Siemanko. Dziś o module wykrywania ruchu. Po co, jak i gdzie?

Najpierw o tym po co – w sumie to łatwo można się domyślić, że moduł ten ma służyć do wykrywania ruchu. Tak samo jak WS2812B oraz moduł pilota będzie zamontowany w suficie podwieszanym i stamtąd będzie wykrywał ruch. Czujnik podłączony do modułu będzie zamontowany w suficie podobnie jak głośniki – będzie włożony do wywierconego otworu i wystawał lekko od dołu. Ma informować centralkę o wykryciu ruchu – co ona z tą informacją zrobi to już jej sprawa. Myślałem nad uruchamianiem oświetlenia po wykryciu ruchu i włączaniem wentylatora w łazience, gdy ruch przestanie być wykrywany. Informacja ta może też posłużyć do wygenerowania alarmu, gdy ruch zostanie wykryty, a nie ma nas w mieszkaniu.

Czujniki montowane na suficie dostępne na rynku wyglądają tak:

Nie podobają mi się one bo są za duże i niepotrzebnie wystają tyle pod sufitem. Udało mi się także znaleźć podobne moduły dla sufitów podwieszanych, które wyglądają następująco:

Te już zajmują odpowiednio mało miejsca. Niestety problemem wszystkich tych modułów jest to, że mają oną zamkniętą funkcjonalność – po wykryciu ruchu uruchamiają obwód – w zależności od wersji 230V lub 12V. Ten z górnego zdjęcia jest akurat na 230V, a te dolne na 12V. Nie działają jak moduły arduino, do których wystarczy się podłączyć i jak wykryty zostanie ruch to na odpowiednim pinie pojawi się sygnał wysoki. Poniżej na zdjęciu najbardziej popularny z modułów czujników ruchu dla Arduino, HC-SR501:

Niestety tego modułu nie da się ładnie zamontować w suficie podwieszanym. Tak się składa, że dziwnym trafem ma on tyle samo pinów do podłączenia ile kabli idzie do samego czujnika od modułów z poprzednich zdjęć. Prawdopodobnie wystarczy od tych modułów odłączyć czujniki i podłączyć je do własnej płytki. Patrząc po dokumentacji istniejących modułów Arduino tego typu tj. powyższego HC-SR501 oraz podobnego HC-SR505 to napięcie jakie obsługują te czujki powinno być w zakresie 4,5 – 15V – czyli powinno działać z mikrokontrolerem na 5V. Czy tak jest sprawdzę zamawiając na próbę jeden taki moduł z odłączaną czujką – są one dość tanie. W Polsce można je dostać za 40 zł + przesyłka, a zamawiając bezpośrednio z Chin koszt ten spada do ok. $3 z wysyłką (niecałe 12 zł).

Tyle jeżeli chodzi o rynek czujników sufitowych. Czas na trochę teorii. Mianowicie istnieją 2 rodzaje czujników ruchu: aktywne i pasywne.

Aktywne to takie, które wysyłają i odbierają fale ultradźwiękowe lub elektromagnetyczne. Najczęściej spotykane w tym zastosowaniu są czujniki wykorzystujące mikrofale (czyli fale elektromagnetyczne) – skrót MW (od MicroWave). Czujnik mikrofalowy pozwala na detekcję ruchu przez płyty drewniane, płyty kartonowo-gipsowe, szkło i tworzywa sztuczne.

Pasywne to takie, które nic nie wysyłają. Wykrywają zmiany ruchu na podstawie obserwacji parametrów otoczenia. W tym wypadku są to czujniki wykrywające zmiany w promieniowaniu podczerwonym – zwane inaczej PIR (od Passive Infra Red). Wykrywanie ruchu opiera się na bardzo precyzyjnym pomiarze temperatury. Każda zmiana temperatury na wyższą lub niższą (np. podmuch zimnego powietrza do nagrzanego pomieszczenia) jest traktowana jako alarm. Głównymi elementami czujnika PIR jest pyroelement (detektor podczerwieni) i soczewka Fresnela lub lustro.

