие стекла;
- применение периметральных активных переключателей.
Пример программы
Скетч представляет собой программный код, который помогает проверить работоспособность датчика движения после его включения. В самом простом его примере есть множество недостатков:
- Вероятность ложных срабатываний, за счет того, что для самоинициализации датчика требуется одна минута;
- Отсутствие выходных устройств исполнительного типа – реле, сирены, светоиндикации;
- Короткий временной интервал сигнала на выходе сенсора, который необходимо на программном уровне задержать, в случае появления движения.
Указанные недостатки устраняются при расширении функционала датчика.
Скетч самого простого типа, который может быть использован в качестве примера работы с датчиком движения на Arduino, выглядит таким образом:
#define PIN_PIR 2
#define PIN_LED 13
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PIN_PIR, INPUT);
pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
}
void loop() {
int pirVal = digitalRead(PIN_PIR);
Serial.println(digitalRead(PIN_PIR));
//Если обнаружили движение
if (pirVal)
{
digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
Serial.println(«Motion detected»);
delay(2000);
}
else
{
//Serial.print(«No motion»);
digitalWrite(PIN_LED, LOW);
}
}
Драйвер шагового двигателя
Один из самых простых вариантов управления Шаговым Двигателем (ШД) это полношаговое управление (full step). В этом варианте сигналы управления сдвинуты на 90°. Поэтому можно взять периодический сигнал, на один делитель частоты подать его в прямом виде, на другой – в инверсном.
Рис. 5a. Формирователь сигналов управления шаговым двигателем.
Рис. 5b. Диаграмма на выходе формирователя.
Изменение частоты на входе CLC будет изменять частоту управляющих сигналов шагового двигателя
Входную частоту можно брать с входа микроконтроллера (внешний сигнал), либо от внутреннего источника – ШИМ или NCO генератора.
При управлении ШИМ-ом нужно менять 2 параметра: регистр периода (частота) и регистр скважности, так как управляющий сигнал должен быть с 50% скважностью.
Применение NCO (Numerically Controlled Oscillator, управляемый генератор) выглядит более привлекательным, так как это генератор может автоматически формировать меандр, поэтому для изменения частоты нужно менять значения только в одном регистре.
Для смены направления нужно инвертировать сигналы на одной из фаз
Возможные варианты проектов с применением датчика
Пир-датчики незаменимы в тех проектах, где главной функцией сигнализации является определение нахождения или отсутствия в пределах определенного рабочего пространства человека. Например, в таких местах или ситуациях, как:
- Включение света в подъезде или перед входной дверью автоматически, при появлении в нем человека;
- Включение освещения в ванной комнате, туалете, коридоре;
- Срабатывание сигнализации при появлении человека, как в помещении, так и на придомовой территории;
- Автоматическое подключение камер слежения, которыми часто оснащаются охранные системы.
Пир-сенсоры просты в эксплуатации и не вызывают сложностей при подключении, имеют большую зону чувствительности и также могут быть с успехом интегрированы в любой из программных проектов на Ардуино. Но следует учитывать, что они не имеют технической возможности предоставить информацию о том, сколько объектов находится в зоне действия, и как близко они расположены к датчику, а также могут срабатывать на домашних питомцев.
Режим ожидания (свет выключен)
Устройство питается от сетевого напряжения, через резистивную нагрузку (лампочку). Схема потребляет очень мало энергии. Основным потребителем является ИК-приемник TSOP, но вы также можете использовать маломощные TSOP, такие как TSOP38238, если хотите снизить потребление тока до менее чем 1 мА.
В этом состоянии микроконтроллер (PIC12F629/PIC12F675) ожидает ИК-сигнала от TSOP или нажатия от настенного выключателя. Имейте в виду, что настенный выключатель больше не должен быть классическим выключателем включения/выключения — он должен быть заменен кнопочным выключателем, который замыкает контакты только тогда, когда вы продолжаете нажимать на него.
Разновидности
Приборов автоматического определения присутствия существует достаточно много, и разделяются они по таким признакам как:
- Где он устанавливается:
- на улице;
- в комнате;
- настенные;
- на потолках.
- Способ монтажа:
- накладного типа;
- встроенные.
- Тип подключения:
- проводной;
- беспроводной;
- автономный.
- Тип чувствительного элемента:
- инфракрасный;
- ультразвуковой;
- микроволновый;
- мультисенсорный.
