Автомат с сенсором HC-SR501

Ниже изложено применение в хозяйстве пироэлектрического сенсора HC-SR501. Это устройство подойдет для двора между хозяйственными постройками, а также годится для освещения лестничной площадки, вместо аналогичных устройств, морально и физически устаревших. Основное назначение модуля именно для автоматического управления освещением. За привычные уже, небольшие деньги можно иметь стандартное изделие, из ассортимента поделок, поставляемых китайцами. Изготовлен сенсор в качестве законченного функционального узла на печатной плате очень маленького габарита. Фотография внизу, размер – меньше спичечного коробка.

Датчик обладает рядом достоинств. Питание от 5 до 20 VDC, зона обнаружения движения от 3 до 7 метров, задержка выключения от 5 до 300 секунд (настраивается), ток потребления в дежурном режиме менее 50 мкА, ток потребления в рабочем режиме менее 110 мкА, угол обзора от 120 до 140 градусов. Плата датчика имеет органы регулировки. Все настройки желательно выполнить сразу после сборки готового функционального узла. Сенсор представляет собой печатную плату, для применения которой в готовом изделии нужна дополнительная обвязка деталями и реле. При этом нужно соблюдать условие чистых рук, в прямом смысле - по Жванецкому. В первую очередь берегите линзу Френеля. Не надо её лапать и загрязнять. При монтаже в устройство избегайте попадания капель клея на поверхность линзы и вовнутрь. Помните, линза важнейший элемент, обеспечивающий чувствительность и работоспособность устройства. Ну и с платой следует обращаться аккуратно, она мелкая, легко повредить. Схема сенсора доступна для изучения.

На картинке обозначены точки подключения общего провода (GND), выход сигнала о срабатывании (Output) и шины питания (+Power). На плате установлены два переменных сопротивления: один регулирует зону срабатывания (Sensitivity Adjust), другой задержку выключения (Time Delay Adjust). На некоторых платах есть джампер для переключения режимов H и L. На некоторых платах джампера нет. Зато установлена глухая перемычка на клемму H. Если нужно уйти в режим L, то дорожку-перемычку перерезают на плате и коммутацию перетаскивают на клемму L.

В режиме Н сигнал на выходе исчезнет только после истечения времени задержки от момента последней фиксации движения в зоне обнаружения. При движении и нахождении в зоне обнаружения (например, несколько минут) устройство не выключается. После выхода из зоны — сенсор сработает на отключение через 30 секунд. Пока в зоне обнаружения есть движение теплого тела – датчик не выключается. В режиме L датчик, зафиксировав движение, выдает на выход сигнал высокого уровня. Независимо от того, есть в зоне обнаружения дальнейшее движение или нет, через установленное регулятором время задержки (например, 30 секунд), сигнал на выходе Output будет отключен.

Плату сенсора, конечно же нужно интегрировать в локальную систему освещения. Для этого можно использовать рекомендации из интернета. Есть достаточно простые схемы доработки под конкретную задачу. Пример схемы самодельного блока показан ниже. Рукоделие обведено красным контуром. Тут же показана самоделка на плате.

Самоделка состоит из двух узлов. 1) Исполнительное устройство. Состоит из резистора R3, транзистора VT1, диода обратного тока D6 и реле К1, где R3 и VT1 служат связующим звеном между датчиком и реле. Без них нагрузочная способность модуля настолько мала, что напрямую можно подключить лишь светодиод; 2) Бестрансформаторный блок питания (БП). Содержит диодный мост, предназначенный для выпрямления переменного напряжения. Резистор R1 ограничивает бросок пускового тока, конденсатор С1, ёмкостью 0,47–0,56 мкФ, с рабочим напряжением более 250 вольт обеспечивает на выходе БП ток до 0,1А. Резистор R2 (270-330к) необходим для разряда конденсатора С1 после отключения модуля от сети. Фильтрующий конденсатор С2 (1000 мкФ) с рабочим напряжением более 25 вольт. Стабилитрон обеспечивает напряжение на выходе блока питания на уровне +12 VDC. Стабилитрон любой, с напряжением, годным для уверенного срабатывания реле, учитывая диапазон питания датчика +10÷20VDC. Транзистор NPN – 2N3094, ВС547, КТ3102, КТ503, КТ315 и т.п. Реле с относительно небольшим сопротивлением катушки (400-500 Ом), учитывая питание +12 VDC, например от разобранных источников бесперебойного питания. Желателен ток замыкающих контактов более 3А при напряжении коммутации 250 VAC. Это позволит коммутировать нагрузку мощностью до 0,5 кВт. Вначале надо обязательно убедиться, что есть ясность, какая пара контактов работает на замыкание. Для подключения конских мощностей на контакты реле К1 навешивают пусковую обмотку еще одного реле (магнитного пускателя или контактора). При срабатывании реле К1 этот магнитный пускатель тупо подключается в сеть ~220 VAC. Самоделку-переходник вместе с сенсором прячут в светильник или берут коробочку с круглым отверстием под датчик. Можно сделать как на фото. Но лучше использовать коробочку побольше, например размером с мыльницу.

