Arduino Nano - Capteur de mouvement

Préparation du matériel

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À propos du capteur de mouvement HC-SR501

Le capteur PIR HC-SR501 est capable de détecter le mouvement des humains (ou des animaux). Il est couramment utilisé dans diverses applications, telles que l'allumage ou l'extinction automatique d'une ampoule, l'ouverture et la fermeture d'une porte, l'activation ou la désactivation d'un escalier mécanique et la détection d'un intrus.

Le brochage du capteur de mouvement

Le capteur de mouvement HC-SR501 possède 3 broches :

• Broche GND : Elle doit être connectée à GND (0V)
• Broche VCC : Elle doit être connectée à VCC (5V)
• Broche de SORTIE : C'est une broche de sortie qui sera à l'état BAS lorsque aucun mouvement n'est détecté, et à l'état HAUT lorsqu'un mouvement est détecté. Cette broche doit être connectée à la broche d'entrée de l'Arduino.

Le HC-SR501 possède un cavalier et deux potentiomètres qui servent à ajuster les réglages du capteur.

Comment ça fonctionne

Le capteur HC-SR501 est capable de détecter un mouvement basé sur les changements du rayonnement infrarouge provenant d'un objet en mouvement. Pour que le capteur HC-SR501 détecte l'objet, deux critères doivent être remplis :

• L'objet doit être en mouvement ou en train de trembler
• L'objet doit émettre des radiations infrarouges

Par conséquent :

• Si un objet est en mouvement mais n'émet pas de rayons infrarouges (par exemple, un robot ou un jouet de véhicule), il ne sera pas détecté par le capteur.
• Si un objet émet des rayons infrarouges mais ne se déplace pas (par exemple, une personne immobile), il ne sera pas détecté par le capteur.

Les humains et les animaux sont des sources de rayonnement infrarouge. Par conséquent, le capteur peut détecter leurs mouvements.

État de la broche de SORTIE :

• Lorsqu'aucun humain (ou animal) n'est présent dans la portée détectée du capteur, la broche de SORTIE du capteur est à l'état BAS.
• Si un humain (ou un animal) entre dans la portée détectée du capteur, la broche de SORTIE passera de BAS à HAUT, indiquant qu'un mouvement a été détecté.
• Lorsque l'humain (ou l'animal) quitte la portée détectée du capteur, la broche de SORTIE basculera de HAUT à BAS, signifiant que le mouvement est terminé.

La vidéo ci-dessus montre le fonctionnement de base d'un détecteur de mouvement. En réalité, le fonctionnement du détecteur de mouvement peut varier selon la configuration (qui est décrite dans la section Utilisations Avancées).

Détecter la présence humaine

Le capteur lui-même ne reconnaît pas la présence humaine. Il détecte uniquement le mouvement. Nous utilisons un Arduino Nano pour déduire la présence humaine en fonction du mouvement détecté par le capteur, selon cette règle :

• Si un mouvement est détecté, alors des humains sont présents.
• Si aucun mouvement n'est détecté, alors des humains ne sont pas présents.

Cette règle fonctionne de manière imparfaite dans une situation pratique : lorsque des personnes se trouvent à portée du capteur mais ne bougent pas, le mouvement ne sera pas détecté. En conséquence, l'Arduino Nano conclura qu'aucun humain n'est présent.

Par exemple, le capteur de mouvement dans votre salle de réunion est configuré pour activer les lumières lorsque des personnes sont présentes. Lorsque la réunion est en cours et que personne ne bouge, le mouvement n'est pas détecté et donc la présence humaine n'est pas reconnue, ce qui entraîne l'extinction des lumières. Pour les rallumer, il faut que quelqu'un bouge.

Cependant, ce problème n'est PAS grave et le capteur est bon marché. Par conséquent, il est largement utilisé pour détecter les humains dans de nombreuses applications.

