Anschließen und programmieren deines Bewegungssensors HC-SR501

 
 

 

Einführung

 

Willkommen zur Anleitung für die Inbetriebnahme deines Bewegungssensor-Moduls HC-SR501.

Ein Bewegungssensor (auch Bewegungsmelder im Sprachgebrauch) ist die denkbar einfachste Möglichkeit etwas zu automatisieren.

HC-SR501 Bewegungssensor

Er ist deshalb der, im häuslichen Gebrauch, am häufigsten eingesetzte Sensor. Dort wird er in den meisten Fällen für eine Lichtschaltung eingesetzt.

Aber es gibt auch viele andere tolle Einsatzmöglichkeiten. Was hältst du zum Beispiel von einer bewegungsgesteuerten Überwachungskamera? Electreeks hat für dich als Projekt zum nachbauen, die RPi Security Cam entwickelt.

Nachfolgend zeigen wir dir, wie der Sensor funktioniert und wie du Ihn anschließen und programmieren kannst.

 
 

 

Aufbau und Funktionsweise des PIR Bewegungssensors

 

Aufbau

 

Wichtigstes Bauelement dieses Moduls ist der Pyroelektrische Sensor.

Er befindet sich unter einer weißen abnehmbaren Sammellinse.

An der Unterseite befinden sich zwei Potentiometer (Orangefarbene Drehknöpfe), ein Jumper und drei Anschlüsse:

1. VCC – Spannungsversorgung

2. OUT – Ausgangssignal

3. GND – Masse

Die Beschriftung findest du unter der Sammellinse.

 
 

Funktionsweise

 

Der Begriff PIR ist eine Abkürzung und steht für „passive infrared“. Daraus lässt sich entnehmen, dass es sich hierbei um einen passiven Sensor handelt. Er sendet also keine Signale aktiv aus.

Stattdessen reagiert dieser Pyro-Sensor auf Wärmestrahlung, speziell auf infrarote Strahlung. Er besteht dabei im groben aus zwei nebeneinander angeordneten dünnen Metallfolien, welche elektrisch geladen sind.

Bewegt sich nun ein Mensch, oder ein Tier oder auch nur ein heißer Gegenstand durch den Aktionsradius des Bewegungssensor-Moduls, so trifft die infrarote Wärmestrahlung über die weiße Sammellinse auf eine der beiden Folien des Pyro-Sensors und erzeugt dort eine minimale Ladungsänderung der Teilchen. Die nun daraus resultierende Ladungsdifferenz zwischen den beiden Metallfolien wird ausgewertet, verstärkt und weitergegeben. Am OUT-Ausgang wird ein Signal erzeugt, welches dann als Schaltsignal dient.

Die beiden nebeneinander angeordneten Folien haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie nur Wärmedifferenzen erkennen, also Bewegungen. Wirkt auf den gesamten Sensor eine gleichbleibende Wärmestrahlung ein, entsteht keine Spannungsdifferenz zwischen den Metallfolien. Das Sensor-Modul schaltet nicht.

 

Potentiometer- und Jumper-Steckbrückeneinstellung

Mit dem linken Potentiometer kann man die Haltezeit einstellen, also wie lange das Signal am Ausgang nach dem Erkennen einer Bewegung gehalten wird.

Das rechte Potentiometer dient zur Einstellung der Empfindlichkeit. Er dient zur Reichweiteneinstellung und zeitgleich zur Rauschreduzierung.

Mit der Jumper Steckbrücke kann man zwei verschiedene Schaltprogramme des Bewegungssensors einstellen.

In der vorderen Steckposition (Modus L), sendet der Sensor bei dem Erkennen einer Bewegung einen Impuls aus und fällt danach sofort wieder ab. Das macht er immer, sobald er eine Bewegung erkennt.

In der hinteren Steckposition (Modus H), sendet der Sensor einen Impuls, abhängig von der eingestellten Haltezeit aus. Wird innerhalb der Haltezeit erneut eine Bewegung registriert, setzt sich die Haltezeit zurück. Das Signal fällt erst wieder ab, wenn innerhalb der Haltezeit keine Bewegung mehr registriert wurde.

 
 

 

Installation und Anschluss des PIR Bewegungssensor

 

Als Anschlussbeispiel, geben wir eine einfache LED-Lichtschaltung vor.

Wenn du dein PIR Bewegungssensor-Modul HC-SR501 anschließen möchtest, benötigst du (für die oben genannte Versuchsschaltung) folgendes Zubehör:

    • 3 Jumperkabel F-F
    • 2 Jumperkabel M-F
    • 1 Widerstand 120 Ohm
    • 1 LED
    • 1 Breadboard

Die Schaltung kannst du nach folgender Zeichnung aufbauen:

Erklärung zur Schaltung:

Der Sensor wird an VCC mit 5V DC über den Raspberry Pi versorgt. GND des Sensors wird auf einen GND des Pi geschlossen.

Der OUT-Ausgang wird an einen beliebigen GPIO Anschluss geschlossen.

Optional: Die LED-Schaltung dient nur als Visualisierung. Du kannst sie nach eigenem belieben aufbauen oder weglassen.

 
 

 

Programmierung des PIR Bewegungssensor

 

Im Folgenden findest du den Programmcode für die Bewegungserkennung. Die Kommentare im Code, geben dir Hinweise zu den einzelnen Befehlszeilen.

Erstelle als erstes eine neue Datei mit dem Namen „electreeks_bewegungssensor.py“

Öffne die Datei mit einem Editor deiner Wahl und trage dort den Programmcode ein:

Wenn du fertig bist, speichere deine Änderungen. Führe nun mit dem Terminal auf deinem Raspberry Pi das Programm mit dem Befehl: sudo python electreeks_ultraschallsensor.py aus. Wenn alles geklappt hat, muss sich bei einer Bewegung, die LED für 5 Sekunden anschalten und im Terminal der Kommentar „Dein Electreeks Sensor hat eine Bewegung erkannt!“ erscheinen. Das geht solange, bis der PIR keine Bewegung mehr erkennt. Du kannst das Programm jederzeit mit Strg + c beenden.

Du hast jetzt kennengelernt, wie der Bewegungssensor funktioniert. Versuche dich doch jetzt einmal an unserem Projekt: der Electreeks RPi-Security Cam. Viel Erfolg beim Tüfteln!

Sollten noch Fragen offen sein, oder sollte es Probleme geben, schreibe uns eine Nachricht.