- 5. По сложности исполнения:
- однокомпонентный;
- 2-х компонентный;
- 3-х компонентный;
- дизайнерского исполнения.
Если возникла необходимость установки ДД, главное условие — зоны действия датчиков должны быть расположены таким образом, чтобы перекрывать всю охраняемую площадь, избегая «мертвых» зон.
Напомним, временные задержки детектора можно настроить таким образом, чтобы не было как пропусков, так и ложных срабатываний.
Работа датчика PIR с микроконтроллером PIC:
В этом проекте нет сложной настройки оборудования, мы снова используем ту же плату микроконтроллера PIC (как показано ниже), которую мы создали в руководстве по миганию светодиодов. Просто подключите модуль датчика PIR к плате микроконтроллера PIC в соответствии со схемой подключения. После того, как вы закончите с подключениями, просто сбросьте код с помощью программатора PicKit 3, как описано в предыдущем руководстве, и наслаждайтесь результатом.
После загрузки программы датчик PIR готов выдать ВЫХОД. Всякий раз, когда человек или объект, излучающий ИК-излучение, попадает в диапазон ИК-излучения, он дает ВЫСОКИЙ ВЫХОД. И на основе этого выхода сработает зуммер. Если выход PIR высокий, вход зуммера становится высоким, и наоборот.
Популярные модели PIR-датчиков
Большинство датчиков преимущественно выпускаются китайскими производителями, поэтому стоит готовиться к проблемам с электротехнической начинкой. Приобрести по-настоящему качественный сенсор можно разве что в комплектации с контроллерами. Тем не менее многие хвалят датчик движения PIR MP Alert A9, который хоть и представляет бюджетный сегмент, но отличается достойной сборкой и неплохими рабочими качествами. По-своему интересны и такие модели, как Sensor GH718 и HC-SR501. Это датчики открытого типа, которые можно без труда замаскировать или включить в комплекс того же контроллера. Что касается эксплуатационных свойств, то радиус охвата описанных моделей составляет 5-7 м, а время автономной работы — в среднем 5 дней.
Часто задаваемые вопросы FAQ
1. Модуль не срабатывает при движении объекта
- Проверьте правильность подключения модуля.
- Настройте потенциометром дистанцию срабатывания.
2. Датчик срабатывает слишком часто
- Настройте потенциометром задержку длительности сигнала.
- Установите перемычку в режим единичного срабатывания L.
Датчик движения ардуино позволяет отследить перемещение в закрытой зоне объектов, излучающих тепло (люди, животные). Такие системы часто применяют в бытовых условиях, например, для включения освещения в подъезде. В этой статье мы рассмотрим подключение в проектах ардуино PIR-сенсоров: пассивных инфракрасных датчиков или пироэлектрических сенсоров, которые реагируют на движение. Малые габариты, низкая стоимость, простота эксплуатации и отсутствие сложностей в подключении позволяет использовать такие датчики в системах сигнализации разного типа.
Конструкция ПИР датчика движения не очень сложна – он состоит из пироэлектрического элемента, отличающегося высокой чувствительностью (деталь цилиндрической формы, в центре которой расположен кристалл) к наличию в зоне действия определенного уровня инфракрасного излучения. Чем выше температура объекта, тем больше излучение. Сверху PIR-датчика устанавливается полусфера, разделенная на несколько участков (линз), каждый из которых обеспечивает фокусировку излучения тепловой энергии на различные сегменты датчика движения. Чаще всего в качестве линзы применяют линзу Френеля, которая за счет концентрации теплового излучения позволяет расширить диапазон чувствительности инфракрасного датчика движения Ардуино.
PIR-sensor конструктивно разделен на две половины
Это обусловлено тем, что для устройства сигнализации важно именно наличие движения в зоне чувствительности, а не сам уровень излучения. Поэтому части установлены таким способом, что при улавливании одной большего уровня излучения, на выход будет подаваться сигнал со значением high или low
Основными техническими характеристиками датчика движения Ардуино являются:
- Зона обнаружения движущихся объектов составляет от 0 до 7 метров;
- Диапазон угла слежения – 110°;
- Напряжение питания – 4.5-6 В;
- Рабочий ток – до 0.05 мА;
- Температурный режим – от -20° до +50°С;
- Регулируемое время задержки от 0.3 до 18 с.
