Датчик движения PIR: свет включается сам

Свет в прихожей у меня включала кнопка у двери, и не включала никогда по-другому: руки у входа всегда заняты — коробки, пакеты, ключи, — а кнопка под локоть не подстроена. Хуже того, выключать её забывали все, включая меня: лампа горела ночами в пустом коридоре, и по счётчику это выходило заметнее, чем весь мой стенд с Arduino. Ручное решение провалилось по-человечески: оно требовало от людей помнить, а люди не помнят.

Первый PIR-датчик я поставил и чуть не отправил обратно: свет включался сам, безо всякого движения, примерно через двадцать секунд после подачи питания. Я трижды правил скетч, подозревал плавающий вход и плохой контакт, а потом прочитал в описании модуля слово, которое всё объяснило: прогрев. Первые 30–60 секунд после питания плата датчика стабилизируется и выдаёт ложные срабатывания, это её нормальное поведение, а не брак. С тех пор первый запуск любого PIR-проекта у меня планируется так, чтобы минуту после включения никто не смотрел на свет с подозрением.

Разберём подключение по трём проводам, два подстроечника и джампер, соберём светильник, который держит свет сам — на millis, а не на доверии к винтику, — и пройдёмся по списку ложных тревог: сквозняки, батареи и собаки. И да — сначала скетч в симуляторе, потом провод на реальный модуль: порядок, который экономит половину ложных выводов о датчике.

У HC-SR501 три ноги: питание, земля, выход. Питание — 5 В от платы: у модуля свой стабилизатор, паспортный диапазон от 4.5 до 20 В, поэтому 5 В от Uno — в самый раз. Выход датчика — 3.3 В, и для digitalRead на Uno это честная единица: порог логической единицы при пяттивольтовом питании — примерно три вольта. Выход сам держит и HIGH, и LOW, это не кнопка с подтяжкой: ставим pinMode INPUT без всяких PULLUP, как у кнопки из урока про digitalRead мы подтяжку ставили именно потому, что у кнопки нет своего мнения о уровне.

Два подстроечника задают характер датчика. Первый — чувствительность: дальность обзора примерно от трёх до семи метров, чем шире, тем дальше он видит. Второй — время: сколько выход держит HIGH после срабатывания, от пары секунд до пяти минут по паспортным цифрам. У меня время выкручено на минимум, секунды три: решение «сколько горит свет» я хочу принимать в скетче, а не отвёрткой. Джампер режима — отдельная история: положение H продлевает HIGH повторными срабатываниями, L выдаёт один импульс на эпизод движения; для светильника нужен H, иначе свет мигает на границе зоны.

И правило прогрева: первые 30–60 секунд после подачи питания датчик калибруется и может выдать несколько ложных срабатываний подряд. Число с условием: если питание пропадало — скетч первые 60 секунд сигналам не верит, просто смотрит на millis(). Это одна строка в коде, которая экономит вечер отладки, как и unsigned long для метки времени — тип мы выбирали ещё в уроке про переменные и типы.

Монтаж — тоже часть настройки. Датчик вешается на высоте около метра-полутора, объективом к двери: зона обзора — конус, и от угла установки зависит, что в этот конус попадает. Мой первый экземпляр смотрел вдоль стены коридора под острым углом и честно рапортовал о движении всякий раз, когда за перегородкой проходили соседи: тёплое тело у тонкой стены для PIR — как гость в прихожей. Полчаса с рулеткой и картонным тубусом экономят месяцы раздражения.

Скелет скетча — не «включить по движению», а «держать время самому». Датчик только освежает метку posledneeDvizhenie; гашение живёт в отдельном условии: тишина дольше PAUZA — свет погас. Ветвление здесь то же, что в уроке про if/else, а отсчёт без блокировки — прямой родственник уроку про millis вместо delay: поставь я тут delay(5000), скетч на пять секунд ослеп бы для нового движения. Строки Svet: 1 и Svet: 0 в журнале — старый добрый приём из первого урока про монитор: числа парами имя=значение, чтобы и глазу было видно, и плоттер не путался.

Второй подход — доверить удержание самому модулю: выкрутить Tx на нужные минуты и писать тупое if (dvizhenie == HIGH) digitalWrite(SVET, HIGH); else digitalWrite(SVET, LOW); — три строки, и держит датчик. Минус один: время зашито в винте и не меняется перепрошивкой; минус два: Tx у дешёвых экземпляров плавает от температуры. Я держу время в скетче, а Tx на минимуме, но для «свет в чулане на три минуты» вариант с винтом — честная экономия усилий, я его тоже использую.

Теперь ложные тревоги. PIR видит инфракрасное тепло, а не «людей» — любое тёплое тело и даже поток тёплого воздуха. Мой прихожий датчик ловил кухню через открытую дверь: сквозняк нёс нагретый воздух прямо через зону обзора. Помогли картонный тубус на объектив и уменьшенная чувствительность: зона сузилась до прихожей. Батарея за шторой и собака работают так же — это не глюки, а честная работа датчика по его паспорту.

Отдельный кейс — длительное движение. Пока датчик видит людей, он присылает HIGH снова и снова, метка millis освежается, свет горит бесконечно — так и задумано. Но если человек сидит неподвижно, тёплый и тихий, в кресле за спинкой, датчик его теряет: через пять секунд тишины свет гаснет прямо над читающим. Лечится двумя путями: поднять PAUZA до минуты-другой или переложить удержание на модуль, выкрутив Tx, — для читальной комнаты я бы выбрал второе.

Посмотрите на скетч глазами автомата: состояний два — свет горит и свет погас; переходы — движение и таймер тишины. Это тот же скелет, что у светофора из урока про конечный автомат, только состояний меньше. Когда захочется ночного режима — после полуночи светить тускло — появится третье состояние и условие по времени, и скетч перейдёт из «датчик плюс лампа» в настоящий автомат с таблицей переходов, не меняя ни пина.

Где PIR не нужен или нужен с оговорками. Лестница между этажами: датчик за спиной погасит свет над головой — там ставят два датчика, сверху и снизу, и логика посложнее. Улица: капли дождя и нагретое солнцем стекло на объективе дают ложные, для улицы берут герметизированные датчики с регулировкой зоны. Обратная сторона того же свойства: кладовка с духовкой рядом — PIR будет видеть духовку, как гостя. И ещё одна граница: датчик слеп к неподвижному человеку — PIR реагирует на изменение теплового пятна, и статичное тело через минуту становится мебелью. Датчик любит помещение, ровную температуру и предсказуемую зону обзора.

Про симулятор — честно. На макетке датчик движения — это тумблер «движение есть / движения нет»: он воспроизводит цифровую суть, HIGH на входе при движении, и ничего больше. Ни прогрева, ни зоны, ни подстроечников в симуляторе нет — всё, что связано с винтами и прогревом, проверяется только на реальном модуле. Зато логика скетча — освежил метку, выдержал паузу, погасил — в симуляторе та же до последней строки.