Individální projekty MPOA

Tato stránka je pouze pro čtení. Můžete si pouze prohlédnout zdrojový kód, ale ne ho měnit. Zeptejte se správce, pokud si myslíte, že něco není v pořádku.
====== Zadání ======



Prozkoumejte možnosti pohybového čidla HC-SR501 s PIR senzorem, postaveného na čipsetu BISS0001. Pomocí vhodné vývojové desky se vstupem AD převodníku připojte na vhodné analogové signály PIR čidla (16=1OUT, resp. 12=2OUT) a proveďte analýzu parametrů čidla.
----

====== PIR detektory ======

Modul HC-SR501 slouží k detekci pohybu. Princip je založen na pyroelektrickém jevu, kdy sensor generuje elektrický potenciál při změně teploty, konkrétně dochází k deformaci krystalické mřížky. 
Pomocí optického systému (zrcadlo nebo Fresnelova čočka) se dopadající IR záření, které vyzařují okolní předměty, soustřeďuje na  PIR element. 

===== PIR element =====

Jedná se o polovodičovou součástku, která je hlavním prvkem PIR detektoru. Po dopadu IR záření se generuje elektrický povrchový náboj Q. Výstupní signal je následně meřen citlivým FET tranzistorem. Pyroelektrický snímač bývá take vybaven filtrem záření pro omezení rozsahu vlnových délek dopadajících na detektor (8 – 14 μm). Lidské tělo vyzařuje do prostoru záření o vlnové délce 9,4 μm.

{{ :2017:pir-ctrl:pirelement.jpeg?100 | PIR element}}

===== Zpracování signálu =====

  - **Analogové** – dochází k vyhodnocování signálu na základě překročení dané prahové úrovně po určitou dobu (zamezení chybného vyhodnocení)
  - **Digitální** – sofistikovanější metoda, při níž dochází ke kvantování. Vyhodnocuje se velikost signálu, jeho strmost, časování a kmitočtové spektrum. Pro zamezení chybného vyhodnocení je signál take filtrován.

{{ :2017:pir-ctrl:zpracovani.png?400 | Výstupni signál PIR senzoru pro zpracování}}

===== Modul HC-SR 501 =====

Modul obsahuje PIR senzor, integoravný obvod BIS0001 sloužící k vyhodnocování signálu z PIR senzorů a další pomocné součástky. Modul umožňuje pomocí dvou odporových trimrů měnit vzdálenost pro detekci pohybu (až 7 m) a dobu sepnutí logického výstupu při vyhodnocení pohybu (5 s – 200 s). Dále umožňuje pomocí jumperu volit mezi jednorázovým nebo opakovaným sepnutím výstup (single nebo repeatable trigger).

//Parametry čidla HC-SR 501//

^ Parametr             ^ Hodnota               ^ 
| Napájecí napětí    | 5 - 20V     | 
| Výstup     | 0, 3.3V TTL          |
| Doba sepnutí     | 5 – 200 sek          |
| Dosah detekce    | cca 7 m     | 
| Úhel detekce    | menší než 120°     | 
| Klidový proud    | méně než 50 uA     | 
| Pracovní teplota    | -15°C až 70°C     | 
| Rozměr    | 32x24x24 mm     | 

{{ :2017:pir-ctrl:hcsr501.jpg?400 | Čidlo HC-SR 501}}
==== Chipset BISS0001 ====

Jedná se o integrovaný obvod založený na technologii CMOS, který zpracovává výstupní signal PIR senzoru a detekuje tak pohyb v blízkosti čidla. Obsahuje dvojici kaskádně řazených operačních zesilovačů zajišťujících zesílení výstupního signálu senzoru.

//Blokový diagram chipsetu BIS0001//
{{ :2017:pir-ctrl:blockdiagrambis0001.png?600 | Blokový diagram chipsetu BISS0001}}
----


====== Testování ======

Za účelem testování byla použita vývojová deska FRDM KL25Z a vývojové prostředí mbed OS. Na příslušné analogové a digitální vstupy byly připojeny výstupní signály modulu (TTL výstup, analogové výstupy  operačních zesilovačů čipsetu BISS0001). Napájecí napětí čidla HC-SR 501 bylo 5V.

Na úvod byl proveden test ověření funkčnosti se sledováním logického výstupu čidla HC-SR 501. Byl napsán kód, který umožňuje změřit dobu aktivního výstupu při jednorázovém sepnutí (s přislušným nastavením jumperu pro Single trigger mód). Tímto byl ověřen nastavitelný rozsah doby sepnutí. 

//Část zdrojového kódu pro zjištění doby sepnutí (single trigger delay)//
<code c>
#include "mbed.h"
#include "USBSerial.h"
#include "millis.h"

DigitalOut  myLed(LED1);
DigitalIn   digitalOutputPIR(PTB0);
USBSerial   serial;

int MeasureTriggerDelay(void) {
    
    uint8_t measureFlagON = 0;
    uint8_t completeMeasureFlag = 0;
    time_t triggerTime, offTime;
    
    while(!completeMeasureFlag){
    
        if(digitalOutputPIR) {
        
            myLed = 0;
            if(!measureFlagON) {
            
                triggerTime = millis() / 1000;
                serial.printf("/KALIBRACE/ Detekovan pohyb /KALIBRACE/\r\n");
            
            }
            measureFlagON = 1;
               
        }
        else {
            
            myLed = 1;
            offTime = millis() / 1000;
            serial.printf("/KALIBRACE/ Vystup odpojen, trigger delay je %d sekund /KALIBRACE/\r\n", offTime - triggerTime);
            if(measureFlagON) completeMeasureFlag = 1;
             
       }         

    }
    
    return (offTime - triggerTime);
}


int main() {

    int triggerDelayTime = 4;
    int printFlag = 0;
    int triggerTime = 0;
    myLed = 1;
      
    millisStart();
    wait(5);
    
    serial.printf("Zjistuji dobu aktivniho vystupu - trigger delay\r\n");
    while(digitalOutputPIR != 1) {};
    triggerDelayTime = MeasureTriggerDelay();
    
    while(1) {
        
        
    }
}

</code>

Výstup na sériovém portu při nastavení časovacího trimru na nejnižší hodnotu je uveden v následujícím bloku. Změřená doba sepnutéhu výstupu byla 3 sekundy, výrobce uvádí minimální dobu 5 sekund.
 
<code>
Zjistuji dobu aktivniho vystupu - trigger delay
/KALIBRACE/ Detekovan pohyb /KALIBRACE/
/KALIBRACE/ Vystup odpojen, trigger delay je 3 sekund /KALIBRACE/
</code>

Při nastavení trimru přibližně v polovině rozsahu byla doba sepnutí 302 sekund, při nastavení trimru na maximum pak 620 sekund, přičemž výrobce uvádí maximální dobu 500 sekund. 

===== Analogové signály =====

Dále byl zkoumán výstupní analogový signál prvního operačního zesilovače integrovaného obvodu BISS0001 (pin 16) a jeho vliv na logický výstup čidla.

Zdrojový kód pro zkoumání analogového výstupu
Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Nástroje pro stránku
