O projeto que vamos apresentar nesse artigo usa o sensor de presença e movimento HC-SR501, também conhecido como sensor PIR (Passive InfraRed), para soar um alarme sonoro quando for detectada a presença de um corpo no ambiente onde o sensor PIR estiver instalado.

O desenho de montagem do projeto do Detector de Presença com Sensor PIR está apresentado na figura 1 e tem a seguinte lista de componentes:

1 Arduino Uno

1 Sensor PIR HC-SR501

1 Módulo Buzzer

1 Led 5mm, difuso, verde

1 Resistor de 330 Ohms, 1/4 W, 5%

1 Protoboad

Figura 1: Detector de Presença com Sensor PIR

O desenho da figura 1 mostra o modulo buzzer com seus componentes montados separadamente. Todavia, o módulo buzzer utilizado já contém em sua placa um buzzer, um Led verde e um resistor de 100 Ohms.

O projeto foi executado tendo como placa microcontroladora o Arduino Uno, mas pode funcionar perfeitamente em qualquer outra placa de Arduino (Pro Mini, Mega2560, Nano, dentre outras).

Figura 2: Detector de Presença com Sensor PIR montado no Protoboard

Lembrando que um sketch não é escrito para uma determinada placa do Arduino. Isso significa que esse sketch poderá funcionar em qualquer placa do Arduino desde que haja coerência na escolha dos pinos analógicos e digitais. Ainda sobre o nosso projeto, note que todos os componentes são alimentados pela fonte do próprio Arduino em 5 Volts.

Como funciona o sensor PIR

O HC-SR501 possui um sensor piroelétrico de alta sensibilidade que consegue detectar a radiação infravermelha emitida pelos corpos. Quanto mais quente está um corpo, maior será a radiação infravermelha emitida.

Internamente, esse sensor piroelétrico é dividido em duas metades, formando dois elementos de medição, de modo que uma variação da radiação infravermelha será detectada por esses elementos piroelétricos.

O HC-SR501 usa o sensor piroelétrico modelo RE200B, encapsulado em um bloco metálico e hermeticamente fechado. Sobre o sensor RE200B é montado uma lente de Fresnel, modelo NL-11NH, com a finalidade de concentrar a radiação para o ponto onde o sensor piroelétrico está localizado na placa do HC-SR501.

Figura 3: Elementos Piroelétricos e Circuito de Detecção do Sensor PIR HC-SR501

Quando um corpo atravessa o campo de medição do sensor PIR HC-SR501 os elementos piroelétricos do RE200B detectam uma mudança no nível de radiação infravermelha e geram um sinal correspondente. Este sinal de saída do RE200B é recebido pelo circuito de detecção, que usa o CI BISS0001, e é tratado de forma adequada para gerar o pulso de saída do sensor PIR HC-SR501.

As especificações do Sensor PIR HC-SR501 encontram-se na tabela 1.

Tabela 1: Especificações do Sensor PIR HC-SR501

Figura 4: Sensor PIR HC-SR501

Uma dica é iniciar ambos os ajustes do sensor PIR HC-SR501 no mínimo, bastando para isso girar totalmente cada potenciômetro no sentido anti-horário. Depois, você poderá aumentar gradativamente a sensibilidade e o tempo – girando os potenciômetros no sentido horário – e realizar alguns testes de funcionamento no local onde o sensor PIR está sendo instalado, até encontrar o melhor ajuste possível para o seu projeto.

O sensor PIR HC-SR501 pode operar habilitando o modo “repeat trigger” ou não! Para habilitar o modo “repeat trigger” (ou Enable Repeat Trigger) o jumper da placa deve estar na posição H. Para não habilitar o modo “repeat trigger” (ou Disable Repeat Trigger) o jumper da placa deve estar na posição L.

No modo “repeat trigger” (jumper na posição H) a saída do HC-SR05 será mantida em nível lógico alto durante todo o tempo em que algo estiver se movendo dentro da área de alcance do sensor PIR. Na maior parte dos casos recomenda-se o jumper na posição H.

A conexão do sensor PIR HC-SR501 ao Arduino é muito simples.  Note que a saída do sensor PIR só poderá ser um nível lógico alto ou baixo e assim, tudo que se precisa fazer é ler esse sinal e criar uma rotina de tomada de decisão. Isso será melhor detalhado nas observações sobre o sketch do projeto.

Em nosso projeto, o pino de sinal do módulo buzzer foi conectado ao pino digital 10 do Arduino. O pino de sinal do sensor PIR HC-SR501 foi conectado ao pino digital 9 do Arduino. E, finalmente, o Led foi conectado ao pino digital 8 do Arduino.

Monte cuidadosamente o seu projeto e veja o sketch que faz tudo isso funcionar!

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int buzzer = 10;

int PIR = 9;

int Led = 8;

int LeituraPIR = 0;

void setup() {

Serial.begin(9600); //Inicializando o serial monitor

//Definido pinos como de entrada ou de saída

pinMode(buzzer,OUTPUT);

pinMode(PIR,INPUT);

pinMode(Led,OUTPUT);

}

void loop() {

//Leitura do PIR que pode ser 1 ou 0.

//1 detecta movimento. 0 não detecta movimento.

LeituraPIR = digitalRead(PIR);

Serial.print("Valor do Sensor PIR: ");

Serial.println(LeituraPIR);

//Verificando se ocorreu detecção de movimentos

if (LeituraPIR == 1) {

ligarAlarme();

} else {

 desligarAlarme();

 }

}

void ligarAlarme() {

//Ligando o led

digitalWrite(Led, HIGH);

//Ligando o buzzer com uma frequencia de 700 Hz.

tone(buzzer,700);

delay(2000); //tempo que o led fica ligado e o buzzer toca

desligarAlarme();

}

void desligarAlarme() {

//Desligando o led

digitalWrite(Led, LOW);

//Desligando o buzzer

noTone(buzzer);

}
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Comentários sobre o Sketch
O sketch inicia definindo os pinos do buzzer (int buzzer = 10), do sensor PIR (int PIR = 9) e do Led (int Led = 8) em relação ao microcontrolador Arduino. Também declara a variável inteira LeituraPIR, zerando seu valor inicial (int LeituraPIR = 0).
Na parte do setup(), o monitor serial é inicializado através da instrução Serial.begin(9600), e os pinos do buzzer (pinMode(buzzer,OUTPUT)), do sensor PIR (pinMode(PIR,INPUT)) e do Led (pinMode(Led,OUTPUT)) são definidos como entrada (INPUT) ou como saída (OUTPUT), dependendo de sua utilização no projeto.
No loop(),  a leitura do sensor PIR é guardada na variável LeituraPIR (LeituraPIR = digitalRead(PIR)). A função digitalRead() foi utilizada porque a saída do sensor PIR será digital, ou seja, terá apenas duas opções: baixa (0 Volt) ou alta (3 Volts). A saída (pino OUT) do sensor PIR em 3 Volts será suficiente para ser reconhecida pelo Arduino como um nível lógico alto.
Em seguida, com a instrução   Serial.print(“Valor do Sensor PIR: “), a mensagem “Valor do Sensor PIR: ” será impressa no monitor serial. O valor lido efetivamente é mostrado no monitor serial na linha seguinte através da instrução Serial.println(LeituraPIR). Note que, como já dissemos, a variável LeituraPIR só pode assumir dois valores; a saber: 0, para nível lógico baixo (0 Volt) e 1, para nível lógico alto (3 Volts).
Figura 5: Tela do Monitor Serial
Na continuação do sketch aparecem as instruções responsáveis pela tomada de decisão. Aqui foi usada a função if () … else().
Se é verdade que a variável LeituraPIR é igual a 1 (if (LeituraPIR == 1) será chamada a função ligarAlarme(). Esta função foi escrita para esse sketch.
Se, em caso contrário, o valor da variável LeituraPIR é igual a 0, será chamada a parte do else() dessa função, que contem apenas a função para desligar o alarme (desligarAlarme()), também escrita para esse sketch.
Caso o alarme já esteja desligado, ele assim permanecerá. Finalmente, o sketch termina com as funções ligarAlarme() e desligarAlarme().
Vejamos como cada uma funciona:
A função ligarAlarme() escreve nível lógico alto no Led (digitalWrite(Led, HIGH)) e envia um sinal com frequência 700 Hz para o buzzer (tone(buzzer,700)), e gera um atraso de 2 segundos (delay(2000)). Isso significa que o Led e o buzzer ficarão ativados por 2 segundos.
Por sua vez, a função desligarAlarme(), escreve nível lógico baixo no Led (digitalWrite(Led, LOW)) e desliga o buzzer (noTone(buzzer)).
Se você ficou com alguma dúvida sobre esse artigo, nos envie suas perguntas.
Bem, é isso aí. Até a próxima.
Continue nos seguindo no blog.