Модуль, на котором установлен инфракрасный датчик движения включает дополнительную электрическую обвязку с предохранителями, резисторами и конденсаторами.
Принцип работы датчика движения на Arduino следующий:
- Когда устройство установлено в пустой комнате, доза излучения, получаемая каждым элементом постоянна, как и напряжение;
- При появлении в комнате человека, он первым делом попадает в зону обозрения первого элемента, на котором появляется положительный электрический импульс;
- Когда человек перемещается по комнате, вместе с ним перемещается и тепловое излучение, которое попадает уже на второй сенсор. Этот PIR-элемент генерирует уже отрицательный импульс;
- Разнонаправленные импульсы регистрируются электронной схемой датчика, которая делает вывод, что в поле зрения Pir-sensor Arduino находится человек.
Для надежной защиты от внешних шумов, перепадов температуры и влажности, элементы Pir-датчика на Arduino устанавливаются в герметичный металлический корпус. На верхней части корпуса по центру находится прямоугольник, выполненный из материала, который пропускает инфракрасное излучение (чаще всего на основе силикона). Чувствительные элементы устанавливаются за пластиной.
Схема подключения датчика движения к Ардуино
Подключение Pir-датчика к Ардуино выполнить не сложно. Чаще всего модули с сенсорами движения оснащены тремя коннекторами на задней части. Распиновка каждого устройства зависит от производителя, но чаще всего возле выходов есть соответствующие надписи. Поэтому, прежде чем выполнить подключение датчика к Arduino необходимо ознакомиться с обозначениями. Один выход идет к земле (GND), второй – обеспечивает выдачу необходимого сигнала с сенсоров (+5В), а третий является цифровым выходом, с которого снимаются данные.
Подключение Pir-сенсора:
- «Земля» – на любой из коннекторов GND Arduino;
- Цифровой выход – на любой цифровой вход или выход Arduino;
- Питание – на +5В на Arduino.
Схема подключения инфракрасного датчика к Ардуино представлена на рисунке.
Шаг 5: Конечный результат (видео)
Итоговый результат датчика движения и его работы можно посмотреть на видео ниже.
Всем хороших проектов!
Датчик движения ардуино позволяет отследить перемещение в закрытой зоне объектов, излучающих тепло (люди, животные). Такие системы часто применяют в бытовых условиях, например, для включения освещения в подъезде. В этой статье мы рассмотрим подключение в проектах ардуино PIR-сенсоров: пассивных инфракрасных датчиков или пироэлектрических сенсоров, которые реагируют на движение. Малые габариты, низкая стоимость, простота эксплуатации и отсутствие сложностей в подключении позволяет использовать такие датчики в системах сигнализации разного типа.
Конструкция ПИР датчика движения не очень сложна – он состоит из пироэлектрического элемента, отличающегося высокой чувствительностью (деталь цилиндрической формы, в центре которой расположен кристалл) к наличию в зоне действия определенного уровня инфракрасного излучения. Чем выше температура объекта, тем больше излучение. Сверху PIR-датчика устанавливается полусфера, разделенная на несколько участков (линз), каждый из которых обеспечивает фокусировку излучения тепловой энергии на различные сегменты датчика движения. Чаще всего в качестве линзы применяют линзу Френеля, которая за счет концентрации теплового излучения позволяет расширить диапазон чувствительности инфракрасного датчика движения Ардуино.
PIR-sensor конструктивно разделен на две половины
Это обусловлено тем, что для устройства сигнализации важно именно наличие движения в зоне чувствительности, а не сам уровень излучения. Поэтому части установлены таким способом, что при улавливании одной большего уровня излучения, на выход будет подаваться сигнал со значением high или low
Основными техническими характеристиками датчика движения Ардуино являются:
- Зона обнаружения движущихся объектов составляет от 0 до 7 метров;
- Диапазон угла слежения – 110°;
- Напряжение питания – 4.5-6 В;
- Рабочий ток – до 0.05 мА;
- Температурный режим – от -20° до +50°С;
- Регулируемое время задержки от 0.3 до 18 с.
Модуль, на котором установлен инфракрасный датчик движения включает дополнительную электрическую обвязку с предохранителями, резисторами и конденсаторами.
