マイコンキットと電子工作キットの通販ショップマイコンキットドットコム www.MYCOMKITS.com 従来は、ハイゲインのオペアンプを使って動き検出センサー（モーションディテクタとも呼ばれます）を作るのは、簡単ではありませんでした。雑誌の記事では、よく「動き検出センサーの製作は簡単だ」と書かれていましたが。一番の問題は、電源の変動によって、回路のゲインが変わり、装置を誤動作させることです。このような電源でオペアンプを動かし、サイレンや照明などを駆動すると、予期せずオンになってしまうようなトラブルが発生するかもしれません。この状態で、最適なオペアンプ、電源レギュレータ、コンデンサー、そのほかの受動部品などを選んで、トラブルを最小限に抑えることは大変な作業です。しかし、現在では、赤外線センサーを制御するコンパクトなICがリリースされており、これを使えば、ホビーユーザーでも商用でも簡単にセンサー回路が製作できます。 Heimann社は、1つのICに動き検出センサー駆動回路を詰め込んだ最初のメーカーだと思います。しかし、非常に高価で、結局製造中止になってしまいました。現在は、中国系のベンチャー企業から20ピンのIC でリリースされています。誤動作が少なく、簡単に使えるようなので、現在では、多くの市販のセンサーライトに、このICが使われているようです。ただ、赤外線センサー素子そのものには、フレネルレンズが必要であり、そのフレネルレンズの選択が重要です。フレネルレンズの目的は、観測しているエリアを複数の集光能力が異なる（ムラがある）ゾーンに分割してセンサー自身に集光することで、一つのエリアから別のエリアにほんの少し動いたときに、センサーに届く赤外線が変化するようにするためです。優れたIR光学系を持っていなければ、どんなに優れた電子回路を設計してもムダになります。優れたレンズ系を持っていれば、低ゲインの回路でも十分動作しますが、適切ではないレンズが使われている光学系を使用している場合は、ハイゲインの優れた電子回路を使ってもうまく動作しません（多くの市販の安いセンサーライトは前者の方法を使用しています）。しかし、ホビーユーザーには、レンズ作成は大変な作業です：PIRセンサー自身の上に人体から放射される赤外線波長に最も反応するシート型のフレネルレンズを全体をカバーするように取り付けるのは、ホビーとしては難しい作業です。20mくらい先でゆっくり動く侵入者を正確に検出するには、レンズとセンサー間の焦点距離として4cmから5cm必要と言われています。マイコンキットドットコムの赤外線型動き検出センサーキットには、この価格では、手ごろな性能のフレネルレンズが付いています。ただし、正確に動きを検出できるのは、おむね3mから4m くらいです。 PIRセンサーについては、この5年くらいで多くのホビー雑誌やインターネットで公開されています。ちなみに、このキットで使用されているデュアルセンサー型PIRは、動き検出センサー（モーションディテクタ）として現在では最も多く使われています。ほかの動き検出技術（多くは超音波を利用）は、誤って検出しやすいとか、高価だったりします。 MK-302 赤外線で人を検出し照明やアラームをオン！赤外線（PIR）型動き検出センサーキットこのキットでは、両面プリント基板（PCB）を使用しています。部品面にシルク印刷されているので、部品の取り付けは容易です。裏面（ハンダ面）には、緑色のレジストが付いていますので、ハンダ付けのトラブルを防ぎます。組み立て： - 注意！RE200B PIR（赤外線検出）センサー、LDR（光検出抵抗）、プラスチック製フレネルレンズは。ハンダ面（基板の裏面）に取り付けます！絶対に、部品面に取り付けないでください！こうすることで、簡単にこのボードをケースに入れて、レンズをケースの穴から出して使えます。この3個の部品は、すべてのほかの部品のハンダ付けが終わった後で、最後にハンダ付けしてください。さらに、2個のLEDの取り付け場所（部品面かハンダ面か）は、お使いのアプリケーションによって、ご自身で決めてください。お使いになるアプリケーションによっては、1個、または2 個ともハンダ面（裏面）に取り付けたいと思うかもしれません。自由です。各部品の取り付け方法、PCBのシルク印刷の見方、抵抗値の読み方などは、WEB上の「電子工作便利ノート」を参照してください。最初の作業。組み立てる前に、部品リストの部品が入っているか確認してください。注意！PIRセンサーの表面には絶対に触らないでください。劣化します。注意！動き検出センサー駆動チップICはすでにPCBのハンダ面にマウントされ、黒色の樹脂で覆われています。半田ごてなどを当てたり、キズを付けたりしないでください。基本的に背の低い部品（抵抗やICソケット）からハンダ付けしてください。電解コンデンサーやLED、ダイオードには極性があります。正しい向きでハンダ付けしてください。 