BEGONA SHAXSLAR YOKI JISMLARNI ANIQLASHDA QO’L KELUVCHI HC-SR501 PIR SENSORI Текст научной статьи по специальности «Естественные и точные науки»

>q )> d )> :>

Talqin va tadqiqotlar respublika ilmiy-uslubiy jurnali №6

BEGONA SHAXSLAR YOKI JISMLARNI ANIQLASHDA QO'L

lW

>

KELUVCHI HC-SR501 PIR SENSORI

I )>*

Maxkamov Baxtiyor Shuxratovich

Ilmiy rahbar: Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Rektori iqtisodiyot fanlari doktori, professor Sidiqov Saidxon Murodjon o'g'li Sidiqov Bositxon Murodjon o'g'li

Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU talabalari https://doi.org/10.5281/zenodo.6773036

Annotatsiya: Ushbu maqolada begona shaxslar yoki jismlarni aniqlashda qo'l keluvchi HC-SR501 PIR harakat sensorining tuzilishi, xarakteristikasi, ishlash prinsipi, qo'shimcha imkoniyatlari, Arduino Uno qurilmasi bilan virtual tarzda hamda

rani nn \ rA+rl o r\ r\ ' 11 am 11 r*V>i irn nmnrr nmnl i\r n no m n rnli nnmnn tja n +11 rtnn Dutinon

real hayotda qo'llanilishi va uning amaliy ahamiyati haqida yoritilgan. Bundan

>

*

tashqari, PIR sensorini Raspberry Pi hamda Arduino Yun kabi qurilmalar bilan birgalikda qo'llab qanday ilovalar yaratish mumkinligi ko'rib chiqilgan.

Kalit so'zlar: Arduino Uno, infraqizil, komponent, loyiha, pin, PIR sensori,

qurilma maydoni, Raspberry Pi, sensor, signal.

Abstract: This article describes the structure, characteristics, principle of operation, additional features of the HC-SR501 PIR motion sensor, which can be used in the detection of strangers or objects, its application in virtual and real life with the Arduino Uno, and its practical significance. It also looked at how to create apps using the PIR sensor in conjunction with devices like the Raspberry Pi and P j> Arduino Yun.

Key words: Arduino Uno, board, component, infrared, pin, PIR sensor, project,

Raspberry Pi, sensor, signal

Kirish:

Bizga ma'lumki har bir istalgan insonning sirli xonasidan tortib olimlarning laboratoriyasigacha begonalardan himoya qilinishi zarur bo'lgan narsalar mavjud

J-jt

A W

bo'lishi mumkin. Shunday ekan, o'zining kerakli narsasini himoya qilishni istagan

har bir insonga Passiv infraqizil sensoridan foydalanish juda qo'l keladi. Ushbu

sensorni ko'pgina zamonaviy xavfsizlik tizimlarida, shu jumladan, avtomatik

J "1 > il>

yorug'lik kalitlarida, garaj eshiklarini ochadigan qurilmalarda va shunga o'xshash

yorug lik kaliuaiida, garaj eshiklarini ochadigan uummalaiua va shunga o xsnasn

ilovalarda uchratish mumkin.

Adabiyotlar tahlili va metodologiya Pir sensori yordamida bajarilgan loyihalar

i >-;> >

^TOTTOT^ -I |

3>>

#<b> ^ >3>

J>

;>q >

H )>

! J>i>

>j*

! >5> fete

! 3>s*

<:>q )>

< >4>

>

m

j

i K*

*s> ! >> Jm .

