Admin

Говорящий датчик движения

И. ЮСУПОВ, г. Бирск, Башкирия

бычно датчики движения используются для включения света в различных помещениях или для охранной сигнализации. Их часто совмещают с сиреной или с источником сигнала, воспроизводящим лай собак, и другими пугающими звуками. Но подобные устройства можно использовать и в "мирных" целях. Если "подружить" датчик движения с плеером, функциональные возможности датчика движения
можно существенно расширить. Например, использовать его как умную игрушку, которая будет мимоходом даже учить ребёнка загадывать загадки, знакомить с пословицами и поговорками, считалками, дразнилками и т. д. Можно установить его в прихожей, и он будет развлекать входящих и уходящих, а если поставить его на холодильник, можно записать в него шутки про диету и т. п. Говорящий датчик может выполнять и охранные функции, например, разбудить задремавшего вахтёра. Как показала практика, такой датчик не воспринимается даже взрослыми людьми как просто датчик, а чаще как какое-то умное устройство. Тем более, что он может общаться и с умными колонками. Человек заходит в помещение, а датчик говорит: "Алиса, какие в мире новости?", и колонка начинает читать новости. А так как число фраз, которое может воспроизвести плеер, поистине огромно, и их ещё легко добавлять, например, к определённому празднику, такое устройство люди тоже считают умным и привыкают к нему, как к домашнему питомцу.
Используя готовые модули, например, ИК-датчик движения и МРЗ-плеер, можно буквально за вечер сделать говорящее устройство, которое может найти множество применений.


Сначала рассмотрим кратко используемые в устройстве модули. Датчик движения HC-SR501, который показан на рис. 1, формирует на своём выходе уровень лог. 1 (3,3 В) при обнаружении движения. Длительность этого импульса можно регулировать подстроечным резистором на его плате в интервале от нескольких секунд до примерно пятнадцати минут. Напряжение питания модуля — 3...15В. На плате модуля есть перемычка, которая определяет логику его работы. В одном положении, после обнаружения движения, запускается таймер, и если даже в контролируемой зоне движения нет, лог. 1 на выходе будет присутствовать в течение установленного времени таймера. После этого он сменится на лог. 0. В другом положении наличие движения будет постоянно запускать таймер, и датчик выключится, только когда движение прекратится и пройдёт установленное время. В зависимости от производителя модуля эти положения разнятся, и их придётся определить самостоятельно.
Недостатком этого ИК-датчика является невозможность его надёжной работы на прямом солнечном свете. Он может устойчиво работать во дворе частного дома под навесом или в помещении.


Модуль MP3-TF-16P (рис. 2) может проигрывать файлы в формате MP3, которые должны быть записаны на SD-карту объёмом до 32 Гб. Максимальное число файлов — 65535, если они будут располагаться в корневом каталоге, или файлы можно размещать в папках, которых может быть до 100 и в каждой папке — до 255 файлов. Этот модуль позиционируется для работы с модулями Arduino, однако он может работать самостоятельно, а управлять им можно с помощью двух кнопок. Кратковременное нажатие на кнопку, соединяющую вывод 11 модуля с минусовой линией питания, заставляет модуль проигрывать следующий файл, а продолжительное нажатие увеличивает громкость сигнала. С помощью второй кнопки, соединённой с выводом 9 модуля, можно уменьшать громкость при длительном нажатии и при кратковременном заставить модуль проигрывать предыдущий файл. После того как файл проигран, модуль останавливает воспроизведение и ждёт следующей команды.
Схема устройства показана на рис. 3. На транзисторах VT1, VT2 и светодиоде HL1 собраны преобразователь уровня напряжения и индикатор состояния ИК-датчика движения. При срабатывании ИК-датчика на его выходе появляется лог. 1, которая через резистор R1 поступает на базу транзистора\ЛГ1 и открывает его. Включится светодиод HL1 красного свечения, который находится на передней панели устройства. Одновременно открывается и транзистор VT2, и на резисторе R6 появляется почти всё напряжение питания (5 В). В момент появления этого напряжения происходит зарядка конденсатора С1. Диод VD1 закрыт, поэтому почти весь ток зарядки конденсатора проходит через резистор R7 и эмиттерный переход транзистора VT3, который открывается полностью и соединяет с минусовой линией питания вывод 11 модуля А2. Этот модуль проигрывает очередной файл и ждёт следующей команды. После зарядки конденсатора С1 транзистор VT3 закрывается. Поскольку воспроизводимый файл обычно короткий, длительность сигнала ИК-датчика должна быть значительно больше. Это сделано для того, чтобы он не мешал постоянной "болтовнёй", если в его зоне началось оживлённое движение. Вот тут-то и нужен этот блок индикации состояния ИК-дат-чика. Горящий красный светодиод говорит о том, что датчик уже сработал и больше воспроизводить ничего не будет до тех пор, пока он не погаснет. Когда движение прекратится и пройдёт заданное таймером время, на выходе ИК-датчика появится лог. 0, транзисторы VT1 и VT2 закроются, светодиод HL1 погаснет, а конденсатор С1 разрядится через резистор R6 и открывшийся диод VD1. Устройство придёт в исходное состояние, и при обнаружении движения всё повторится. Питается устройство от источника питания напряжением 5 В, в качестве которого используется зарядное устройство от сотового телефона. Индикатор наличия напряжения питания — светодиод HL2.