Arduino Nano - Capteur de mouvement HC-SR501

Connectez la broche d'entrée numérique d'un Arduino à la broche de SORTIE du capteur HC-SR501. En utilisant le code Arduino Nano, nous pouvons vérifier la valeur de la broche de SORTIE pour détecter un mouvement.

Diagramme de câblage

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Configuration initiale

Comment programmer un capteur de mouvement

• Configurez une broche d'un Arduino en entrée numérique en utilisant la fonction pinMode().

• Vérifiez l'état de la broche de SORTIE du capteur avec la fonction digitalRead().

• Identifiez le moment où le mouvement commence (l'état de la broche passe de BAS à HAUT).

• Identifier quand l'état de la broche passe de HAUT à BAS indiquant que le mouvement s'est arrêté.

Code Arduino Nano

Étapes rapides

• Copiez le code ci-dessus et ouvrez-le dans l'IDE Arduino.
• Cliquez sur le bouton Upload dans l'IDE Arduino pour compiler et télécharger le code sur l'Arduino Nano.
• Ouvrez le moniteur série.
• Déplacez votre main à portée du capteur.
• Vérifiez la sortie dans le moniteur série.

Vidéo

Utilisations avancées

Comme mentionné précédemment, nous pouvons modifier la configuration du capteur en utilisant un cavalier et deux potentiomètres.

Ajusteur de portée de détection

Ce potentiomètre peut modifier la distance à laquelle quelque chose peut être détecté (environ 3 à 7 mètres).

• Le tourner complètement à droite permet de détecter des objets jusqu'à 3 mètres de distance.
• Le tourner complètement à gauche permet de détecter des objets jusqu'à 7 mètres de distance.

Nous pouvons utiliser le potentiomètre pour régler une plage de valeurs entre 3m et 7m.

Ajusteur de délai

Ce potentiomètre est utilisé pour modifier le délai.

• Lorsqu'il est tourné complètement dans le sens des aiguilles d'une montre, le délai est d'environ 5 minutes.
• Lorsqu'il est tourné complètement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, le délai est d'environ 3 secondes.

La section suivante fournit une explication du concept de délai temporel en conjonction avec le déclencheur de répétition.

Sélecteur de déclenchement répété

Un cavalier existe qui est utilisé pour choisir entre les modes de déclenchement : déclenchement unique ou déclenchement répétable.

Faisons référence au réglage du délai temporel, qui est configuré via le Réglage de Délai Temporel, comme time_delay. Si vous vous déplacez dans la portée du capteur pendant une longue période (connue sous le nom de motion_time) qui est plusieurs fois plus longue que time_delay :

• En mode Déclenchement Unique : l'état de la broche OUTPUT basculera plusieurs fois entre BAS et HAUT. La durée en HAUT sera égale à time_delay tandis que la durée en BAS est fixée à 3 secondes.

• Mode de déclenchement répétable : L'état de la broche OUTPUT restera ÉLEVÉ pendant une période de (temps de mouvement + délai temporel).

Test

• Mode de déclenchement unique :
• Placez le cavalier pour sélectionner le mode de déclenchement unique
• Agitez votre main devant le capteur pendant environ 10 secondes.
• Éloignez votre main de la zone du capteur
• Attendez 3 secondes, vous devriez observer la sortie sur le moniteur série comme suit :
COM6
Send
Motion detected! Motion stopped! Motion detected! Motion stopped! Motion detected! Motion stopped!
Autoscroll Show timestamp
Clear output
9600 baud  
Newline  

Mode de déclenchement répétable :

• Placez le cavalier pour choisir le mode de déclenchement répétable
• Agitez votre main devant le capteur pendant environ 10 secondes
• Éloignez votre main de la portée du capteur
• Attendez 3 secondes, le résultat sera visible dans le moniteur série comme ceci :
COM6
Send
Motion detected! Motion stopped!
Autoscroll Show timestamp
Clear output
9600 baud  
Newline  

Nous pouvons observer que lorsque le capteur est en mode de déclenchement unique, il s'activera deux ou trois fois. Alors que, en mode de déclenchement répétable, le capteur ne se déclenchera qu'une seule fois.