PIR sensori yordamida bajarilgan ba'zi loyihalarni ko'rib chiqamiz. Dastlabki loyiha "Arduino Yun bilan simsiz xavfsizlik kamerasi"ni yaratish loyihasi bo'lib, u Marc-Olivier Schwartzga tegishli. Loyiha 2 ta ilovadan tashkil topgan. Birinchi ilova xavfsizlik kamerasi uchun kerakli standart vazifalarning zamonaviy versiyasi bo'ladi: harakat aniqlanganda suratga olish. Loyiha USB-kamera tomonidan olingan suratlarni Yun ga o'rnatilgan SD-kartada saqlaydi va ushbu rasmlarning xavfsiz joyga avtomatik ravishda yuklanishini ham ta'minlaydi. Rasmlarni bir vaqtning o'zida Dropbox(fayllarni saqlash xizmati) ga yuklab boradi. Ikkinchi ilovada esa kameradan kelgan videoni to'g'ridan-to'g'ri Youtube tarmog'iga uzatilgan. Oxir-oqibat, siz uyingizda nima bo'layotganini tekshirishingiz uchun dunyoning istalgan joyidan o'z video oqimingizga ega bo'lasiz. Shunday qilib, siz shunchaki havolani oilangiz yoki do'stlaringiz bilan baham ko'rishingiz mumkin, shunda ular siz yo'qligingizda uyingizni kuzatishlari mumkin.

: ]>j» St

44>

<j J>

> J • *

*4>

!. >!

» : i> }>>

Keyingi loyihamizda PIR sensorini Raspberry Pi qurilmasiga ulash orqali yaratilgan ilovani ko'rib chiqamiz. Ushbu loyiha interaktiv dizayner va muhandis, Yahoo-Accenturening "Eng istiqbolli innovatori" Arvind Sanjeev tomonidan yaratilgan. Ushbu ilova sizga PIR harakat sensorini Raspberry Pi bilan qanday ulashni va undagi GPIO pinlaridan qanday foydalanishni ko'rsatib beradi. Raspberry Pi-dagi GPIO pinlari PIR harakat sensori kirishini va chiqishini o'qishingiz va LEDni miltillatish uchun kod yozishingizga imkon beradi. Kodlar Python dasturlash tilida yoziladi. Quyida uning Raspberry Pida qanday yig'ilishini ko'rishimiz mumkin.

H jH*

)>j*

*1>

3>

i>j*

q >j*

> >

^HiT

>

k*

m >

S >3*

) J w

Jl

q >si>

Qj^f^S).

90

^ J-|Sw

j*4> q >j*

q iHo-

ы>

* : >

>3* >>

#<ь>

J >j>

ы )>

] J> >

Ы ]>

Ы >

эй*

ы >

>Ъ

ы>

!

ш

J ]><*• 1

№ ы

>з* j к»

q >3*

)WV¡ J>

+И > »

ш

j

>>> Ы p

] Я>

Ы > i >j>

Ы >

Yuqorida keltirib o'tgan loyihalarimiz singari biz ham PIR sensorini Arduino Uno bilan qo'llab, begona shaxslar yoki jismlarni aniqlashda qo'l keladigan kichik bir loyiha ustida ishladik.

Ishlash prinsipi

Harorati mutlaq noldan (0 Kelvin / -273,15 °C) yuqori bo'lgan barcha obyektlar issiqlik energiyasini infraqizil nurlanish shaklida chiqaradi, shu jumladan inson ham. Obyekt qanchalik issiq bo'lsa, u shunchalik ko'p radiatsiya chiqaradi. PIR sensori infraqizil nurlanishning bunday darajasini aniqlash uchun maxsus ishlab chiqilgan. U ikkita asosiy qismdan iborat: piroelektrik sensor va infraqizil signallarni piroelektrik sensorga qaratadigan maxsus Fresnel linzalari.

Pyroelectric Sensor

oetecöonMea

Fresnel lense

Heat Source Movement

('Ш

Last Minute ENGINEERS«™

q Ж*:

Ы >

q

q >\:у >

Ы:> *ф>

) J

Ы >

q

P \ >

Hi

Ы >

Ыз>

5

■К*:

q

Ц >p

q > >

q ж** q

*4>

-^fV-iír f.--^SfV-^ï f.—

91

ы> >>

* : > >>

Ы J> 1

Я>

>3»

