Tutoriel Arduino capteur PIR [Eng]
Tutoriel Arduino capteur PIR [Eng]
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Les capteurs PIR vous permettent de détecter un mouvement, presque toujours utilisé pour détecter si un humain est entré ou non dans la plage de capteurs. Ils sont petits, peu coûteux, de faible puissance, faciles à utiliser et ne s'usent pas. Pour cette raison, ils se trouvent couramment dans les appareils et les gadgets utilisés dans les maisons ou les entreprises. Ils sont souvent appelés capteurs PIR, "Détecteurs à infrarouge passif", "Pyroélectriques" ou "Mouvement IR".
Les PIR sont essentiellement constitués d'un () (que vous pouvez voir ci-dessous comme une boîte métallique ronde avec un cristal rectangulaire au centre), qui peut détecter des niveaux de rayonnement infrarouge. Tout émet un rayonnement de faible intensité, et plus il fait chaud, plus le rayonnement émis est important. Le capteur dans un détecteur de mouvement est en fait divisé en deux moitiés. La raison en est que nous cherchons à détecter le mouvement (changement) et non les niveaux IR moyens. Les deux moitiés sont câblées de manière à s’annuler. Si une moitié voit plus ou moins de rayonnement infrarouge que l'autre, la sortie bascule.
Outre le capteur pyroélectrique, il existe un ensemble de circuits de support, de résistances et de condensateurs. Il semble que la plupart des petits capteurs amateurs utilisent le BISS0001 ("CI de détection de mouvement Micro Power PIR") (), qui constitue sans aucun doute une puce très bon marché. Cette puce prend la sortie du capteur et effectue un traitement mineur sur celle-ci pour émettre une impulsion de sortie numérique à partir du capteur analogique.
Nos PIR plus âgés ressemblaient à ceci:
Nos nouveaux PIR ont des réglages plus ajustables et un embase installé dans les bornes de masse / sortie / alimentation à 3 broches
Pour de nombreux projets ou produits de base nécessitant de détecter le moment où une personne a quitté ou est entrée dans la zone, ou a approché, les capteurs PIR sont excellents. Ils sont à faible consommation et à faible coût, assez robustes, ont une large gamme d’objectifs et sont faciles à connecter. Notez que les PIR ne vous diront pas combien de personnes se trouvent autour ou à proximité du capteur, l'objectif est souvent fixé à un certain balayage et à une certaine distance (même s'il peut être piraté quelque part) et il est parfois déclenché par des boutons de maison. . L'expérimentation est la clé!
Quelques statistiques de base
Ces statistiques concernent le capteur PIR de la boutique Adafruit, qui ressemble beaucoup à celui de Parallax (). Presque tous les PIR auront des spécifications légèrement différentes, bien qu'ils fonctionnent tous à peu près de la même façon. S'il y a une fiche technique, vous voudrez vous y référer
Taille: Rectangulaire
Sortie: Impulsion numérique haute (3V) lorsqu’elle est déclenchée (mouvement détecté) numérique basse en mode veille (aucun mouvement détecté). Les longueurs d'impulsion sont déterminées par les résistances et les condensateurs de la carte de circuit imprimé et diffèrent d'un capteur à l'autre.
Plage de sensibilité: jusqu'à 20 pieds (6 mètres) plage de détection 110 ° x 70 °
Alimentation: tension d'entrée 5V-12V pour la plupart des modules (ils ont un régulateur de 3,3V), mais 5V est idéal dans le cas où le régulateur a des spécifications différentes
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Fiche technique Parallax sur leur version du capteur ()
Les capteurs PIR sont plus compliqués que beaucoup d'autres capteurs expliqués dans ces didacticiels (comme les cellules photoélectriques, les FSR et les commutateurs d'inclinaison), car plusieurs variables affectent l'entrée et la sortie des capteurs. Pour commencer à expliquer le fonctionnement d’un capteur de base, nous allons utiliser ce diagramme plutôt joli.
Le capteur PIR lui-même comporte deux emplacements, chacun étant constitué d'un matériau spécial sensible aux infrarouges. L'objectif utilisé ici ne fait pas grand-chose et nous voyons donc que les deux fentes peuvent «voir» au-delà d'une certaine distance (essentiellement la sensibilité du capteur). Lorsque le capteur est inactif, les deux fentes détectent la même quantité d’IR, la quantité ambiante émise par la pièce, les murs ou l’extérieur. Lorsqu'un corps chaud, tel un être humain ou un animal, passe, il intercepte d'abord une moitié du capteur PIR, ce qui provoque un changement différentiel positif entre les deux moitiés. Lorsque le corps chaud quitte la zone de détection, l'inverse se produit, le capteur générant un changement différentiel négatif. Ces impulsions de changement sont ce qui est détecté.
Le capteur PIR
Le capteur infrarouge lui-même est logé dans une boîte en métal hermétique pour améliorer l’immunité au bruit / à la température / à l’humidité. Il existe une fenêtre en matériau transmettant les infrarouges (généralement recouverte de silicium, car très facile à obtenir) qui protège l’élément sensible. Derrière la fenêtre se trouvent les deux capteurs équilibrés.
Vous pouvez voir ci-dessus le diagramme montrant la fenêtre de l'élément, les deux pièces de matériel de détection
ImagefromRE200Bdatasheet (adafru.it/clS)
Cette image montre le schéma interne. Il y a en fait un JFET à l'intérieur (un type de transistor) très silencieux qui atténue l'impédance extrêmement élevée des capteurs en un élément qu'une puce à faible coût (comme le BIS0001) peut détecter.
Lentilles
Les capteurs PIR sont plutôt génériques et ne varient pour la plupart que par leur prix et leur sensibilité. La majeure partie de la vraie magie se produit avec l'optique. C'est une très bonne idée pour la fabrication: le capteur et le circuit PIR sont fixes et coûtent quelques dollars. La lentille coûte seulement quelques centimes et peut changer très facilement la largeur, la portée, le modèle de détection.
Dans le diagramme ci-dessus, la lentille n’est qu’un morceau de plastique, mais cela signifie que la zone de détection n’est que deux rectangles.
objectif (), comme ceux trouvés dans une caméra: ils conduisent une grande zone (comme un paysage) en une petite (sur film ou sur un capteur CCD). Pour des raisons que nous verrons bientôt, nous souhaitons que les lentilles PIR soient petites, minces et moulables à partir de plastique bon marché, même si cela peut ajouter de la distorsion. Pour cette raison, les capteurs sont en réalité ():
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ImagedeCypressappnote2105
OK, nous avons maintenant une gamme beaucoup plus large. Cependant, rappelez-vous que nous avons en fait deux capteurs et, plus important encore, nous ne voulons pas de très grands rectangles de zone de détection, mais plutôt une dispersion de plusieurs petites zones. Nous divisons donc la lentille en plusieurs sections, dont chacune est une lentille de Fresnel.
Ici vous pouvez voir les multiples facettes
Cette photo macro montre les différentes lentilles de Fresnel dans chaque facette!
Les différentes facettes et sous-lentilles créent une gamme de zones de détection, imbriquées les unes dans les autres. C'est pourquoi les centres des lentilles dans les facettes ci-dessus sont «incohérents» - un point sur deux pointe vers une moitié différente de l'élément de détection PIR.
ImagesdeNL11NHdatasheet
Voici une autre image, plus qualitative mais pas aussi quantitative. (Notez que le capteur dans la boutique Adafruit est à 110 ° et non à 90 °)
La plupart des modules PIR ont une connexion à 3 broches sur le côté ou en bas. Le brochage peut varier d’un module à l’autre, cochez-le à nouveau! Elle est souvent sérigraphiée juste à côté de la connexion (du moins, la nôtre l'est!). Une broche sera rectifiée, une autre sera signalée et la dernière sera alimentée. La puissance est généralement entrée 3-5VDC mais peut atteindre 12V. Parfois, les modules les plus volumineux n'ont pas de sortie directe et n'agissent que sur un relais, auquel cas il y a la terre, l'alimentation et les deux commutateurs.
La sortie de certains relais peut être «collecteur ouvert», ce qui signifie qu’elle nécessite une résistance de rappel. Si vous n'obtenez pas une sortie variable, essayez de connecter un pull-over 10K entre les broches du signal et de l'alimentation.
Un moyen facile de prototyper avec des capteurs PIR consiste à le connecter à une carte graphique puisque le port de connexion est à un espacement de 0.1 ". Certains PIR sont déjà munis d'une tête, ceux de adafruit ont une tête droite à 3 broches pour connecter un câble.
Pour nos IRP, le câble rouge correspond à la tension + tension, le câble noir à la terre et le jaune au signal de sortie. Assurez-vous simplement de brancher le câble comme indiqué ci-dessus! Si vous le récupérez à l'envers, vous n'endommagerez pas le PIR mais cela ne fonctionnera pas.
Maintenant, lorsque le PIR détecte un mouvement, la broche de sortie passe à "haut" à 3,3 V et allume la LED!
Une fois la carte d’appareil câblée, insérez les piles et attendez 30 à 60 secondes que le PIR se «stabilise». Pendant ce temps, le voyant peut clignoter un peu. Attendez que le voyant soit éteint, puis déplacez-vous devant lui, en agitant la main, etc., pour voir le voyant s'allumer!
Retriggering
Il y a plusieurs options que vous pouvez avoir avec votre PIR. Tout d'abord, nous allons explorer l'option 'Retriggering'.