W praktyce oznacza to, że czujka taka wykrywa tylko ruch ludzi, co jest wadą, gdy steruje ona oświetleniem i zapali się ono dopiero po wejściu do pomieszczenia. Można ją także oszukać. Z kolei wersja aktywna powinna wykryć tuż przed naszym wejściem do pomieszczenia ruch drzwi, co spowoduje, że światło zapali się zanim do niego wejdziemy. Drugą wadą czujek pasywnych są fałszywe alarmy związane z szybko zmieniającą się temperaturą otoczenia np. w pobliżu okna okna w upalny dzień lub obok pieca czy grzejników, a także w pobliżu kratek wentylacyjnych.

Z kolei jeżeli chodzi o wady czujek aktywnych to są one związane z wykrywaniem ruchu przez cienkie ściany. Czujka może wykrywać niepotrzebnie ruch za oknem lub nawet ruch wody w rurach. Szukałem takich czujek w internecie i wadą dla mnie jest także to, że są to zamknięte moduły, z którymi nie można się zintegrować (podobnie jak część czujników PIR wyżej). Są też trochę droższe, ale to nie jest akurat wada dyskwalifikująca je. W Polsce można je kupić za około 60 zł + przesyłka, a w Chinach za około $9 z przesyłką (jakieś 35 zł).

Są jeszcze czujki dualne PIR+MW, które rozwiązują problemy z fałszywymi alarmami łącząc zalety obu tych technologii. Niestety podobnie jak czujniki mikrofalowe są to zamknięte moduły do konkretnych zastosowań (uruchamiania światła / obwodu na X minut po wykryciu ruchu) i nie można się z nimi zintegrować. I dodatkowo są przynajmniej 2 razy droższe niż same czujki mikrofalowe (od 120 zł). Są także jeszcze droższe czujki łączone, z którymi teoretycznie dało by się zintegrować, ale w praktyce może to oznaczać, że trzeba będzie rozpracowywać działanie protokołu transmisji danego producenta, bo dana czujka działa tylko z centralką danego producenta i nie jest udostępniona jej dokumentacja. Więcej informacji o czujnikach ruchu PIR/MW można znaleźć w tym artykule.

Tyle jeżeli chodzi o czujniki ruchu. Jako, że planuje montaż kilku kamer w mieszkaniu to będę mógł wykorzystać je jako czujniki ruchu. Niektóre kamery mają wbudowane funkcje związane z wykrywaniem ruchu. Nic nie staje na przeszkodzie także, żeby wykrywać ruch bazując wprost na obrazie z kamery jeżeli nie posiada ona wbudowanej funkcji wykrywania ruchu. Warto jednak, żeby posiadała tryb nocny – w przeciwnym razie wykrywanie ruchu nie będzie działać w nocy. Nie nada się ona wtedy do automatycznego uruchamiania światła, ale do wygenerowania powiadomienia o włamaniu już raczej tak – chyba żaden złodziej nie pracuje po ciemku?

Kolejne wpisy w tym temacie pojawią się jak pojawi się moja czujka PIR, którą będę mógł zamontować w suficie – oczywiście jak okaże się, że działa tak jak przypuszczałem i będę mógł ją bezpośrednio podłączyć do Arduino. Po zamontowaniu będzie także czas na testy – okaże się jak często pojawiają się fałszywe wskazania. Mam także jedną kamerę, która ma funkcję wykrywania ruchu, więc jak znajdę czas na przetestowanie tej funkcji to także coś napiszę. W planach mam także zakupienie dwóch dodatkowych kamer – jedna będzie zamontowana w suficie, a druga na przeciwko drzwi wejściowych. Pierwsza to podgląd na salon, a druga ma służyć do wykrywaniu osoby, która wchodzi do mieszkania – mam nadzieję, że uda się to zrobić. Tym czasem wrzucam linki do ciekawych projektów z hackster.io, które poruszają podobne tematy: link #1 i link #2.