Ы y-

Ы )> Ы*

Ы>

! >5>

Ы )>

• >4>

Ы >

\ Й:> Щ

Ш>

-иф

s )><* *ф>

pi j> 1Ш

Ы >

i >j>

Ы i>

>

Talqin va tadqiqotlar respublika ilmiy-uslubiy jurnali №6

Piroelektrik sensorda infraqizil nurlanish o'tishiga imkon beruvchi materialdan yasalgan ikkita to'rtburchaklar uyasi mavjud. Ularning orqasida ikkita alohida infraqizil sensor elektrodlari mavjud bo'lib, ulardan biri musbat chiqish, ikkinchisi esa manfiy chiqish uchun javobgardir. Buning sababi shundaki, biz atrof-muhitning infraqizil darajasida emas, balki infraqizil darajasidagi o'zgarishlarni qidirmoqdamiz. Ikki elektrod bir-birini o'chirib qo'yadigan tarzda ulanadi. Agar ulardan biri boshqasidan ko'ra ko'proq yoki kamroq infraqizil nurlanishni ko'rsa, chiqish yuqori yoki past bo'ladi.

Sensor bo'sh turganda, ya'ni sensor atrofida hech qanday harakat bo'lmaganda, sensorning ikkala uyasi ham bir xil miqdordagi infraqizil nurlanishni aniqlaydi, natijada chiqish signali nolga teng bo'ladi. Ammo odam yoki hayvon undan o'tib ketganda; u birinchi navbatda PIR sensorining birinchi yarmini ushlab turadi, bu sensorning ikki uyasi o'rtasida musbat differensial o'zgarishga olib keladi. Issiq tana sezish maydonini tark etganda, buning teskarisi sodir bo'ladi, bunda sensor manfiy differensial o'zgarish hosil qiladi. Signallarning mos keladigan zarbasi sensorning chiqish pinini yuqori holatga o'rnatishiga olib keladi.

Qj^f^S). .—

92

>3*

itk J jW

i

i+ i >

Ц )>4fr >

q

*4>

3*

Tuzilishi

Biror kishi hududni tark etgani yoki kirganini yoki yaqinlashganini aniqlashi kerak bo'lgan Arduino ishtirokidagi loyihalarimizning aksariyati uchun HC-SR501 PIR sensorlari ajoyib tanlovdir. Ular kam quvvat va arzon narxli, juda bardoshli, keng obyektiv diapazoniga ega hamda ular bilan aloqa qilish oson. HC-SR501 PIR sensori quyidagi diagrammada ko'rsatilganidek, VCC, Chiqish va Ground(yer) kabi uchta chiqish piniga ega. U o'zining o'rnatilgan regulyatoriga ega, shuning uchun u 4,5 dan 12 voltgacha bo'lgan har qanday doimiy kuchlanish bilan quvvatlanadi, odatda 5V ishlatiladi.

1>3* *ф>

и*

*ф>

ц >3* Ш >

3 >3*

Ш >

ц

Ы j>

^HïT

ж*

Щ >

Ы>

ж*

M>

m>

m>

jj

I

Ц > >

Щъ

i. i>j*

• Ц+--

4H>

Dlgîtil GND OUT VC C

Signal Processing ic B1SSC001

Jumper

H: Repeat Trigger L:Cant Repeat Trigger

Last Minute ENGINEERS™,

3VDC Regulator

Sensitivity Adjust

C.W to High Antl C.W to Low

Time-delay Adjust

C.W to Extend Antl C.W to Shorter

Bir nechta parametrlarni sozlash uchun qurilma sathidada ikkita potensiometr mavjud:

1) Sezuvchanlik - bu harakatni aniqlash mumkin bo'lgan maksimal masofani belgilaydi. Maksimal aniqlash masofasi 3 metrdan 7 metrgacha bo'lishi mumkin. Xonangiz topologiyasi siz erishgan haqiqiy diapazonga ta'sir qilishi ham mumkin.

2) Vaqt - bu aniqlangandan keyin chiqish qancha vaqt yuqori holatda bo'lib qolishini belgilaydi. Minimal 3 soniya, maksimal 300 soniya yoki 5 daqiqani tashkil etadi.

Nihoyat, qurilma maydonida sakrash holati mavjud (ba'zi modellarda sakrash holati keltirilmagan). U ikkita parametrga ega:

H - Bu Ushlab turish/Takrorlash/Qayta ishga tushirish. Bu holatda HC-SR501 harakatni aniqlashda davom etar ekan, yuqori signal chiqarishda davom etadi.