Принцип работы датчика движения на Arduino следующий:
- Когда устройство установлено в пустой комнате, доза излучения, получаемая каждым элементом постоянна, как и напряжение;
- При появлении в комнате человека, он первым делом попадает в зону обозрения первого элемента, на котором появляется положительный электрический импульс;
- Когда человек перемещается по комнате, вместе с ним перемещается и тепловое излучение, которое попадает уже на второй сенсор. Этот PIR-элемент генерирует уже отрицательный импульс;
- Разнонаправленные импульсы регистрируются электронной схемой датчика, которая делает вывод, что в поле зрения Pir-sensor Arduino находится человек.
Для надежной защиты от внешних шумов, перепадов температуры и влажности, элементы Pir-датчика на Arduino устанавливаются в герметичный металлический корпус. На верхней части корпуса по центру находится прямоугольник, выполненный из материала, который пропускает инфракрасное излучение (чаще всего на основе силикона). Чувствительные элементы устанавливаются за пластиной.
Схема подключения датчика движения к Ардуино
Подключение Pir-датчика к Ардуино выполнить не сложно. Чаще всего модули с сенсорами движения оснащены тремя коннекторами на задней части. Распиновка каждого устройства зависит от производителя, но чаще всего возле выходов есть соответствующие надписи. Поэтому, прежде чем выполнить подключение датчика к Arduino необходимо ознакомиться с обозначениями. Один выход идет к земле (GND), второй – обеспечивает выдачу необходимого сигнала с сенсоров (+5В), а третий является цифровым выходом, с которого снимаются данные.
Подключение Pir-сенсора:
- «Земля» – на любой из коннекторов GND Arduino;
- Цифровой выход – на любой цифровой вход или выход Arduino;
- Питание – на +5В на Arduino.
Схема подключения инфракрасного датчика к Ардуино представлена на рисунке.
Дубликатор(копировальщик) ключей от домофона своими руками
Схема копирования ключей от домофона
Бывает что нам нужно изготовить ключ от всех домофонов,но в интернете есть не всех шифровки, и для копирования предлогаю схему копирования
или как называют копирщика домофонных ключей на микроконтроллере pic
Это достаточно простая и малогабаритная gsm сигнализация в дом своими руками
построена на микроконтроллере PIC12F629 с использованием любого старого сотового телефона. Питание схемы осуществляется от стабилизированного 5 вольт.
Это сигнализация имеет преимущество перед другими системами, которые управляются по SMS, в том что нет необходимости платить за услуги сотового оператора. В сигнализации при срабатывании датчика происходит дозвон на определенный номер. Нам достаточно посмотреть на входящий звонок, чтобы понять, что сигнализация сработала.
PIR датчик движения Ардуино: характеристики
Сегодня уже никто не удивляется при автоматическом включении освещения в подъездах многоквартирных домов, которые срабатывают при прохождении человека. В большинстве приборов установлены пассивные датчики движения (PIR). Рассмотрим в этой статье устройство датчика движения, схему его подключения к Arduino UNO и соберем на его основе автоматический включатель освещения.
Линза Френеля концентрирует инфракрасное излучение
Модуль с ПИР датчиком состоит из пироэлектрического элемента под пластиковой линзой Френеля — цилиндрическая деталь с прямоугольным кристаллом в центре, который улавливает уровень инфракрасного излучения и пропускает его через себя. При подключении IR к Arduino мы уже выяснили, что все предметы имеют инфракрасное излучение и чем выше температура, тем интенсивнее излучение.
Устройство и распиновка пироэлектрического датчика движения
PIR датчики движения практически одинаковы по устройству. Диапазон чувствительности PIR сенсоров для Ардуино до 6 метров, угол обзора 110° x 70°. Питание — 5 Вольт, а выходной цифровой сигнал имеет значение 0, когда движения нет и значение 1 при наличии движения. Чувствительные элементы устанавливается в герметический корпус, который защищает от влажности и перепадов температур.
Микроконтроллеры серии PIC12
Микроконтроллеры PIC12 наряду с серией PIC10 занимают нишу маломощных устройств в линейке процессорной продукции Microchip. Минимум периферии и корпус с 8-ю выводами предполагают их применение только в относительно простых приложениях. Эти же факторы и вытекающая из них низкая стоимость, обусловили популярность данных микроконтроллеров среди большого числа радиолюбителей.