Конструкция устройства может быть любой, желательно только, чтобы был облегчён доступ к подстроечным резисторам ИК-датчика движения и была возможность быстрой замены SD-карты. Транзисторы, резисторы, конденсаторы и диод размещены на двух макетных печатных платах. Применены резисторы МЛТ, С2-23 или импортные. Конденсатор С2 — керамический или плёночный, остальные — оксидные К50-35 или импортные. Конденсаторы С2 и СЗ надо разместить близко к выводам модуля А2. Конденсатор С1 желательно применить с малым током утечки, но я ставил обычные, выпаянные из старых материнских плат компьютеров. Диод VD1 — кремниевый маломощный выпрямительный или импульсный, например 1N4148. Динамическая головка должна иметь сопротивление не менее 8 Ом. В корпусе небольшого размера удобно использовать головки от ноутбуков и мониторов. Если сопротивление головки менее 8 Ом, можно последовательно включить две головки или дополнительный резистор, чтобы не перегружать встроенный в модуль усилитель 34, громкости хватит даже в этом случае. Светодиоды — любые маломощные с диаметром корпуса 3...5 мм, HL1 — красного свечения, HL2 — жёлтого или зелёного.


Возможная конструкция устройства показана на рис. 4. В качестве корпуса использована пластиковая коробка размерами 100x60x25 мм. Вид конструкции сзади показан на рис. 5. Модуль плеера вынесен за пределы корпуса и соединяется с макетной платой с установленными на ней гнёздами, поскольку вилки уже установлены на плате модуля. На этой же плате установлены и две кнопки (тактовые без фиксации). ИК-датчик движения закреплён на передней стенке корпуса,
для его линзы просверлено отверстие. Вид на внутренний монтаж устройства показан на рис. 6. Шнур питания устройства взят от неисправной USB-мы-ши с разъёмом USB А. Если провода в шнуре питания будут слишком тонкими, а громкость большой, возможна просадка напряжения питания, светодиод HL2 в такт звукам будет уменьшать яркость, а модуль А2 может начать воспроизводить подряд все записанные файлы без остановки. В этом случае надо применить кабель питания с более толстыми проводами, уменьшив его длину или уменьшив громкость.
Собранное из исправных деталей устройство в налаживании почти не нуждается, но требует некоторой настройки в зависимости от цели применения. Резистор R9 можно подобрать так, чтобы не было большой разницы в яркости свечения светодиодов. Сначала надо подготовить SD-карту. Для проверки не обязательно покупать новый носитель, можно использовать и БУ SD-карту ёмкостью от 32 Мб. Надо записать на неё несколько МРЗ-фай-лов, лучше небольшой продолжительности. Это может быть речь или отрывки музыки, в крайнем случае можно сбросить просто несколько песен. Вставляют SD-карту с файлами в модуль А2 и подключают устройство к блоку питания. Жёлтый светодиод должен загореться. Кратковременным нажатием на кнопку SB2 запускают воспроизведение. Должен начать проигрываться файл, который записан первым. Длинными нажатиями на кнопки убеждаются, что громкость регулируется.

Для проверки датчика движения устанавливают подстроечные резисторы в положение, показанное на рис. 7. Отворачивают датчик в сторону, в его поле видимости не должно быть подвижных объектов. Включают устройство, просто подключив в USB-гнездо
блок питания. Должен загореться светодиод жёлтого свечения, показывающий, что питание подключено. Как правило, на выходе ИК-датчика сразу устанавливается лог. 1, светодиод красного свечения тоже загорится, но модуль А2 ещё не готов к воспроизведению. Через несколько минут красный светодиод погаснет, и устройство будет готово к работе. Надо измерить этот временной промежуток. Допустим, это произошло после пяти минут. Теперь датчик можно повернуть на себя, он должен сработать, и будет проигран первый файл. В поле зрения ИК-датчика должен находиться хотя бы один человек, который движется с паузами, меньшими, чем то время, которое мы измерили. Если светодиод красного свечения каждые пять минут гаснет и загорается вновь и каждые пять минут проигрывается очередной файл, надо выключить устройство, переставить перемычку на ИК-датчике движения, отвечающую за логику работы в другое положение. После этого надо опять его включить и выйти из комнаты на время, превышающее установленное на датчике, например, выйти на 6...8 мин. Через это время на появление человека в комнате датчик должен сработать, загорится красный светодиод, будет проигран очередной файл и больше воспроизведения не будет, пока в комнате будет находиться движущийся человек. На этом устройство считается настроенным и готовым к применению.

Подготовка файлов выходит за рамки этой статьи. Один из самых простых способов — воспользоваться услугами специальных сайтов, которые превращают текст в речь. Обычно они дают скачивать файлы с низким качеством бесплатно. Времени на создание качественных файлов, хотя бы двухсот, уходит гораздо больше, чем на сборку самого устройства, но оно того стоит.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК