אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
חיישן תנועה PIR HC-SR501
תוכן עניינים
במדריך זה נצלול לעומק אל תוך חיישן התנועה PIR (אינפרא-אדום פסיבי) HC-SR501 ונלמד כיצד להשתמש בו לזיהוי תנועה בפרויקטים של Arduino.
נכסה את הנושאים הבאים:
1. מבוא לחיישן HC-SR501 ועקרונות הפעולה שלו
2. מבנה החיישן והרכיבים המרכיבים אותו
3. הסבר על הפוטנציומטרים לכיוון רגישות וזמן השהיה
4. מפרט טכני ומאפיינים עיקריים
5. הוראות חיווט וחיבור לארדואינו
6. קוד לדוגמה לזיהוי תנועה
7. רעיונות לפרויקטים מרתקים
8. טיפים, זהירות ושיקולים חשובים
מבוא לחיישן HC-SR501
חיישן התנועה PIR HC-SR501 הוא רכיב חישה נפוץ וקל לשימוש המשמש לזיהוי תנועה של גופים חמים, כמו אנשים וחיות. הוא מושלם ליישומים כמו מערכות אזעקה, בקרת תאורה אוטומטית, דלתות חכמות ועוד.
עקרון הפעולה
חיישן HC-SR501 מבוסס על חיישן אינפרא-אדום פסיבי (PIR) המזהה שינויים בקרינת האינפרא-אדום הנפלטת מהסביבה. כל עצם עם טמפרטורה מעל האבסולוטי (0 קלווין) פולט קרינת חום בצורה של אינפרא-אדום, וככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך נפלט יותר אינפרא-אדום.
חיישן ה-PIR מחולק לשני חצאים, כל אחד רגיש לאינפרא-אדום. כאשר החיישן נמצא במצב המתנה, שני החצאים מזהים את אותה כמות של אינפרא-אדום. כאשר גוף חם (כמו אדם או חיה) עובר, הוא חוצה תחילה מחצית אחת של החיישן, גורם לשינוי חיובי באות הדיפרנציאלי. כאשר הגוף עוזב את האזור, השינוי השלילי הנוצר מתורגם על ידי המעגל המשולב המובנה לאות דיגיטלי.
עדשת פרנל המיוחדת של HC-SR501 מרחיבה את טווח הגילוי של החיישן ומחלקת את האזור לאזורים נפרדים, מה שמגביר את רגישות ודיוק הגילוי של החיישן.
מבנה החיישן והרכיבים
חיישן HC-SR501 מורכב מכמה רכיבים עיקריים:
1. חיישן PIR: זהו הרכיב החישה הראשי, המזהה שינויים בקרינת האינפרא-אדום.
2. עדשת פרנל: העדשה המיוחדת הזו מרחיבה את טווח הגילוי ומחלקת אותו לאזורים נפרדים.
3. מעגל מודפס (PCB): ה-PCB מכיל את כל הרכיבים האלקטרוניים הדרושים לפעולת החיישן.
4. פוטנציומטרים: שני פוטנציומטרים, אחד לכיוון רגישות (Sx) ואחד לכיוון זמן השהיה (Tx).
5. נורית LED: מציינת ויזואלית מתי החיישן מזהה תנועה.
6. פיני חיבור: VCC (מתח), GND (קרקע) ו-OUT (פלט דיגיטלי).
כיוון רגישות וזמן השהיה
שני הפוטנציומטרים על החיישן מאפשרים לך להתאים אישית את הביצועים לצרכים הספציפיים שלך.
פוטנציומטר הרגישות (Sx) קובע את מרחק הגילוי של החיישן. סיבוב בכיוון השעון מגביר את הרגישות ומאפשר לחיישן לזהות תנועה ממרחק גדול יותר, בעוד סיבוב נגד כיוון השעון מפחית את הרגישות למרחקים קצרים יותר.
פוטנציומטר זמן ההשהיה (Tx) קובע את פרק הזמן שבו הפלט יישאר במצב HIGH לאחר הגילוי. סיבוב בכיוון השעון מגדיל את זמן ההשהיה, בעוד סיבוב נגד כיוון השעון מקצר אותו.
כדי לכייל את החיישן, התחל על ידי סיבוב שני הפוטנציומטרים נגד כיוון השעון עד הסוף. לאחר מכן, סובב בהדרגה את פוטנציומטר הרגישות בכיוון השעון עד שהחיישן מגיב למרחק הרצוי. לבסוף, התאם את זמן ההשהיה על פי צרכיך – זמן קצר יותר למערכות שדורשות תגובה מהירה, או זמן ארוך יותר כדי להפחית אזעקות שווא או הפעלות חוזרות.
מפרט טכני
הנה מבט מקרוב על המפרט הטכני והמאפיינים של חיישן HC-SR501:
☸ מתח עבודה: 5V-12V DC
☸ צריכת זרם: 65mA
☸ מרחק גילוי: עד 7 מטר (מותאם)
☸ זווית גילוי: 110°x 70° (מותאם)
☸ זמן השהיה (מותאם): 5 שניות עד 5 דקות
☸ טריגר: L – אין גילוי, H – גילוי
☸ מצבי שינה/עבודה: מצב נמוך – 3.3V, מצב גבוה – 0V
☸ טמפרטורת עבודה: -20°C עד +80°C
☸ ממדים: 32mm x 24mm x 24mm
חיבור לארדואינו
חיבור HC-SR501 לארדואינו פשוט ודורש רק 3 חיבורים:
הנה טבלה המציגה את חיבורי החיישן לארדואינו:
HC-SR501 | פין Arduino |
VCC | 5V |
OUT | דיגיטלי 2 |
GND | GND |
זכור לחבר את הפין מתח ל-5V אם אתה משתמש בארדואינו עם מתח 5V, או ל-3.3V אם אתה משתמש בלוח עם 3.3V.
קוד לדוגמה – זיהוי תנועה
הנה קטע קוד Arduino פשוט המדגים כיצד לקרוא את מצב החיישן ולבצע פעולה בהתאם:
int pirSensor = 2; // פין דיגיטלי שאליו מחובר חיישן ה-PIR
void setup()
{
pinMode(pirSensor, INPUT); // הגדרת הפין כקלט
Serial.begin(9600); // התחלת תקשורת טורית
}
void loop()
{
int sensorValue = digitalRead(pirSensor); // קריאת ערך החיישן
if (sensorValue == HIGH)
{ // אם התגלתה תנועה
Serial.println("Motion detected!"); // הדפסת הודעה לקונסולה
}
else
{ // אם לא התגלתה תנועה
Serial.println("No motion."); // הדפסת הודעה לקונסולה
}
delay(500); // השהיה של חצי שנייה לפני הלולאה הבאה
}
הקוד הזה עושה את הדברים הבאים:
1. מגדיר משתנה pirSensor לייצג את הפין הדיגיטלי שאליו מחובר חיישן ה-PIR (פין 2 במקרה זה).
2. בפונקציית setup, מגדירים את פין החיישן כקלט באמצעות
pinMode(pirSensor, INPUT), ומתחילים תקשורת טורית עם קצב שידור של 9600 .
3. בפונקציית loop, קוראים את ערך החיישן באמצעות digitalRead(pirSensor) ומאחסנים אותו במשתנה sensorValue.
4. אם sensorValue הוא HIGH, זה אומר שהחיישן זיהה תנועה. במקרה זה, מדפיסים את ההודעה "Motion detected!" לקונסולה הטורית.
5. אם sensorValue הוא LOW, זה אומר שלא התגלתה תנועה. במקרה זה, מדפיסים את ההודעה "No motion." לקונסולה הטורית.
6. לבסוף, ממתינים חצי שנייה (500 אלפיות השנייה) באמצעות delay(500) לפני שחוזרים על הלולאה הבאה.
קוד זה מספק דרך פשוטה להתחיל עם חיישן PIR HC-SR501, ללא צורך בטיפול במשתנים מצב או תנאים מורכבים יותר. הוא מתאים לתלמידים המעוניינים להבין את הבסיס של קריאת ערכים מחיישן התנועה והגבה אליהם.
רעיונות לפרויקטים
1. מערכת אזעקה ביתית: השתמש בחיישן HC-SR501 כדי לזהות תנועה חשודה והפעל אזעקה, שלח התראות דחיפה או הודעות טקסט כדי להתריע על פולשים פוטנציאליים.