Главной особенностью серии PIC12, как уже было сказано выше, является 8-ми выводной корпус. В таком корпусе выпускаются абсолютно все варианты за исключением нового процессора PIC12LF1840T48A со встроенным радиопередатчиком. Пользователю доступно 6 линий ввода вывода, при условии, что одна из них работает только на вход. Так же как и у других процессоров вывода могут выполнять разные функции. Из стандартной периферии доступны таймеры на 8 и 16 бит, компараторы и АЦП.
Ограниченность по выводам привела к тому, что в серии PIC12 сравнительно мало моделей и все они относительно схожи по своим характеристикам. В некоторых случаях, для выбора достаточно определиться только с наличием или отсутствием АЦП и требуемым объемом памяти. Но можно подобрать микросхему и для конкретного, специфического проекта. В частности серия PIC12 может оснащаться встроенным модулем радиопередатчика или модулем шифрования KeeLoq.
В микросхемах семейства PIC12 используются три базовых архитектуры ядер. Наиболее дешевые микросхемы построены на базовой архитектуре (Baseline). 12-ти разрядная шина команд и всего 33 инструкции упрощают освоение этих микроконтроллеров. Микросхемы с базовым ядром оснащаются только одним 8-ми разрядным таймером и не имеют энергонезависимой памяти (исключение PIC12F519). Более совершенные устройства оснащаются ядром средней серии с 14-ти разрядной шиной команд. Эти микроконтроллеры содержат два таймера, один из которых 16-ти разрядный.
|
Тип |
Flashпамять Кслов |
EEPROM байт |
RAM, байт |
АЦП |
Комп |
Таймер |
Макс. частота МГц |
Встр. генератор МГц |
BOR/ PBOR/ PLVD |
Доп. |
|
Базовая серия, шина программ 12 бит, 33 инструкции |
||||||||||
|
PIC12F508 |
0.5 |
— |
25 |
— |
— |
1-8бит, WDT |
4 |
4 МГц |
— |
|
|
PIC12F509 |
1 |
— |
41 |
— |
— |
1-8бит, WDT |
4 |
4 МГц |
— |
|
|
PIC12F510 |
1 |
— |
38 |
3×8 бит |
1 |
1-8бит, WDT |
8 |
8 МГц |
— |
ICD |
|
PIC12F519 |
1 |
64 |
41 |
— |
— |
1-8бит, WDT |
8 |
8 МГц |
— |
ICD |
|
Средняя серия, шина программ 14 бит, 35 инструкции |
||||||||||
|
PIC12F609 |
1 |
64 |
— |
1 |
1-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
4 МГц, 8 МГц |
BOR |
||
|
PIC12F615 |
1 |
64 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
4 МГц, 8 МГц |
BOR |
ECCP |
|
|
PIC12F617 |
2 |
128 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
4 МГц |
BOR |
Selfwrite, ECCP |
|
|
PIC12F629 |
1 |
128 |
64 |
— |
1 |
1-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
4 МГц |
BOR |
|
|
PIC12F635 |
1 |
128 |
64 |
— |
1 |
1-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
32кГц, 8МГц |
BOR/ PLVD/ ULPV |
KeeLOQ, nW |
|
PIC12F675 |
1 |
128 |
64 |
4×10 бит |
1 |
1-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
4 МГц |
BOR |
|
|
PIC12F683 |
2 |
256 |
128 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
32кГц, 8МГц |
BOR/ ULPV |
CCP,nW, , Cap Touch |
|
PIC12F752 |
1 |
64 |
— |
2 |
2-8бит, 1-16бит, WDT |
20 |
8 МГц |
BOR |
Self-write, CCP, DAC, COG |
|
|
PIC12LF1552 |
2 |
256 |
4×10 бит |
— |
1-8бит, WDT |
20 |
32кГц, 16МГц |
LPBOR |
Selfwrite, SPI, I2C, MSSP, Cap Touch |
|
|
Улучшенная средняя серия, шина программ 14 бит, 49 инструкции |
||||||||||
|
PIC12F1501 |
1 |
64 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, EWDT |
20 |
32кГц, 16МГц |
LPBOR |
Selfwrite, CWG, NCO, CLC, Cap Touch, DAC, PWM |
|
|
PIC12F1822 |
2 |
256 |
128 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, EWDT |
32 |
32кГц, 32МГц |
BOR |
Selfwrite, XLP, SPI, I2C, MSSP, Cap Touch |
|
PIC12F1840 |
4 |
256 |
256 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, EWDT |
32 |
32кГц, 32МГц |
BOR |
Selfwrite, XLP, SPI, I2C, MSSP, ECCP, ECCP, Cap Touch |
|
PIC12LF1840T (14 TSSOP with RF Transmitter) |
4 |
256 |
256 |
4×10 бит |
1 |
2-8бит, 1-16бит, EWDT |
32 |
32кГц, 32МГц |
BOR |
Selfwrite, XLP, SPI, I2C, MSSP, ECCP, Cap Touch |
Последние модели микроконтроллеров используют расширенное ядро средней серии, благодаря чему их характеристики и возможности увеличились. В частности повысилась частота внутреннего тактового генератора до 32МГц, возрос объем памяти программ, добавились таймеры, модули ШИМ, а в некоторых моделях появились интерфейсы A/E/USART и MSSP(SPI/I2C) и сенсорный интерфейс mTouch. Увеличенное количество инструкций позволяет создавать более компактный программный код. В некоторых микроконтроллерах может отсутствовать отдельный модуль энергонезависимой памяти, а для сохранения необходимых данных используется Flash-память программ.
