kuriyan60

還暦くりやん旅に出る

若き時代にバッグパッカーとしてアメリカ大陸横断を果たしたくりやんが還暦を向かえ再び海外旅行に挑戦します。また海外SIMなど個人旅行で必要な事柄を備忘録として記事にしています。

人感センサーモジュール

14 12月

DAISO ダイソー 12SMD&1LED ランタンに人感センサーモジュール HC-SR501 を組み込む

DAISO ダイソー 12SMD&1LED ランタンを改造して、人感センサーモジュール HC-SR501 を組み込んでみました。

前回の製作記も参考にして下さい。



P_20191214_173806_vHDR_On
 上:玄関外で使用中
 下:今回製作中(玄関内部に設置)

人感センサーHC-SR501について
1. 非常に高性能で定評がある。製品のバラツキが少ない。
  これまで何個も製作に使用したが、全て動作した。
2. モジュールに2種類のタイプがある。
  動作モード変更用のジャンパーがついている物とついていない物である。
  今回使用するのはジャンパー無しのモジュールです。
3.  CDSをつけて夜間動作モードに出来る。
  かなり暗くなってから動作させる場合は一工夫必要である。
4. 点灯時間が4,8,16,32秒というようにデジタル的に変化する(推測)
  VRを回しても好みの値にならない。8-10秒の次は16-20秒になる。

ダイソー12LED&1LEDランタンについて
1. 単三3本で動作する。点灯2モード切替SWつき
  12SMDランタンモードと1LEDライトモードの切り替えが可能
2. 12SMDモード
  オリジナルのままでは非常に明るい。
  LEDに大電流が流れるので電流制限抵抗を使用すべきである。
3. 1LEDモード
  砲弾型LEDを1個使用。懐中電灯の代用になる。
  今回はこのスペースにHC-SR501を組み込む。

HC-SR501(動作切替ジャンパー無し)の動作確認
P_20191211_144552_vHDR_On

過去の製作においてこのモジュールの定数を変更した方が良いことが判った。
1. 点灯時間調整用の1MΩ半固定VRを100kΩ半固定VRに変更 
2. CDS(5506)を取り付ける。他のCDSでも概ね同様に使用可
3. BISS0001の5-6ピン間を半田でショートさせておく(下の写真)
P_20181006_193213_vHDR_On
 5-6ピン間ショートでブロックタイムが0になる。


12SMDに追加する回路(写真クリックで大)
P_20191214_172053_vHDR_On
 電流制限用10Ω追加。これで90-120mAとなる。
 HC-SR501の出力を手持ちの2SC1670で受ける。
 BE間の1000pはノイズ除去用(気持ちだけ)

 SMD点灯モード切替SWで、センサーモードと強制点灯モードに切替可能
 (Trのベースに入っている1.5kΩを介して強制点灯させる)

P_20191214_172039_vHDR_On
 実際の配線(クリックで大きく)
P_20191214_172102_vHDR_On
 
P_20191214_172139_vHDR_On

P_20191214_172132_vHDR_On
 1LED部の樹脂をくり抜き、モジュールをグルーで固定
 橙VRは感度調整用 8時~9時方向が良かった。
 青VRは点灯時間調整用 4秒~40秒

P_20191214_172653_vHDR_On
 センサー部回りが未完成
P_20191214_173702_vHDR_On
 ケース裏に磁石を張り金属部に張り付くようにした
P_20191214_173717_vHDR_On
 上:前回再作 ビニルテープで人感センサー領域を制限している
 下:今回製作中のもの

P_20191215_115247_vHDR_On
 センサーモジュールの目隠しカバー(食品トレーなど)
P_20191215_120156_vHDR_On
 ちょっと寸足らず
P_20191215_194913_vHDR_On
 天井に金属ステーをネジ止めし磁石で本体をくっつけている
P_20191215_194838_vHDR_On
 夜間、玄関ドアから入ると点灯する。
 隣の照明は玄関奥にSWがあるので、ON/OFFが面倒。


今回のセンサーモジュールの改造について前回との違い
1. 今回のモジュールは動作モード設定用のジャンパーピンは無い。基板のH、L、はともに3.3Vなので、H-L間は導通しているようだ。
2. BISS0001のセンサー出力側の1kΩは変更せず。
3. CDS(5506)に100kΩをパラにすると暗くなっても点灯しなかったので、今回はつけなかった。5506以外のCDSではパラにする必要があるかも知れない。


(作動状況)
2020/01/02 追記
 40秒点灯の後消灯し再び点灯し、それを繰り返すようになった。過去の事例から電池電圧が低下するとこのセンサーモジュールはこのような症状になることが判っていたので、乾電池の電圧を測ってみた。
 乾電池 消灯時(1本当り) 点灯時(1本当り)
 消耗時  4.15(1.38)  4.05(1.35)
 新品   4.80(1.60)  4.64(1.55)  

(傾向)
センサー感度が良すぎて、少し離れても点灯する。そのため、過去に作ったものより点灯回数が多かった。電池の消耗が早かった。

(対策)
乾電池の消耗を少なくする
1. LEDの電流制限抵抗を1Ω+10Ω+2Ωと大きくした。少し暗くなる。
2. センサーカバーにビニルテープを目隠しとして貼り、感知領域を狭めることにした。好みの領域を決めるまでは何度かトライ&エラーを繰り返す。