Можно модифицировать и готовые осветительные прожектора наружной установки. Удобно, например, использовать корпуса б/у галогеновых прожекторов 0,5 кВт. Конские мощности галогеновых ламп в эксплуатации разорительны, поэтому начинку прожектора отправляют на помойку. Далее внутри корпуса прожектора устанавливают 50-ваттную китайскую же светодиодную матрицу (на 220В) посаженную на радиатор от 478 процессора. После сборки, проводят испытание с подачей сетевого напряжения питания. Датчик в течении 20-30 секунд калибруется, после чего готов к работе. Джампер можно выставить в режим Н, время задержки выключения - 10-30 секунд. Плата сенсора имеет ещё две «скрытые» возможности. Предусмотрены места для установки температурного и фотоэлемента. Один из рекомендуемых вариантов установки сенсора - линзой Френеля вниз. Можно например прямо под светильником. Можно применить горизонтальный козырёк, исключающий попадание на коробочку любой воды. Лучше монтировать именно под козырьком, с защитой от косого дождя. Кстати, такое расположение линзы позволяет обеспечивать эффективное срабатывание модуля, именно при захвате движения объекта боковыми кромками линзы. Пример самоделок в карболитовых коробочках показан на фото. 

Нужно сказать несколько слов о вариантах механической обработки коробочек. Подгонку мелкого отверстия под полусферическую линзу выполняют путём механической обработки. На практике для упаковки всего устройства пришлось столкнуться с применением хрупкой карболитовой распределительной коробки. Для изделия может быть использован практически любой совдеповский карболит. Наибольшую трудоемкость создают манипуляции с напильником, для расширения отверстия под линзу. Могу рекомендовать некоторое упрощение в виде применения фрезеровки в настольном сверлильном станке. Понадобится короткая торцевая, хорошо заточенная фреза, желательно диаметром 1-2 см. Карболитовую заготовку размещают на деревянном обрезке бруска - подставке. Затем включают сверильный станок и медленными рукопашными движениями плавно расфрезеровывают отверстие. Заглубившись в карболит, и далее двигая вокруг фрезы отрезок бруска, вместе с заготовкой неспешно достигают нужного размера. Никаких перчаток!!! Технику безопасности надо соблюдать. Нужны только крепкие руки и уверенные движения. 

После подгонки отверстия под линзу, его кромку изнутри смазывают клеем, например БФ-2. Далее вставляют линзу и оставляют коробочку на просушку. Желательно добиться герметичности стыка по кромке линзы. Погодные условия могут оказаться жёсткими, а дождь и ветер совсем не дружат с электронными платами. А уже на следующий день можно на пластиковую линзу установить плату модуля, а далее напаять остальную обвязку по схеме. При такой доработке не сложно получить комбайн, дающий срабатывание при движении, по достижению заданной температуры, а также темного времени суток. Кому-то может понадобиться и такой апгрейд.

После сборки непременно выполняют настройку самоделки. Можно и в дневное время, прямо в комнате, сразу после завершения упаковки в коробочку. Желательно иметь гибкий провод от сети 220 вольт с предохранителем на случай короткого замыкания. Вначале нужно непременно тщательно проверить качество сборки, особенно в случае навесного монтажа, возможны ошибки. Удобно, если делается сборка сразу нескольких образцов, тогда последующие тестируют по аналогии с предыдущими. После подачи сетевого напряжения реле срабатывает и лампа загорается. После калибровки лампа сама гаснет. Но задержки таймера и время ожидания можгут оказаться великоватыми (минуты). Поэтому регулятор таймера желательно выкрутить ближе к минимуму, но не до конца. Регулятор чувствительности желательно подкрутить ближе к максимуму. Надо набраться терпения, поскольку калибровка и обучение контроллера выполняется постепенно. Как уже было отмечено, желательно избегать присутствия рядом источников яркого света, и неопределенных тёплых предметов. Такие объекты создают помехи и нежелательный фон, ухудшающий процесс настройки, особенно при повышенной чувствительности модуля. Плату к схеме самоделки присоединять проводом МГТФ до мелкого трёхпинового разъема в габарите 2,54 мм. Силовые провода МГШВ-0,5 до мелкого клеммника на 3 контакта.

                                             Евгений Бортник, Красноярск, Россия, январь 2026