LEDは、リードが短い方（プラスチックケース側面がフラットになっている。LEDの中をのぞくと皿状になっている）がカソード（－）です。それをシルク印刷に合わせて（丸に線が入っている側）挿入し、ハンダ付けしてください。 78L05電源レギュレータと2個のBC547トランジスタを間違わないでください。どちらも、同じ形状TO-92パッケージです。C5は特殊な低漏れ電流型の電解コンデンサーです。 3個の半固定抵抗と3個のターミナルブロックは最後に部品面に取り付けてください。最後に、LDR（光検出抵抗）、 PIRセンサーを取り付けます。 LDR、レンズ、PIRセンサーと取り付け。再度説明しますが、この重要な３個の部品はハンダ面（裏面）にハンダ付けします。１個目はLDR。ハンダ面（裏面）から所定の2 つの穴に部品のリードを挿入し、4mmから8mmくらい表面（部品面）にリードを出します。そしてハンダ付けします。そして、リードをカットします。 PIRセンサー。同じく、ハンダ面（裏面）にマウントします。部品面のシルク印刷は、それを透視した形で示していまマイコンキットと電子工作キットの通販ショップマイコンキットドットコム www.MYCOMKITS.com す。再度注意！PIRセンサーはハンダ面（裏面）にハンダ付けしてください！3本のリードは、二等辺三角形の形に配置されており、PCBの穴に一致します。誤りのないように挿入してください。PIR素子には、ケースにデッパリがあり、それを透かした形で部品面にシルク印刷されていますので、ハンダ面に取り付けたPIRセンサーの向きを、これで再度確認してください。まだリード（足）を切らないでください。LDRと異なり、直接ハンダ付けしません。次に、部品面に出ている3本のリード（足）を大きく外側に曲げて（広げて）、それぞれ約5mm 離れた位置にある、それぞれ対応したハンダ穴に少し通して、最後にそこにハンダ付けします。各リードに対応した部品面のシルク印刷（下記）にしたがって挿入、ハンダ付けします。DとD、GとG、SとS。レンズ。最後にプラスチック製の半球形フレネルレンズをハンダ面（裏面）の所定の位置にカチッと挿入します。このとき、PIRセンサーとLDRが中に隠れます。回路の説明：重要：動き検出ICとPIRセンサーは、非常に繊細な部品であり、電源オン後、実際に使えるまでに1分以上のウォームアップ時間が必要です。また設定を変更した場合も（特に太陽光の下）は、90秒以上のウェイト時間が必要です。このようなアナログデバイスは、基本的に安定するまで時間がかかりようです。このキットで最も重要な部品の一つは、動き検出IC（モーションディテクタIC）です。 PIRセンサーからの電気信号は非常低い周波数レート（0.1Hzから10Hzくらい）で変化します。ICは、この変化を処理、検出します。動き検出IC「KC778B」の動作電圧は +4Vから+15Vです。しかし、78L05電圧レギュレータの入力電圧範囲は+9Vから+12Vの範囲です。この回路には、 3箇所重要な調整箇所があります。以下の説明は、回路図を参照しながら読んでください。 - 感度は、半固定抵抗P1の2番ピンで調整します。このピンが7番ピンにつながるPIRセンサーのドレインと同じ値のときに（約0.5V）、感度が最も低くなります。 2番ピンがグランドにつながると（約0.125V）、感度は最高となります。 - 光感度は半固定抵抗P2とLDRの回路で制御されています。一般に、昼間はPIRセンサーが動かず、夜間（暗くなったとき）に動くようにして使う場合が多いと思います。（例えば、夜間のセンサーライトとして使用する場合。）この機能が必要ない場合は、12番ピンをVccに接続し、11 番ピンをオープンにしてください。 - オン時間は半固定抵抗P3で制御されています。オン時間は約1.5秒から約30秒となっています。コンデンサーも抵抗もつけずに18番ピンと19番ピンを直接接続したときに最小時間となります。出力信号はLED2をオンにします。同時に出力ターミナルブロックに出力していますので、ベル、ブザー、リレーなどを接続できます。詳しくは回路図を見てください。保護ダイオードD1が出力と電源の間に入っているのでリレーなどの誘導負荷からの逆起電力を抑えます。 MK-302 赤外線で人を検出し照明やアラームをオン！赤外線（PIR）型動き検出センサーキット他の出力信号として、LED1を駆動する17番ピンについて説明します。PIRセンサーとICが動きを検出すると、常にこのピンをオンにします。つまり、動きが検出されると、単純に規定の時間だけこのピンをオンにします。例えば、前述のベルやリレーなどの出力が昼間（明るいとき）はオフになっているときでも、このピンからは信号が出力されるので、監視ビデオのスイッチを入れるなどの操作ができるかもしれません。トリガがあると、出力は、自動的に約1.5秒間オンになります。