2. בקרת תאורה אוטומטית: השתמש בחיישן כדי להפעיל ולכבות אורות אוטומטית כאשר אנשים נכנסים או יוצאים מחדר. שלב עם חיישני אור כדי לחסוך באנרגיה כאשר יש מספיק אור טבעי.
3. מערכת ספירת אנשים: השתמש במספר חיישני HC-SR501 כדי לספור אנשים הנכנסים ויוצאים מחנות או מרחב ציבורי. זה יכול לספק תובנות על תנועת האנשים ולסייע בניהול יעיל של המרחב.
4. מצלמת אבטחה מופעלת תנועה: השתמש בחיישן כדי להפעיל מצלמה ולהקליט וידאו רק כאשר מזוהה תנועה, במקום להקליט ברציפות. זה יכול לחסוך שטח אחסון ולהקל על הסקירה של חומרי הווידאו.
5. פתיחת דלת אוטומטית לחיות מחמד: השתמש בחיישן כדי לזהות מתי חיית המחמד שלך מתקרבת לדלת ופתח אותה אוטומטית כדי לאפשר להם להיכנס או לצאת. זה מושלם לכלבים או חתולים שזקוקים לגישה לחוץ במהלך היום.
טיפים וזהירות
– הרחק את החיישן ממקורות חום כמו מזגנים, מחממים או אור שמש ישיר, מכיוון שהם עלולים לגרום לאזעקות שווא.
– כוון את הרגישות וזמן ההשהיה בהתאם לצרכים היישום. רגישות גבוהה מדי עלולה לגרום לאזעקות שווא, בעוד שרגישות נמוכה מדי עלולה להחמיץ תנועות.
– שקול להשתמש במארז עמיד למים אם הנך מתקין את החיישן בחוץ או בסביבות לחות.
– נקה את עדשת החיישן במטלית רכה מעת לעת כדי להסיר אבק וזיהום שעלולים להשפיע על הביצועים.
– זכור שחיישני PIR מזהים שינויים בקרינת אינפרא-אדום נפלטת. הם עלולים שלא לזהות תנועה אם טמפרטורת גוף האובייקט קרובה לטמפרטורת הסביבה.
סיכום
חיישן תנועה PIR HC-SR501 הוא רכיב חישה עוצמתי ונגיש שיכול להוסיף יכולות זיהוי תנועה לכל פרויקט Arduino. בין אם אתה בונה מערכת אבטחה, פרויקט בית חכם או כל יישום אחר שדורש גילוי תנועה, HC-SR501 מספק פתרון קל ליישום.
עם הבנה מעמיקה של מבנה החיישן, עקרונות הפעולה שלו, והיכולת לכייל את רגישותו וזמן ההשהיה, תוכל להתאים אישית את התנהגות החיישן לצ
רכים הספציפיים של הפרויקט שלך. המעגל והקוד הפשוטים הדרושים להפעלת HC-SR501 הופכים אותו לבחירה אידיאלית למתחילים ומומחים כאחד.
עם הידע שרכשת במדריך זה, אתה מצויד כעת בכלים הדרושים כדי להתחיל לשלב חיישני PIR בפרויקטים שלך. בין אם אתה מטפל בבעיות אבטחה, מייעל שימוש באנרגיה או פשוט מוסיף נוחות לחיי היומיום, HC-SR501 יכול לספק את הפתרון.
זכור, תמיד יש מקום לשיפור והתאמה אישית כשמדובר בשימוש בחיישני PIR. אל תפחד לנסות רעיונות חדשים, לשנות את הקוד או לשלב חיישנים נוספים כדי להרחיב את היכולות של הפרויקט שלך. עם קצת יצירתיות ואקספרימנטציה, האפשרויות הן אינסופיות.
עכשיו, זה הזמן שלך לצאת ולהתחיל לבנות! קח את הידע שרכשת ויישם אותו בפרויקטים משלך. בין אם אתה מתכנת מנוסה או רק מתחיל, חיישן HC-SR501 הוא כלי נהדר להוספת אינטראקטיביות ואינטליגנציה לכל יצירה.
בהצלחה, ואל תשכח לחלוק את המיזמים המדהימים שלך עם הקהילה. מי יודע, אולי הפרויקט הבא שלך עם HC-SR501 יהיה השראה למישהו אחר להיכנס לעולם מרתק של חיישנים ואלקטרוניקה DIY!