Основное направление применения PIC12 – интеллектуальные датчики и простые исполнительные устройства. Также эти процессоры широко используются в системах сигнализации и дистанционного управления. Низкий уровень энергопотребления и широкий диапазон напряжений питания делает процессоры привлекательными для использования в системах с батарейным питанием. Несколько конструкций с использованием PIC12 можно найти в рвзделе Проекты.
You have no rights to post comments
Принцип работы
Для понимания специфики работы данного устройства стоит обратиться к особенностям реакций некоторых кристаллических веществ. Используемые в датчике чувствительные элементы обеспечивают эффект поляризации в моменты, когда на них падает излучение. В данном случае идет речь о от человеческого тела. При резком изменении характеристик в наблюдаемой зоне меняется и напряженность в электрическом поле кристалла. Собственно, по этой причине инфракрасный датчик PIR также называется пироэлектрическим. Как и все детекторы, такие устройства не идеальны. В зависимости от условий они могут срабатывать на ложные сигналы или не определять целевые явления. Однако по совокупности эксплуатационных свойств в большинстве случаев они оправдывают свое применение.
Топологии ИИП
Топология это подключение индуктивности, конденсатора, переключающих элементов схемы для обеспечения преобразования энергии, соотношения входных и выходных параметров.
| схема | описание |
|---|---|
| повышающий | |
| понижающий | |
| Sepic |
Рис. 2 Основные топологии ИИП.
Принцип управления силовым ключом в наиболее часто используемых топологиях ИИП в общем-то одинаковый (см. рис 2)
Регулируется скважность открытия силового ключа, т.е. соотношение между состояниями «открыт» и «закрыт». Управление скважностью осуществляется либо в зависимости от выходного напряжения (управление по напряжению, voltage-mode control), либо в зависимости от тока в силовой индуктивности (управление по току, current-mode control)
Управление скважностью осуществляется либо в зависимости от выходного напряжения (управление по напряжению, voltage-mode control), либо в зависимости от тока в силовой индуктивности (управление по току, current-mode control). В каждом из двух режимов управление может быть гистерезисное (Hysteretic Control) или пропорциональное (Proportional Control)
В каждом из двух режимов управление может быть гистерезисное (Hysteretic Control) или пропорциональное (Proportional Control)
При гистерезисном управлении скважность импульсов фиксирована, а регулировка выходного напряжения осуществляется включением или отключением подачи импульсов управления силового ключа
При пропорциональном управлении скважность изменяется пропорционально величине рассогласования между фактическим выходным напряжением и требуемым. Для распространенных топологий ИИП промышленностью выпускаются специализированные ШИМ-контроллеры. Но что делать, если под нужную топологию не существует готового ШИМ-контроллера? В этом случае на помощь так же может прийти микроконтроллер с конфигурируемой периферией
Но что делать, если под нужную топологию не существует готового ШИМ-контроллера? В этом случае на помощь так же может прийти микроконтроллер с конфигурируемой периферией
Для распространенных топологий ИИП промышленностью выпускаются специализированные ШИМ-контроллеры. Но что делать, если под нужную топологию не существует готового ШИМ-контроллера? В этом случае на помощь так же может прийти микроконтроллер с конфигурируемой периферией.
Из чего же сделан ИИП?