PIR Sensor

Detected Motion

Jumper

Setti ng

%

EPIS

n_n__n_n

rLJULJL

J»

i>> +4 >

>

M >

q >>

slH >

v>^

mo*

q

11>

^m >

*Ф>

зй*

* : >

ЗЙ*

зй* Ы>

i >j> р4 т>

ЗЙ*

Ы >

ЩУ

зй*

M "

Talqin va tadqiqotlar respublika ilmiy-uslubiy jurnali №6

L- Bu Intervalgacha yoki Takrorlanmaydigan/Qayta ishga tushirilmaydigan. Bu holatda chiqish vaqt potentsiometri sozlamalari bilan belgilangan muddat davomida yuqoгi holatda bo'lib qoladi.

PIR Sensor

Detected Motion

Jumper Setting

Output

ÍUUUl

Ы )>

ЗЙ*

*Ф> ! > ;>

¡ >i>i Ы )>

] >4>

щ

ш>

ЗЙ*

ЗЙ* *ф>

! >> Ы >

i >4> *ф>

зй* * - ]>

дст д—i Т ^-ВЕШ

¡PÍR Sensor

Last Minute ENGINEERS.шш

-^fV-iír f.--f.—

94

q >j*

*ф>

)й*

*Ф>

3 'й*

^Й* ^ 1>

HC-SR501 tashqi tomonga ulangan 3 pinli ulagichga ega. Ulanishlar quyidagicha:

1) VCC bu HC-SR501 PIR sensori uchun quvvat manbayi bo'lib, biz Arduinoga 5V pinni ulaymiz.

2) Chiqish pini - 3,3V TTM mantiqiy chiqishi. Past holat hech qanday harakat aniqlanmaganligini bildiradi, yuqori holat esa biroz harakat aniqlanganligini bildiradi.

3) GND pini Arduinoning ground qismiga ulangan bo'lishi kerak.

Qo'shimcha imkoniyatlari

HC-SR501 platasida ikkita qo'shimcha komponent uchun biriktirish joylari mavjud. Ular odatda "RT" va "RL" deb belgilanadi. Ba'zi qurilma maydonlarida teglar komponentlarga qarama-qarshi tomonda joylashgan "gumbaz" linzalari bilan qoplangan bo'lishi mumkin.

q

q Я*

s1 >i*

q Й* *ф>

)Й* *ф>

q >;* Ш >

Ы >

q

>

ж*

*ф>

)Й* *ф>

q >> q >si>

Ш>

Ы >

q )й*

Щ >

q >j*

ы>

зй*

* : 3>

PV

ЗЙ*

ы>

J >j>

ы )>

3>>> H 3>

Talqin va tadqiqotlar respublika ilmiy-uslubiy jurnali №6

У

>

«

M Ф • rÎ

0

ЗЙ*

ЗЙ*

>

Ы ]>

ЗЙ*

Ы>

} >5>

Ы )

Ы з>

• >4>

+И >

^ ЗЙ*

щ

ш>

зЭИ*

эй*

i*^ > эй*

> j*

Ы з> i зй*

эй*

Ы >

•RT - Bu termistor yoki haroratga sezgir qarshilik uchun mo'ljallangan. Buni qo'shish HC-SR501 ni ekstremal haroratlarda ishlatishga imkon beradi, shuningdek, sensorning aniqligini ma'lum darajada oshiradi.

•RL - Bu ulanish yorug'likka bog'liq qarshilik (YBQ) yoki fotorezistor uchun. Ushbu komponentni qo'shish orqali HC-SR501 faqat qorong'ulikda ishlaydi, bu harakatga sezgir yoritish tizimlari uchun keng tarqalgan dastur.