Une fois que le voyant clignote, regardez à l'arrière du capteur PIR et assurez-vous que le cavalier est placé en position L, comme indiqué ci-dessous.
Maintenant, configurez à nouveau le tableau de test. Vous remarquerez peut-être que lorsque vous connectez le capteur PIR comme indiqué ci-dessus, la DEL ne reste pas allumée lorsqu'elle se déplace devant, mais s'allume et s'éteint toutes les secondes environ. Cela s'appelle "non-re-déclenchement".
Maintenant, changez le cavalier pour qu’il soit en position H. Si vous configurez le test, vous remarquerez que la DEL reste allumée pendant tout le temps que quelque chose bouge. Cela s’appelle "redéclenchement".
(Les graphiques ci-dessus proviennent de la fiche technique BISS0001, ils sont un peu nuls)
Pour la plupart des applications, le mode "redéclenchement" (le cavalier en position H comme indiqué ci-dessous) est un peu plus agréable.
Si vous avez besoin de connecter le capteur à un élément déclenché par un bord, vous voudrez le régler sur "non réenclenchement" (cavalier en position L).
Changer la sensibilité
L’Adafruit PIR a un potentiomètre à l’arrière pour ajuster la sensibilité. Vous pouvez régler cela si votre PIR est trop sensible ou pas assez sensible - dans le sens des aiguilles d'une montre, il est plus sensible.
Modification de la durée et de la durée du pouls
Il y a deux "délais d'attente" associés au capteur PIR. L'une est le délai d'attente "Tx": combien de temps la LED reste allumée une fois qu'elle détecte un mouvement - il est facile de régler ce paramètre sur les IRP Adafruit grâce à un potentiomètre.
La seconde est le délai "Ti", qui correspond au temps pendant lequel la DEL reste éteinte en l'absence de mouvement. Celui-ci n'est pas facile à changer, mais si vous utilisez un fer à souder, c'est raisonnable.
D'abord, jetons un coup d'œil à la fiche technique de BISS
Sur les capteurs Adafruit PIR, il y a un petit potentiomètre de trim portant la mention TIME. Il s’agit d’une résistance ajustable de 1 Megaohm qui s’ajoute à une résistance de la série 10K. Et C6 est donc 0.01uF
Tx = 24576 x (10K + Rtime) x 0.01uF
Si le potentiomètre Rtime est complètement abaissé dans le sens anti-horaire (à 0 ohms), alors
Tx = 24576 x (10K) x 0.01uF = 2,5 secondes (environ)
Si le potentiomètre Rtime est tourné à fond dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à 1 Megaohm,
Tx = 24576 x (1010K) x 0.01uF = 250 secondes (environ)
Si RTime est au milieu, le délai est d’environ 120 secondes (deux minutes), vous pouvez donc le modifier si nécessaire. Par exemple, si vous souhaitez qu'une personne allume un ventilateur pendant au moins une minute, réglez le potentiomètre Rtime sur environ 1/4 de la distance parcourue.
Pour les capteurs PIR plus anciens / autres
Si vous avez un capteur PIR d'un autre endroit sans potentiomètre, vous pouvez tracer les résistances de réglage de la manière suivante:
Déterminer R10 et R9 n'est pas trop difficile. Malheureusement, ce capteur PIR est mal étiqueté (on dirait qu'ils ont échangé R9 R17). Vous pouvez tracer les broches en consultant la fiche technique BISS001 et en déterminant quelles sont ces broches - R10 se connecte à la broche 3 et R9 se connecte à la broche 7. Les condensateurs sont un peu plus difficiles à déterminer, mais vous pouvez les "inverser" à partir du minutage le capteur et la résolution!
Par exemple:
Tx est = 24576 * R10 * C6 = ~ 1,2 seconde
R10 = 4,7K et C6 = 10nF
Également,
Ti = 24 * R9 * C7 = ~ 1,2 seconde
R9 = 470K et C7 = 0.1uF
Page de piratage PIR de Keith ().
Utiliser un PIR avec Arduino
Lecture de capteurs PIR
La connexion de capteurs PIR à un microcontrôleur est très simple. Le PIR agit comme une sortie numérique. Il peut s’agir d’une tension haute ou basse. Il vous suffit donc d’écouter la broche virer haut (détecté) ou faible (non détecté) en écoutant une entrée numérique sur votre Arduino.
Il est probable que vous souhaitiez une nouvelle tentative, alors assurez-vous de mettre le cavalier en position H!
Alimentez le PIR avec 5V et connectez la terre à la terre. Ensuite, connectez la sortie à une broche numérique. Dans cet exemple, nous utiliserons la broche 2.
Le code est très simple et consiste essentiellement à savoir si l’entrée de la broche 2 est haute ou basse. Il suit également l'état de la broche, de sorte qu'il imprime un message lorsque le mouvement a commencé et s'est arrêté.
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 * Testeur de capteur PIR