※ NOTE THAT:

Pendant le temps BAS (3 secondes, une valeur fixe et non ajustable), le capteur est incapable de détecter tout mouvement. Cela ne pose aucun problème en pratique.

Il est suggéré d'utiliser le mode de déclenchement répétable.

Dans de nombreux scénarios du monde réel :

• Nous activons ou mettons en marche des dispositifs/machines dès qu'une personne est présente
• Nous n'éteignons ni désactivons pas les dispositifs/machines immédiatement après qu'une personne n'est plus présente. Nous éteignons ou désactivons les dispositifs/machines après qu'un certain temps se soit écoulé.

Comment utiliser le délai d'attente

Si aucun humain n'est détecté, le système d'automatisation attendra pendant une période avant d'agir.

Le capteur de mouvement dispose d'un ajusteur de délai qui permet de régler le temps de retard à un minimum de 3 secondes et un maximum de 5 minutes. De plus, le code Arduino Nano peut être utilisé pour définir n'importe quelle valeur pour le délai.

Si nous ne spécifions pas de délai d'expiration dans le code de l'Arduino Nano, le délai d'expiration sera équivalent au délai configuré dans le capteur.

Si un délai d'expiration est établi dans le code de l'Arduino Nano, il sera l'agrégat du délai dans la configuration du capteur et du délai dans le code de l'Arduino Nano.

Définir un délai temporel dans le code Arduino Nano


/* * Ce code Arduino Nano a été développé par newbiely.fr * Ce code Arduino Nano est mis à disposition du public sans aucune restriction. * Pour des instructions complètes et des schémas de câblage, veuillez visiter: * https://newbiely.fr/tutorials/arduino-nano/arduino-nano-motion-sensor */ #define MOTION_SENSOR_PIN 2 // The Arduino Nano pin connected to the OUTPUT pin of motion sensor int motion_state = LOW; // current state of pin int prev_motion_state = LOW; // previous state of pin const unsigned long DELAY_TIME_MS = 30000; // 30000 miliseconds ~ 30 seconds bool delay_enabled = false; unsigned long delay_start_ms; void setup() { Serial.begin(9600); // Initialize the Serial to communicate with the Serial Monitor. pinMode(MOTION_SENSOR_PIN, INPUT); // set arduino pin to input mode to read value from OUTPUT pin of sensor } void loop() { prev_motion_state = motion_state; // store state motion_state = digitalRead(MOTION_SENSOR_PIN); // read new state if (prev_motion_state == LOW && motion_state == HIGH) { // pin state change: LOW -> HIGH Serial.println("Motion detected!"); Serial.println("Turning on / activating"); delay_enabled = false; // disable delay // TODO: turn on alarm, light or activate a device ... here } else if (prev_motion_state == HIGH && motion_state == LOW) { // pin state change: HIGH -> LOW Serial.println("Motion stopped!"); delay_enabled = true; // enable delay delay_start_ms = millis(); // set start time } if (delay_enabled == true && (millis() - delay_start_ms) >= DELAY_TIME_MS) { Serial.println("Turning off / deactivating"); delay_enabled = false; // disable delay // TODO: turn off alarm, light or deactivate a device ... here } }

Si le mode de déclenchement répétable est activé, alors le délai dans le code sera de 30 secondes plus time_delay, qui est réglé sur les paramètres du capteur via le réglage du délai.

Défiez-vous

Utilisez le capteur de mouvement pour réaliser l'un de ces projets :

• Activez la lumière lorsque vous entrez dans votre chambre et éteignez-la après 30 secondes après votre départ. Conseil : Consultez Arduino Nano - Relais.
• Déclenchez une alarme lorsque quelqu'un s'approche de vos objets de valeur. Conseil : Consultez Arduino Nano - Buzzer Piézoélectrique.

Références de fonction

• pinMode()
• digitalRead()
• Serial

Tutoriels connexes

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