Qo'shimcha komponentlar to'g'ridan-to'g'ri qurilma maydoniga biriktirilishi yoki simlar va ulagichlar yordamida uzoq joylarga uzatilishi mumkin. Tahlil va natijalar Virtual tarzda olingan natijalar

Virtual tarzda HC-SR501 PIR sensorini ishlashini ko'rib chiqamiz: 1) Umumiy ko'rinishi: (1-rasm)

f<7l Code ► Start Simulation Send To

Basic

Search

Ц ЗЙ*

Ыз>

)й*

q зй*

Ы з>

q >>

Щ >

q > >

ц ЗЙ*

q >>

)Й* *ф>

d З>3* )Й*

q зй* >

si "Ч Jm

< J>s* >

1эйЫ Ыэ

вв Ü!

Resistor LED

:.: О

Pushbutton Potentiometer

• —

Capacitor SI ides witch

■IB 0

1-rasm

95

Ж*

Ы>

is'M'

♦ ! > H*

*л> ж *

* v

JM

ЗЙ* >

ftl

2) Ishlash holati: HC-SR501 PIR sensorini oldiga sezish masofasida begona shaxs yoki jism yaqinlashsa, u o'zining chiroqlari va svetodiod orqali signal berishi

q ЗЙ*

ц ЗЙ*

>

*: >

>3* >>

#<b> J >j>

^ j v t

i

« >!>•

-i iS -

ko'rsatib o'tilgan. Mana shu belgilar orqali ushbu sensor bizga begona shaxs yoki jismlami bizga kerakli narsamiz oldiga yaqinlashgani haqida xabar (signal) beradi (2-rasm).

+H )>

>3*

tete

¡ 3>s*

<:>q )>

< >4>

>

^ j>1:>

m

! >1 1.3 >■«

Pa--

p4 f

]>jl * : 15

(e] (o) ■ " — - C<j

f<7l Code

PIR Sensor

1

Target X 1«

Target Y | -161.55

Target Y | 280.91

♦ I

Resistor LEO

H o

) Pushbutton Potentiometer

t —

Capacitor Slideswitch

2-rasm

3) Sxemasi: (3-rasm)

U1_5V A

PIR1

vcc

PIR ) OUT

GND

U1

VIN RX

5V TX

3.3V D2 D3

AREF D4

IOREF D5

RES D6

AO D8 A1 UN0 D9

A2 D10

A3 D11

A4 D12

A5 D13 SDA

GND SCL

R1

100

-w—

D1

GREEN

J

U1 GND

3-rasm

96

q

m >

J !>j*

I 1>

Pü

iW-

«4>

Í»

>

) J OCT 1 J>s#:

>5Í>Í

№

>3*; >

} J J^

q

i>

q > >

q

q >3*

ы> >>

*: > >>

I >•£>

#<b> J >j>

i 1> - V-

4) Ishlatilgan komponentlar ro'yxati: (1-jadval) 1-jadval

>

5) Tashrif uchun link:

https://www.tinkercad.com/things/1Odl42YDLEc-copy-of-pir-sensor-and-buzzer-circuit-with-

arduino/editel?sharecode=rgxFRjVKWWCE6WPeAsd6 eM1RWmr7iK0D9FkiZmh KlM

6) c++ dasturlash tilida yozilgan kodi:

void setup() {

pinMode(3, INPUT);

pinMode(13, OUTPUT); }

void loop() {

if (digitalRead(3) == HIGH) { digitalWrite(13, HIGH); } else {

digitalWrite(13, LOW); }

delay(10); // Delay a little bit to improve simulation performance

}

AMALIYOTDA OLINGAN NATIJALAR

Endi esa real tarzda (amaliyotda) ushbu sensorni qo'llashnilishini ko'rib chiqamiz:

1) Virtual tarzda bajarganlarimizni amaliyotda ham ko'rib chiqamiz (4-rasm).

j

ы>

Ы >

i >j>

* - >

Ы+

-^fV-liT }»--^SfV-^Y f.—

97

Name Quantity Component

U1 1 Arduino Uno R3

PIR1 1 -3.5557768924301 , -161.54935996837634, -280,906374501992, -150.22342491070503 PIR Sensor

DI 1 Green LED

R1 1 100 Q Resistor

ß \ > ы>

.....! >3»;