Сердцем импульсного источника питания служит ШИМ-контроллер. Структурная схема одного из вариантов специализированного ШИМ-контроллера приведена на рис.1.
Рис.1. Структура специализированной микросхемы драйвера преобразователя питания.
Основным элементом схемы является SR-триггер, который управляет выходным каскадом включения силового ключа.
Триггер запускается по тактовым синхросигналам (вход S, Set). Сбросом (вход R, Reset) управляют сигналы компаратора C1, опорный сигнал для которого формируется операционным усилителем сигнала ошибки А1. Выход триггера управляет выходными ключами, управление которыми может быть заблокировано сигналами перенапряжения (компаратор C2), бланкирования и др.
При необходимости управления такой или подобной схемой извне (изменение и измерение параметров, мягкий старт, и пр.), нужно использовать внешние управляющие решения, например микроконтроллер или управляющую логику.
Итого, для построения управляемого интеллектуального источника питания нам нужно иметь микросхему ШИМ-контроллера и микроконтроллер, или же можно совместить – на базе микроконтроллера сделать ШИМ-контроллер преобразователя энергии.
Подключение инфракрасного датчика движения к Arduino
- VCC — питание 5-20 В;
- GND — земля;
- OUT — цифровой выход (0-3.3В).
Рисунок 3. Назначение контактов и настройка HC-SR501
Подключим модуль HC-SR501 к плате Arduino (Схема соединений на рис. 4) и напишем простой скетч, сигнализирующий звуковым сигналом и сообщением в последовательный порт, при обнаружении движущегося объекта. Для фиксации срабатываний микроконтроллером будем использовать внешние прерывания на вход 2. Это прерывание int0.
Рисунок 4. Схема соединений подключения модуля HC-SR501 к плате Arduino
Загрузим скетч из листинга 1 на плату Arduino и посмотрим как датчик реагирует на препятствия (см. рис. 5). Модуль установим в режим работы L. Листинг 1 // Скетч к обзору датчика движения/присутствия HC-SR501
// сайт
// контакт подключения выхода датчика
#define PIN_HCSR501 2
// флаг сработки
boolean flagHCSR501=false;
// контакт подключения динамика
int soundPin=9;
// частота звукового сигнала
int freq=587;
void setup() {
// инициализация последовательного порта
Serial.begin(9600);
// запуск обработки прерывания int0
attachInterrupt(0, intHCSR501,RISING);
}
void loop() {
if (flagHCSR501 == true) {
// Сообщение в последовательный порт
Serial.println(«Attention!!!»);
// звуковая сигнализация на 5 сек
tone(soundPin,freq,5000);
// обнулить флаг сработки
flagHCSR501 = false;
}
}
// обработка прерывания
void intHCSR501() {
// установка флага сработки датчика
flagHCSR501 = true;
}
Рисунок 5. Вывод данных в монитор последовательного порта
С помощью потенциометров экспериментируем с длительностью сигнала на выходе OUT и чувствительностью датчика (расстоянием фиксации объекта).
Пирлоэлектрический датчик движения — общая информация
ПИР датчики движения по сути состоят из пироэлектрического чувствительного элемента (цилиндрическая деталь с прямоугольным кристаллом в центре), который улавливает уровень инфракрасного излучения. Все вокруг излучает небольшой уровень радиации. Чем больше температура, тем выше уровень излучения. Датчик фактически разделен на две части. Это обусловлено тем, что нам важен не уровень излучения, а непосредственно наличие движение в пределах его зоны чувствительности. Две части датчика установлены таким образом, что если одна половина улавливает больший уровень излучения, чем другая, выходной сигнал будет генерировать значение high или low.
PIR датчики отлично подходят для проектов, в которых необходимо определять наличие или отсутствие человека в пределах определенного рабочего пространства. Помимо перечисленных выше достоинство подобных датчиков, они имеют большую зону чувствительности. Однако учтите, что пироэлектрические датчики не предоставят вам информации о том, сколько человек вокруг и насколько близко они находятся к датчику. Кроме того, сработать они могут и на домашних питомцев.
Общая техническая информация
Эти технические характеристики относятся к PIR датчикам, которые продаются в магазине Adafruit. Принцип работы аналогичных датчиков похожий, хотя технические характеристики могут отличаться. Так что прежде чем работать с ПИР-датчиком, ознакомьтесь с его даташитом.