この時間は、繰り返し入力される検出信号に対して便利です（この信号のオン時間はLED1が点灯します）。LED1 は必要なければ取り除いてください。この17番ピンは、IC 内部で500Ω抵抗でプルアップされているのでLEDの点灯時に外付けの抵抗は必要ありません。退出（退避）用の遅延。このトグル入力用ターミナルブロックにつながる回路には、使用者がセンサーの検出エリアから退出（退避）する時間として、約30秒間トグル信号を無視する回路が入っています。これは、センサーの動作を確認するときに、使用者が部屋を退出してから検出機能がオンとなるので、便利です。下記の15番ピンの説明を参照してください。他のピンの説明：" 13番ピンはオフセットフィルターです。外付けの10μFコンデンサーに接続されており、スイッチドキャパシタ型バイパスフィルタ出力の電位を平均化します。この平均値と、実際のフィルタ出力値の差が、感度設定値よりも大きくなると、動きとして検出します。 14番ピンはアンチエイリアス用の端子です。これは、外付けの0.1μF（100nF）のコンデンサーに接続されており、上記のスイッチドキャパシタ型バイパスフィルタのスイッチング周波数またはそれを超える周波数の入力信号をブロックするように、PIRセンサー出力のローパスフィルタとして動作します。 5番ピンはDCキャップです。外付けの10μFコンデンサーに接続されており、電源の平均電位を保持します。この平均値と実際の電源電位の差は、増幅され、スイッチドキャパシタ型バイパスフィルタに入力されています。ここには、低漏れ電流型のタンタル電解コンデンサーを使用します。 7番ピンはドレインのリファレンスです。電位は、電源電圧とは独立しています。電位は、2番ピンに接続された外付けの半固定抵抗で分割されます。 8番ピンはソースです。PIRセンサーの入力です。このピンは非常に敏感なので、できる限り配線長を短くします。センサーの下側部分のPCBはグランドプレーンにします。 9番ピンは、アナロググランドで10番ピンはデジタルグランド、そして13番ピンはゲイン選択端子です。開放した場合、ゲインは68dBになります。グランドに接続した場合、ゲインは62dBになります。このキットでは、開放しています（ゲイン68ｄB）。 14番ピンはICの出力を手動でオン/オフするか自動で行うかを選択します。開放した場合、ICは自動的に動作します。グランドに接続すると、無条件にオフになります。マイコンキットと電子工作キットの通販ショップマイコンキットドットコム www.MYCOMKITS.com Vccに接続すると、無条件に常にオンになります。 15番ピンはトグル入力です。開放した場合、ICは自動的に動作します。グランドに接続すると、そのICの出力状態を変えて、新しい状態を無条件に維持し、開放するまでそのままとなります。このキットでは、この機能を退出（退避）用の遅延用に使っています。14番ピンと15番ピンが同時にアクティブになった場合、デフォルトではオフとなります。 16番ピンは制御出力です。トライアックやオプトカプラや小さなリレーを駆動できます。出力インピーダンスは35 Ωなので、小さなリレー（コイルのインピーダンスが100 Ω程度）を駆動できます。 20番ピンは周波数リファレンスです。内部のスイッチドキャパシタ、バンドパスフィルタ、タイミング遅延回路を駆動するために使用されています。これは外付けの60KΩの抵抗を通してVccに接続され、0.1μFを通してグランドに接続されています。 PIRセンサーやICに関する詳しい説明は、各メーカーの WEBサイト、または、マイコンキットドットコムのWEBを参照してください。 PIRセンサー。このマイコンキットドットコムのMK-302「赤外線（PIR）型動き検出センサー」では、日本セラミック社製のデュアルエレメントPIRディテクタ「RE200B」（検出範囲125度～138度。軸に依存）を使用しています。700nm から1400nmの赤外域では、70%以上の透過率を持ちます。PIRの両エレメントは、検出したシーンに比例したDC 電圧を発生します。PIRの2つのエレメントは並べて、極性的には逆に接続されているので、同相入力信号をキャンセルします。これには、2つの理由があります；一つ目は、環境による変化、影響を無視するためです。もう一つは、増幅しやすい差動信号を作るためです。動作電圧範囲は、+3V～+10Vです。 PIRセンサー、LDR、IC、フレネルレンズに関する詳しい説明は、各メーカーのWEBサイト、または、マイコンキットドットコムのWEBを参照してください。 MK-302 赤外線で人を検出し照明やアラームをオン！赤外線（PIR）型動き検出センサーキット 10μF･25V 低漏れ電流型電解（オレンジ色）、C5 ........ 1 100μF･16V 小型電解コンデンサー、C１ ........................ 