PIR-датчик движения (HC-SR501): обнаружение движения с Arduino, ESP32 и Pico

PIR-датчик (Passive InfraRed, пассивный инфракрасный) — дешёвый датчик с очень малым потреблением, который замечает, когда человек или животное движется в его поле зрения. Свет на лестнице, который включается сам, охранные системы и автоматические дверные звонки обычно работают на PIR. Слово «пассивный» значит, что датчик сам ничего не излучает: он только «слушает» инфракрасное излучение тёплых предметов вокруг. Самая популярная модель в проектах на Arduino — HC-SR501.

Как работает PIR-датчик?

Любой предмет теплее абсолютного нуля испускает инфракрасное излучение, а человеческое тело сильнее всего излучает на длине волны 9–10 микрометров. Сердце датчика — пироэлектрический элемент, который реагирует на это излучение, и он разделён на две половины. Когда ничего не движется, обе половины видят одинаковое излучение, их сигналы взаимно гасятся, и выход молчит. Когда кто-то пересекает поле зрения, сначала одна половина, а потом другая получает больше излучения; схема модуля улавливает эту разницу, и пин OUT переходит в HIGH.

Белый купол сверху — это линза Френеля. Она делит поле зрения на десятки маленьких зон и фокусирует излучение каждой зоны на элементе. Когда человек переходит из одной зоны в другую, сигнал меняется; поэтому PIR-датчик отлично замечает движение, но не видит человека, который стоит совершенно неподвижно.

Характеристики HC-SR501

Настройки на модуле

• Резистор Sx (чувствительность): задаёт дальность обнаружения. Поворот по часовой стрелке увеличивает её примерно с 3 до 7 метров.
• Резистор Tx (время): задаёт, сколько выход остаётся в HIGH после обнаружения движения. Поворот по часовой стрелке удлиняет время.
• Перемычка H (повторное срабатывание): пока движение продолжается, таймер каждый раз запускается заново; идеально для управления светом.
• Перемычка L (однократное срабатывание): когда время выходит, выход переходит в LOW, даже если движение продолжается; дальше нужно новое срабатывание.
• Время блокировки: примерно 2,5 секунды после перехода выхода в LOW новое движение не регистрируется; это не настраивается.

Распиновка и подключение HC-SR501

Обнаружение движения с Arduino

Код ниже ждёт, пока датчик прогреется, а затем один раз пишет сообщение в монитор порта, когда движение начинается, и один раз — когда заканчивается, включая и выключая встроенный светодиод Arduino. Следить только за сменой состояния, а не выводить значение выхода снова и снова — тот же подход, что и в настоящих проектах.

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}

Свет по движению: отсчёт времени через millis()

Хранить время свечения в коде, а не на резисторе Tx модуля, намного гибче. Код ниже запоминает момент каждого обнаружения движения и выключает свет через 20 секунд после последнего движения, так что свет горит, пока в комнате кто-то двигается. К LIGHT_PIN можно подключить светодиод или модуль реле для сетевой лампы; если реле active LOW, поменяй местами HIGH и LOW в последней строке. Подключение реле разобрано в статье Что такое модуль реле?

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 с ESP32 и Raspberry Pi Pico

Выход HC-SR501 уже 3,3 V, поэтому его можно подключать к ESP32 и Pico напрямую, без делителя напряжения. А вот сам модуль питай от 5 V: ниже 4,5 V его встроенный стабилизатор работает нестабильно. На ESP32 работает тот же код Arduino; в проектах на батарейках, если отправить ESP32 в глубокий сон и будить его выходом PIR (ext0 wakeup), батарея прослужит на недели дольше. На Pico с MicroPython можно ловить движение через прерывание, ничего не пропуская:

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)

Как избежать ложных срабатываний

• Не направляй на источники тепла: батареи отопления, решётки кондиционера, солнечные окна и горячие лампы вызывают срабатывание резкими перепадами температуры.
• Держи подальше от движущихся предметов: шторы, растения или ветки, качающиеся на ветру, выглядят как движение, если нагрелись на солнце.
• Очисти питание: реле и Wi-Fi-модули дают помехи по питанию; поставь конденсатор 100 µF между VCC и GND датчика.
• Отодвинь немного от ESP32: HC-SR501 прямо рядом с антенной Wi-Fi может иногда срабатывать сам; обычно помогают несколько сантиметров расстояния и короткий провод.
• Если есть домашние животные: снизь чувствительность и установи датчик повыше, слегка наклонив вниз.
• Не ставь за стекло: обычное стекло задерживает инфракрасное излучение, поэтому датчик за окном не увидит движения снаружи.

PIR, микроволновый радар или ультразвук?

Если нужно знать, движется ли кто-то, а не есть ли кто-то в комнате, PIR — самое экономичное решение. Если нужно измерить, как далеко находится предмет, загляни в статью Датчик расстояния HC-SR04.

Идеи проектов с PIR-датчиком

• Автоматический свет в коридоре: включай лампу через реле при движении и выключай после 30 секунд без движения.
• Охранная сигнализация: включай зуммер, если в ночном режиме замечено движение; про звуковую часть читай в статье Что такое зуммер?
• Умный ночник: объедини PIR с фоторезистором (LDR), чтобы лампа включалась, только когда темно и кто-то двигается.
• Уведомления на телефон: отправляй сообщение в Telegram с ESP32 при обнаружении движения.
• Экономичный дисплей: включай подсветку LCD, когда кто-то подходит, и выключай, когда уходит.
• Счётчик посетителей: считай каждое движение через дверной проём и показывай число на дисплее.

Частые ошибки и как их исправить

• Выход всё время в HIGH: слишком большое время Tx или постоянное движение в режиме H; убавь резистор и убедись, что датчик не смотрит на источник тепла.
• Никогда не срабатывает: возможно, на VCC не 5 V, датчик ещё прогревается или провод OUT подключён не к тому пину, что указан в коде.
• Срабатывает сам каждые несколько секунд: шумное питание; добавь конденсатор и отодвинь датчик от реле и Wi-Fi-модулей.
• Сразу после окончания движения не срабатывает снова: время блокировки около 2,5 секунды — это нормально, датчик исправен.
• Неудачная установка: PIR лучше всего замечает движение поперёк поля зрения; человека, идущего прямо на датчик, он замечает позже.

PIR-датчик — один из лучших вариантов для первого проекта умного дома: подключается тремя проводами, а результат виден сразу. В приложении BlueGrays есть пошаговые проекты со светом по движению, дверным звонком и сигнализацией — со схемами подключения и кодом.