- Форма: Прямоугольник;
- Цена: около 10.00 долларов в магазине Adafruit;
- Выходной сигнал: цифровой импульс high (3 В) при наличии движения и цифровой сигнал low, когда движения нет. Длина импульса зависит от резисторов и конденсаторов на самом модуле и разная в различных датчиках;
- Диапазон чувствительности: до 6 метров. Угол обзора 110° x 70°;
- Питание: 3В — 9В, но наилучший вариант — 5 вольт;
Сфера применения PIC-микроконтроллеров
Как уже было сказано, семейство PIC16 очень любят радиолюбители. К тому же оно хорошо описано в большом количестве литературы. По количеству учебников с семейством PIC, на момент написания статьи, может посоревноваться только семейство AVR.
Давайте рассмотрим несколько схем с применением микроконтроллеров семейства PIC.
Таймер для управления нагрузкой на PIC16f628
Простейшая автоматика на микроконтроллерах PIC – это стихия 8-битного семейства. Их объём памяти не позволяет делать сложных систем, но отлично подходит для самостоятельного выполнения пары поставленных задач. Так и эта схема трёхканального таймера на Pic16f628, поможет вам управлять нагрузкой любой мощности. Мощность нагрузки зависит только от установленного реле/пускателя/контактора и пропускной способности электросети.
Настраивается прибор с помощью набора из 4-х кнопок SB1-SB4, на HG1 выводятся параметры, это дисплей типа LCD на 2 строки по 16 символов. В схеме используется внешний кварцевый резонатор на 4 МГц, а KV1 – это реле, с питанием катушки в 24 В, вы можете использовать любое реле, лишь бы оно подходило по напряжению катушки к вашему БП. МК питается от 5 В стабилизированного источника.
Вы можете использовать от 1 до 3 каналов в управлении нагрузкой, стоит только продублировать схему, добавив реле к выводам RA3, RA4 микроконтроллера.
Часы-будильник на МК PIC16f628A
Такие часы, согласно заявлениям разработчика, получились весьма точными, их погрешность весьма мала – порядка 30 секунд в год.
С незначительными переделками вы можете использовать любые 7-мисегментные индикаторы. Питаются от блока питания на 5В, при этом, при отключении от сети продолжают работать от батареек, что вы можете увидеть в правом верхнем углу схемы.
Регулятор мощности паяльника на PIC16f628A
У начинающих радиолюбителей не всегда есть возможность купить паяльную станцию. Но они могут собрать её сами. На схеме ниже представлен регулируемый блок питания на PIC16f628, для работы паяльника. В основу схемы вложено фазоимпульсное управление. Это, по сути, доработанный и осовремененный аналог классического тиристорного регулятора, но с микроконтроллерным управлением.
Схема довольно простая, в нижней части реализация светодиодной индикации. Главный силовой элемент – тиристор BT139, а MOC3041 – нужен для гальванической развязки МК от сети и управления тиристором с помощью логического уровня в 5 В.
Управление 6 светодиодами от 3 выводов
Высокий выходной ток (до 20 мА) портов ввода-вывода микроконтроллеров PIC12Fxxx позволяет подключать светодиоды без применения дополнительных драйверов. Управление свечением отдельных светодиодов или их комбинаций может быть осуществлено с помощью установки вывода микроконтроллера в «1 », «0 » или переключение его на вход. Число диодов (D), которое может управляться независимо, определяется числом используемых выводов микроконтроллера (GP) и рассчитывается по следующей формуле:
Таблица 1. Соответствие состояния портов контроллера и включения светодиодов
| GP0 | 1 | Z | Z | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||
| GP1 | 1 | 1 | Z | Z | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||
| GP2 | Z | Z | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||
| VD1 | Д | Д | Д | ||||||||||
| VD2 | Д | Д | Д | ||||||||||
| VD3 | Д | Д | Д | ||||||||||
| VD4 | Д | Д | Д | ||||||||||
| VD5 | Д | Д | Д | ||||||||||
| VD6 | Д | Д | Д |
Определение 3 состояний одного входа
Вход микроконтроллера может иметь три состояния: подключен к «1 », к «0 » или не подключен. Конденсатор заряжается или разряжается в зависимости от состояния выходного порта GP и позволяет определить все три состояния. Вход микроконтроллера находится в третьем состоянии, если при выставлении уровня лог. «1 » на порт GP с этого порта считывается «1 » и при выставлении лог. «0 » считывается «0 ».