1 100nF モノブロック(104)、C2/C4/C6/C8 (C6は幅広) . 4 220pF セラミック(221)、C７ ................................................... 1 4.7nF セラミック(472)、C9 ...................................................... 1 470nF モノブロック(474)、C10 .............................................. 1 半導体 KC778B 動き検出チップIC（ボードにマウント済み） .... 1 BC547 トランジスタ、Q1/Q2 ................................................. 2 78L05 電源レギュレータ、IC2............................................... 1 １N4004 ダイオード、D1 ......................................................... 1 3mmLED (赤、黄) LED1/LED2（色はどちらでも良い）... 2 RE200B PIRセンサー.............................................................. 1 LDR 光検出抵抗...................................................................... 1 その他 200KΩ半固定抵抗(204)、P1/P2 ......................................... 2 1MΩ半固定抵抗(105)、P3..................................................... 1 フレネルレンズ .......................................................................... 1 PCBマウントSPDTスライドスイッチ...................................... 1 2極ターミナルブロック .............................................................. 3 MK-302 PCB（ｋ30） ................................................................. 1 問合せ先関連する詳細資料は各メーカーまたは以下のマイコンキットドットコムの WEB サイトから入手してください。 http://www.mycomkits.com 不明な点は下記の Email アドレスにお問い合わせください。 [email protected] トラブルシューティング（動かない場合）：回路が動作しない場合は、90％近くの可能性でハンダ付け不良が原因です。明るい照明の下で、ハンダ付け部分を確認してください。次にすべての部品（特に極性のあるダイオード、電解コンデンサー、IC、PIRなど）が正しい位置に実装されているか確認してください。部品表 – MK-302 抵抗（明記なき場合カーボン、1/4W、5%） 1KΩ (茶、黒、赤)、R8/R9 ....................................................2 3.9KΩ (ダイダイ、白、赤)、R3 ............................................1 10KΩ (茶、黒、ダイダイ)、R2/R5/R7 ..............................3 47KΩ (黄、紫、ダイダイ)、R1/R6 ......................................2 56KΩ (緑、青、ダイダイ)、R4 ............................................ １コンデンサー 10μF/25V 小型電解コンデンサー、C3............................1 注意：PIR センサーの制御用 IC は現在は、プリント基板に直接実装されています。基板中央の黒い丸型の樹脂でカバーされた部分にその IC が実装されています。マイコンキットと電子工作キットの通販ショップマイコンキットドットコム www.MYCOMKITS.com MK-302 赤外線で人を検出し照明やアラームをオン！赤外線（PIR）型動き検出センサーキットオン時間設定検出出力電源スイッチ出力オン/オフ/ トグル動き検出感度調整 PIR センサー光検出光検出感度調整