PIR-Bewegungsmelder (HC-SR501): Bewegungserkennung mit Arduino, ESP32 und Pico

Ein PIR-Sensor (Passive InfraRed, passiver Infrarotsensor) ist ein günstiger, extrem sparsamer Sensor, der erkennt, wenn sich ein Mensch oder Tier in seinem Sichtfeld bewegt. Treppenlichter, die von selbst angehen, Alarmanlagen und automatische Türklingeln arbeiten meist mit einem PIR. Das Wort "passiv" bedeutet, dass der Sensor selbst nichts aussendet: Er lauscht nur auf die Infrarotstrahlung, die warme Körper in seiner Umgebung abgeben. Das beliebteste Modell in Arduino-Projekten ist der HC-SR501.

Wie funktioniert ein PIR-Sensor?

Jeder Körper, der wärmer als der absolute Nullpunkt ist, gibt Infrarotstrahlung ab; der menschliche Körper strahlt am stärksten bei einer Wellenlänge von 9–10 Mikrometern. Herzstück des Sensors ist ein pyroelektrisches Element, das auf diese Strahlung reagiert und aus zwei Hälften besteht. Bewegt sich nichts, sehen beide Hälften gleich viel Strahlung, ihre Signale heben sich auf und der Ausgang bleibt ruhig. Durchquert jemand das Sichtfeld, empfängt zuerst die eine, dann die andere Hälfte mehr Strahlung; die Schaltung des Moduls erkennt diesen Unterschied und der Pin OUT geht auf HIGH.

Die weiße Kuppel oben ist eine Fresnel-Linse. Sie teilt das Sichtfeld in Dutzende kleine Zonen und bündelt die Strahlung jeder Zone auf das Element. Wechselt eine Person von Zone zu Zone, ändert sich das Signal – deshalb erkennt ein PIR-Sensor Bewegung sehr gut, aber keinen Menschen, der völlig still steht.

Technische Daten des HC-SR501

Einstellungen auf dem Modul

• Sx-Poti (Empfindlichkeit): stellt die Reichweite ein. Im Uhrzeigersinn steigt sie von etwa 3 auf 7 Meter.
• Tx-Poti (Zeit): legt fest, wie lange der Ausgang nach einer Bewegung HIGH bleibt. Im Uhrzeigersinn wird die Zeit länger.
• Trigger-Jumper H (wiederholend): Solange die Bewegung anhält, startet die Zeit jedes Mal neu – ideal für Lichtsteuerung.
• Trigger-Jumper L (einmalig): Ist die Zeit abgelaufen, geht der Ausgang auf LOW, auch wenn die Bewegung weitergeht; dann ist eine neue Auslösung nötig.
• Sperrzeit: Etwa 2,5 Sekunden nachdem der Ausgang auf LOW gegangen ist, wird keine neue Bewegung erkannt; dieser Wert ist nicht einstellbar.

Pinbelegung und Anschluss des HC-SR501

Bewegung mit dem Arduino erkennen

Der folgende Code wartet, bis der Sensor aufgewärmt ist, und meldet dann im seriellen Monitor einmal, wenn eine Bewegung beginnt, und einmal, wenn sie endet – dabei schaltet er die eingebaute LED des Arduino ein und aus. Nur auf Zustandswechsel zu achten, statt den Ausgang ständig auszugeben, ist auch die Methode für echte Projekte.

1const int PIR_PIN = 2;
2const int LED_PIN = 13;        // dahili LED / built-in LED
3
4bool motion = false;
5
6void setup() {
7  pinMode(PIR_PIN, INPUT);
8  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
9  Serial.begin(9600);
10  Serial.println("Sensör ısınıyor / warming up...");
11  delay(30000);                  // ilk 30 sn kararsız / unstable for ~30 s
12  Serial.println("Hazır / ready");
13}
14
15void loop() {
16  bool now = digitalRead(PIR_PIN);
17  if (now && !motion) {
18    Serial.println("Hareket algılandı / motion detected");
19    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
20    motion = true;
21  } else if (!now && motion) {
22    Serial.println("Hareket bitti / motion ended");
23    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
24    motion = false;
25  }
26}

Licht mit Bewegungsmelder: Zeitsteuerung mit millis()

Die Leuchtdauer im Code statt am Tx-Poti festzulegen ist viel flexibler. Der folgende Code merkt sich bei jeder Bewegung die Zeit und schaltet das Licht 20 Sekunden nach der letzten Bewegung aus – solange sich jemand im Raum bewegt, bleibt es also an. An LIGHT_PIN kannst du eine LED anschließen oder ein Relaismodul für eine Netzlampe; bei einem Active-LOW-Relais tauschst du in der letzten Zeile HIGH und LOW. Den Relaisanschluss erklärt Was ist ein Relaismodul?