(2020/01/07)新たな課題
今回使用したモード選択ピンの無いHWブランドのHC-SR501では、供給電圧が4.7Vを切ると動作が不安定になる。点滅を繰り返すようになる。現状の乾電池3本では交換時期がかなり早まりそう。乾電池4本で使用する、または、動作モード設定用のジャンパーピンのあるセンサーユニットに交換すると直るかも知れない。
24 10月

人感センサー HC-SR501を実際に階段に設置した

人感センサーモジュール HC-SR501 の設定(備忘録)です。

(追記)
(2018/11/25追記)点灯してから消灯するまでの遅延時間ですが、どうやら4秒間、8、16、32、、、と言うデジタル的に長くなっていくようです。

(2019/01/30追記)安定して動作しています。
(2019/03/02追記)稀にチラつきが発生することがありました。その時は強制点灯させてみると直ります。原因は不明です。それ以外は、安定して動作しています。
(2019/06/03追記)稀にチラつきが発生することがあります。原因はいまだ不明です。それ以外は、安定して動作しています。
(2019/06/22追記)寒い時期には正常だったセンサーですが、夏になり室内温度の上昇に伴い感度が低下して来ました。原因は気温と体温の差が小さくなるためです。センサー感度を上げれば解決するかどうかをテストしてみます。
(2019/08/17追記)猛暑が続き夜でも室温30℃以上で体温の差が少ない。かなり近づかないと人感センサーは働かなくなった。
(2019/09/13追記)ようやく熱帯夜が収まり、夜は25℃以下なってきた。人感センサーの動作が正常に戻ってきた。遠くからでも反応して点灯する。
(2019/10/11追記)涼しくなり人感センサーが次第に正常に働くようになった。
(2019/11/03追記)製作から1年経過、夏場はともかく涼しくなると正常に働くことが確認できた。
(2019/12/09追記)チラつきが発生したので、秋月SSR基板のフォトカプラーの+VCC側からの330Ωの抵抗に1kΩをパラに半田付けして様子をみることにした。チラつきが止まりました。フォトカプラーへの電流を増やしたら動作が安定したようです。
(2019/12/14追記)HC-SR501の新しい製作記事です。




(製作記事)
人感センサーモジュール HC-SR501 3個246円(1個82円)Aliexpressで購入。中国河南省鄭州市から14日で届いた。
 P_20181005_124933_vHDR_On_1

P_20181006_193349_vHDR_On
MH:黄色いジャンパーピンがあるタイプ(これ)
D-SUNまたはHW:ジャンパーピンが無いタイプ

P_20181005_200558_vHDR_On
専用ICのBISS0001

P_20181005_200626_vHDR_On

P_20181006_193227_vHDR_On

P_20181005_200644_vHDR_On

P_20181005_203409_vHDR_On
7133-1 3.3V定電圧IC 安定動作には4.0V以上が必要
電源ON直後に1回出力ONとなり、その後検知しなくてももう1回ONとなることが多い。それからは安定動作になる。

P_20181006_193213_vHDR_On
(改造1)
BISS0001の5-6ピン間ショートでブロックタイム0秒となる。
 注)Vccが3.8Vより低い場合は、OFFの直後にすぐONの繰り返し動作をする。
   5-6ピン間ショートさせなければ、もう少し低い電圧でもこのような動作は発生しない。


黄色ジャンパーピンの位置変更で動作モードが変わる。
奥2本ショート:常時感知モード
手前ショート:一旦OFFになるモード

P_20181006_193132_vHDR_On_1
モジュール出力をNPNTrのベースへ、コレクタにLEDと1kΩ、エミッタはGND
3.8V以下は出力不安定となりLEDが点滅
5.0~12.0V安定動作
センサーONで消費電流1.97mA程度

人感センサー回路図1538739947232
回路図はネットより

P_20181008_173934_vHDR_On
HC-SR501モジュールと秋月SSRキット(30年位前の古いもの)で動作確認

P_20181008_190925_vHDR_On
(改造2)
SSR新規購入
 秋月で新しく買った。
出力抵抗値の変更
 BISS0001の2番ピンは1kΩの抵抗を経てOUTに至る。この抵抗と並列に220Ωを空中配線で追加(合成抵抗180Ω)、新しく買ったSSRのフォトカプラー入力側に220Ωの抵抗を直列に入れたので合計400Ωとなる。VCC+5VでON時の出力電流は実測値4mAとなり、フォトカプラーが動作したのでフォトカプラー駆動用TRが不要となった。但し出力電流は10mA以下とすること。

P_20191211_143807_vHDR_On
CDS追加
 秋月で買ったCDSを取り付けた。5506(約500Ω~1MΩ)

(10/22追記)
ダイソーでバスライトなる物を見つけた。センサー受光部は入りそうなので購入したが、やや浅かったかな。3色に変化するLEDだけでも100円の値打ちはある。
P_20181021_170125

P_20181021_173803
蓋をくり貫いて受光部を収める。やや浅いので周辺は感知しないかも知れない。

P_20181021_195838
茶色:AC100VをDC5V(4.9V)に変換するトランスレスDCコンバーター
   電流10mAなら4.6V 感応時3~4mAの消費電流で4.88V
緑黒:秋月のフォトダイアック使用のSSRキット(最近買ったやつ)+放熱版
ケース:ダイソーで3個100円

P_20181022_131518
端子はSSRからの出力でこれがLED電球への通電スイッチとなる。


P_20181024_133102
2階の天井に階段を見下ろすようにセンサー部を設置

P_20181024_133146
 消灯時

P_20181024_133130
 点灯時

課題
 ①センサー感度VRを右一杯に回すと点灯消灯がばたつく。現在真ん中から少し左で解決。
 ②遅延時間VRの位置が非常にシビアで、4秒間では短すぎ、少し右に回すと8~10秒に飛んでいってしまう。現在1/4から少し右に回したところで15秒になる。これで階段の上り降り+アルファで遅延時間として解決。
 ③まわりが明るいのに点灯してしまう。夕暮れ・早どき問題。
 ④またレンズの方向も上手く調整する必要がある。

(10/27追記)
③夕暮れ・朝どきの明るい時に点灯する課題解決
 昼間はほとんど0Ωに近いCDSの抵抗値は暗くなると抵抗値が大きくなる。センサー制御IC BISS0001の9番ピン=A点が、VccであるB点に1MΩでプルアップされている。かなり暗くなってから点灯させるには、これを取り去りA点と9番ピンの間に入れる方法があるようだ。
 独自の方法として暗くなってもA点の電位が上がらないようにCDSに並列に抵抗をかましてみた。1MΩでは変化なし。500KΩ半固定VRで探ると50KΩ程度の低い抵抗値で良いことがわかった。100KΩの半固定VRが無いので、33KΩ半固定VRと33KΩの抵抗を使った。スペースの関係で回路図の位置になったが、CDSと並列であればどこでも良い。
P_20181027_140703
 CDSの暗抵抗が小さくなった分、相当暗くならないと人感センサーが働かくなった。デメリットとして、待機電流が33uAから50uA近くに増えたが、トランスレス電源5Vなので気にしない。

(10/29追記)
④レンズの方向を調整する課題解決
 センサー部が30gと軽いのでVVFの白い銅線を天板に固定し、角度調整は曲がりやすい銅線で調整できるようにした。これで2階天井付近から1階階段ステップまで人感センサーが反応するようになった。
P_20181029_123523
 白いVVFケーブルをケースに挿しグルーで固めた。

P_20181029_125324
 天井に白いVVFケーブルを固定。VVFは銅線なのでフレキシブルに方向や角度が変えられる。

P_20181029_125906
 1階階段下を向くように調整。センサー部のケーブルを隠す工夫が必要。


新たな課題(11/8追記)
①動作継続時間調整用1MΩVRの調整が非常にやりづらい。
 4~5秒の次は8~9秒、20秒くらいと少し回すだけで大きく変化し、希望の10~15秒の設定が困難なこと。

P_20181108_100908
 明暗度感度調整:CDSに並列に100KΩVRをつなぐ。
暗くなるとCDSの抵抗値が上昇し、9ピンの電圧上昇でONとなる。オリジナルではあまり暗くなくてもONとなったが、並列にVRをつなぐとCDSの抵抗値が下がり、結構暗くならないとONしなくなった。(再掲)

P_20181108_100950
 動作時間調整:オリジナルの1MΩVRの両端に47KΩの抵抗を半田付け
これで、VR左一杯で数秒保持、右一杯で30~40秒となる。VRの位置が9時方向で20秒程度となったが、この辺の位置は相変わらずクリティカル過ぎて調整しにくい。VRの特性だろう。結局この並列抵抗の効果は薄い。
 ただし、VRを例えば50~100KΩに変更すれば、希望の15~20秒がスムーズに設定できるかも知れない。

P_20191211_144552_vHDR_On
 動作時間調整:オリジナルの1MΩVRを100kΩVRに交換
 7時方向で40秒、12時方向で約15秒、15時方向で3秒程度の遅延

(11/9追記)
 1MΩVRの足をニッパでカットして、100kΩ半固定VRに付け替えたところ数秒~40秒の範囲となった。(解決)

(11/25追記)遅延時間ですが、どうやら4秒間、8、16、32、、、と言うデジタル的に長くなっていくようだ。



SSRにFOTEK SSR-25DAを使いたい場合
②このHC-SR501人感センサーでFOTEK SSR-25DA(コピー品約300円)で複数並列の電球負荷をスイッチングさせること。
P_20181106_081044
 トリガー電流が2.2mA以上あればいいことが判った。実装では3~5mA流すことになる。

P_20181108_100908

P_20181108_101034
 2SC945でSSRからの電流を吸い込む小さな基板を追加した。
SSR-25DAのDC入力電圧が4~10Vで電流3~5mAとなり、SSRを十分トリガー出来た。(解決)


(2019/12/14追記)HC-SR501の新しい製作記事です。
 


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