Л л Дм. \ J>SVr

Ы 1>

q > >

i*V>

]+Ь>

и*

i

q ж**

Ы >

ЗМ >

qH>

ж*'

ЗИ > игж

q

>

в > > Ы >

q ]й№ q <;>

m

W4 > >*

5-rasm

-^fV-iir f«--^SfV-^Y f.—

98

q

liefe

¿M >

4-rasm

2) Sensorimizni ishlashini tekshirib ko'rish uchun kompyuter sichqonchasini sensorimizni yaqiniga harakatlantirib olib kelamiz va natijada sensor darhol sichqonchani payqab, svetodiod orqali bizga xabar (signal) beradi (5-rasm).

BMpi

q q

p<\ >

q

>

im

1>

>

>

q >5*

-i d3*

|:H>

q > >

q

q <;>

Г-5 Ji

3) Amaliyotda ishlatib ko'rish jarayonlaridan lavhani ko'rishimiz mumkin: (6 -

>

Щ >

rasm)

>

>M

6-rasm

ß \ >

q i-'p->

Î2r3t:

' I

? J>>!>

slH >

Ы:> >

j>

5.J*

О

Ш

> >

s > >

Ы J>

q >>

*

3>

ш*

>

Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, HC-SR501 PIR sensori biz uchun juda katta ahamiyatga ega bo'lib, bizning kerakli va muhim bo'lgan narsalarimizni himoya qilishda, xavfsizligini ta'minlashda katta yordam beruvchi datchik ekan. Bu sensor bizga 3 m dan 7 m gacha diapazondagi xavflarni sezish imkonini beradi. Uning

iw \ ^J

asosiy afzalliklaridan biri shundan iboratki, qo'shimcha komponentlarni sensorga biriktirish orqali ekstremal haroratlar va qorong'ulikda ham begona harakatlardan xabardor bo'lib turamiz.

j )>>; m >

* 1 4>

É >#;

-^fV-liT }»--^¡[туг-Ъ* f.—

99

*V>

>>

*: >

PV

>>

#ф>

Ы J> 1> >

Ы >

i ]>л

>

! J>i>

Ы*

Ы j> >>

! >S> 1 >>>.

• >4>

Ы >

\ Й:> Щ

Ш>

J:

< j>j:>

Ы >

i >j>

* - >

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati:

1. В.Беляев, К.Нессемон, В.Корольков, Д.Суарес. "Умный дом" Новый уровень удобства и комфорта. Электроника НТБ - научно-технический журнал. Москва, 2015. -152-163 с.

2. https://lastminuteengineers.eom/pir-sensor-arduino-tutorial/#arduino-code

3. https://learn.adafruit.com/pir-passive-infrared-proximity-motion-sensor

4. https://maker.pro/raspberry-pi/tutorial/how-to-interface-a-pir-motion-sensor-with-raspberry-pi-gpio

5. Stuart Nicholas. Arduino Programming: A Comprehensive Beginner's Guide to learn the Realms of Arduino from A-Z. Independently published (February 29, 2020), 185 p

6. Bob Dukish. Coding the Arduino: Building Fun Programs, Games, and Electronic Projects. Apress, Canfield, Ohio, USA, 2018 y, 305 p

7. Marc-Olivier Schwartz. Wireless Security Camera with the Arduino Yun. Adafruit Industries, 2014 y

8. S.M.Sidiqov, B.M.Sidiqov // "Aqlli uy" konsepsiyasini amalga oshirish afzalliklari // "International Conference on Learning and Teaching (2022/9)". ISSN: 2181-3191. Tashkent, 332-336 page

9. S.M.Sidiqov, B.M.Sidiqov // "Aqlli uy" konsepsiyasini amalga oshirishda datchiklardan foydalanish // "International Conference on Learning and Teaching (2022/9)". ISSN: 2181-3191. Tashkent, 342-347 page

Qj^f^S). .—

100

q

>

Ыз> * >

1Я»

J

Ш J>

s1 >i#; *ф>

S

Ы > Ы >

ЦМ >

*ф>

q

* iJ3"

j:H>

а > >

Ы >

q ж** q <;>