門灯自動点灯装置（焦電センサ応用その１）

門灯自動点灯装置

焦電センサについて

焦電センサは人感センサとも呼ばれる赤外線センサの一種です。
周囲と温度差のあるものが動くとセンサが反応します。

私は門灯と玄関灯にセンサ回路を付けて、暗いときに人が近づくと自動点灯するようにしました。

いろいろやってみて良いセンサがあったので紹介したいと思います。

当初「秋月電子通商　焦電センサ」で検索し
センサ単体＋レンズ＋検出回路のセンサキットを使いました。
キットの説明には最大人体検出：８ｍ程度と書いてありましたが、広角レンズを付けた時の感度は1～2ｍといった感じで少し物足りませんでした。

そこでパナソニックが作っている PaPIRs(VZ) (通販コードM-12314)を使ってみました。
これはセンサ＋検出アンプ回路(デジタル出力)＋レンズが一体化されていて、うれしいことに＋抵抗一本でPICマイコンに接続できます。

感度も良く検出アンプ内蔵なのでコンパクトです。

人感センサで何か自作したい時におすすめです。
詳細については秋月電子の通販サイトのpdf資料やパナソニックのサイトを参照してください。

回路

門灯の自動点灯制御にPaPIRs(VZ)＋PICマイコンを使った例を紹介します。

このセンサの出力は0.1mA以下の小電流出力なので100KΩで受けて電圧変換しPICマイコンに入力します。

センサ出力は瞬間的なパルスなのでPICマイコンでパルスが来たら門灯がしばらくの間点灯するように制御します。

センサの検出角度を広くするためセンサは2個使っています。
1個で良ければ、もう一方は未接続で問題ありません。

明るさを検出するCdsセンサもPICマイコンにつないで日中は門灯が点灯しないようにしています。
回路図中のLEDは門灯を接続する前のテスト用です。

ご参考でPICマイコン基板の感光基板用裏面マスク、ジャンパ配線図、部品配置図表、裏、ドリルマップをまとめたpdfを添付します。
gate_sense_mask2.pdf

抵抗やコンデンサ、MOSトランジスタはSMD(表面実装部品、1608サイズ等)を使っています。

SSRの入力LEDの駆動電源はACアダプタの9Vを使っているのでPICマイコンから直ではなく耐圧の高いMOSトランジスタを介して駆動しています。

もしマイコン基板とSSRが近い場合はSSRの入力LEDの駆動電源をPICマイコンの電源と共通にして直に駆動できます。
SSR入力の電流制限抵抗の値は電源電圧やSSRの仕様に合わせて調整します。

一般的には100V系の根元にフューズを入れるべきなのですが、配電盤のなかに専用のブレーカーが入っていたので省略しました。

配電盤の中の門灯につながれていた100V系配線をブレーカーを落とした状態で切断し、100Vの配線延長に使うソケットとプラグを使ってSSR＋ACアダプタを接続しました。
もしセンサ回路が壊れた場合はSSRを外して門灯を100V系直結に簡単に戻せます。

3D プリント部品

gate_sense_baseの８つの穴はM3タップでねじ切りの後加工をしました。

焦電センサ2個とCdsセンサにはピンソケット付配線を半田付けしてからgate_sense_bodyに接着しました。
焦電センサはグルーガンで、Cdsセンサはエポキシ接着剤で雨が中に入らないように接着しました。

PICマイコン基板は3mmネジでgate_sense_baseに取り付け、センサのコネクタを基板に接続してからgate_sense_bodyをgate_sense_baseにかぶせて3mmネジで固定しました。

PICマイコンプログラミング

門灯自動点灯装置用のPIC12F1501用プログラム(コンパイル済みのHEXファイル)を添付します。
　　gate_sense.X.production.hex

プログラムによる動作はCdsセンサで明るさを判定し、暗い状態ならば２つの焦電センサの出力をチェックします。
焦電センサが動きを検出したら60秒間SSRをON(門灯点灯)、テスト用の基板上のLEDをON(点灯)させます。
60秒経過したら門灯とテスト用LEDを1秒間消灯し、その後センサ出力のチェックを再開します。

センサ出力のチェック再開前に1秒の消灯時間を設けているのは、SSRやLED電球の応答遅れで消灯時の光量変化がセンサにフィードバックされて連続点灯するのを防ぐためです。

プログラムのPICマイコンへの書き込み手順は以下の通り。

上記HEXファイルをダウンロード(右クリック-->名前を付けてリンク先を保存)してローカルPCに置きます。
基板に電源を供給し、MPLAB SNAP等のPIC書込みツールをPCと基板に接続します。
MPLAB IPEを起動してconnectボタンを押し、チップの型番 PIC12F1501とダウンロードしたHEXファイルを指定してprogramボタンを押して書き込みます。
書き込みツール等については「PICマイコンと開発ツール」のページやWeb情報を参照してください。