1const int PIR_PIN = 2;
2const int LIGHT_PIN = 7;               // LED ya da röle / LED or relay
3const unsigned long ON_TIME = 20000;   // son hareketten sonra 20 sn / 20 s after last motion
4
5unsigned long lastMotion = 0;
6
7void setup() {
8  pinMode(PIR_PIN, INPUT);
9  pinMode(LIGHT_PIN, OUTPUT);
10}
11
12void loop() {
13  if (digitalRead(PIR_PIN) == HIGH) {
14    lastMotion = millis();             // her harekette süreyi yenile / refresh on every motion
15  }
16  bool on = (lastMotion != 0) && (millis() - lastMotion < ON_TIME);
17  digitalWrite(LIGHT_PIN, on ? HIGH : LOW);
18}

PIR mit ESP32 und Raspberry Pi Pico

Der Ausgang des HC-SR501 liefert bereits 3,3 V, er kann also ohne Spannungsteiler direkt an ESP32 und Pico. Das Modul selbst versorgst du aber mit 5 V, denn sein Spannungsregler arbeitet unter 4,5 V unzuverlässig. Am ESP32 läuft derselbe Arduino-Code; bei Batterieprojekten verlängert es die Laufzeit um Wochen, den ESP32 in den Tiefschlaf zu schicken und ihn mit dem PIR-Ausgang zu wecken (ext0 wakeup). Am Pico kannst du mit MicroPython einen Interrupt nutzen, damit dir keine Bewegung entgeht:

1from machine import Pin
2import time
3
4pir = Pin(16, Pin.IN)            # GP16
5led = Pin(25, Pin.OUT)           # dahili LED; Pico W'de Pin("LED") / onboard LED; Pin("LED") on Pico W
6
7def on_motion(pin):
8    led.value(pin.value())       # hareket varken yanar / on while there is motion
9    print("Hareket / motion" if pin.value() else "Bitti / ended")
10
11pir.irq(trigger=Pin.IRQ_RISING | Pin.IRQ_FALLING, handler=on_motion)
12
13while True:
14    time.sleep(1)

Fehlauslösungen vermeiden

• Nicht auf Wärmequellen richten: Heizkörper, Klimaanlagen, sonnige Fenster und heiße Lampen lösen durch plötzliche Temperaturänderungen aus.
• Von bewegten Gegenständen fernhalten: Vorhänge, Pflanzen oder Äste, die im Wind schwanken und in der Sonne warm geworden sind, wirken wie Bewegung.
• Versorgung entstören: Relais und WLAN-Module erzeugen Störungen; setze einen 100-µF-Kondensator zwischen VCC und GND des Sensors.
• Etwas Abstand zum ESP32: Direkt neben der WLAN-Antenne löst der HC-SR501 gelegentlich von selbst aus; ein paar Zentimeter Abstand und ein kurzes Kabel helfen meist.
• Bei Haustieren: die Empfindlichkeit senken und den Sensor hoch montieren, leicht nach unten geneigt.
• Nicht hinter Glas: Normales Fensterglas lässt die Infrarotstrahlung nicht durch, ein Sensor hinter der Scheibe sieht draußen nichts.

PIR, Mikrowellenradar oder Ultraschall?

Willst du wissen, ob sich jemand bewegt – und nicht, ob jemand im Raum ist –, ist der PIR die günstigste Lösung. Musst du messen, wie weit ein Objekt entfernt ist, lies HC-SR04 Entfernungssensor.

Projektideen mit dem PIR-Sensor

• Automatisches Flurlicht: bei Bewegung eine Lampe über ein Relais einschalten und nach 30 Sekunden ohne Bewegung wieder aus.
• Einbruchalarm: im Nachtmodus bei Bewegung einen Buzzer ertönen lassen; für den Ton siehe Was ist ein Buzzer?
• Intelligentes Nachtlicht: den PIR mit einem LDR-Lichtsensor kombinieren, damit die Lampe nur bei Dunkelheit und Bewegung angeht.
• Benachrichtigung aufs Handy: mit einem ESP32 bei Bewegung eine Telegram-Nachricht senden.
• Stromsparendes Display: die Hintergrundbeleuchtung eines LCD einschalten, wenn jemand näherkommt, und ausschalten, wenn er geht.
• Besucherzähler: jede Bewegung durch eine Tür zählen und auf einem Display anzeigen.

Typische Fehler und ihre Lösungen

• Der Ausgang bleibt dauernd HIGH: Die Tx-Zeit ist zu lang oder im H-Modus gibt es ständig Bewegung; dreh das Poti zurück und prüfe, ob der Sensor auf eine Wärmequelle zeigt.
• Er löst nie aus: VCC hat vielleicht keine 5 V, der Sensor wärmt sich noch auf oder das OUT-Kabel steckt an einem anderen Pin als im Code.
• Er löst alle paar Sekunden von selbst aus: Die Versorgung ist gestört; Kondensator ergänzen und Abstand zu Relais und WLAN-Modulen schaffen.
• Nach dem Ende der Bewegung erkennt er nicht sofort wieder: Die Sperrzeit von etwa 2,5 Sekunden ist normal, der Sensor ist nicht defekt.
• Falsch montiert: Ein PIR erkennt am besten, wenn die Bewegung das Sichtfeld seitlich kreuzt; jemanden, der direkt auf ihn zugeht, bemerkt er später.

Ein PIR-Sensor ist einer der besten Einstiege für dein erstes Smart-Home-Projekt: drei Kabel, und du siehst sofort ein Ergebnis. In der BlueGrays-App findest du Projekte mit Bewegungsmelder-Licht, Türklingel und Alarm Schritt für Schritt mit Schaltplänen und Code.