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2.10 Menschliche Bewegungen erkennen

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Passiv-Infrarot (PIR) Sensor mit dem Raspberry Pi Pico 2 W verwendet, um menschliche Bewegungen zu erkennen. PIR-Sensoren werden häufig in Sicherheitssystemen, automatischer Beleuchtung und anderen Anwendungen eingesetzt, wo Bewegungserkennung erforderlich ist. Sie detektieren die von warmen Objekten wie Menschen oder Tieren ausgehende Infrarotstrahlung in ihrem Sichtfeld.

PIR-Bewegungssensor-Modul

Erforderliche Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
Pico 2 W Starter Kit	450+	Pico 2 W Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Einführung in den Pico 2 W	1
2	Micro USB Cable	1
3	Breadboard	1	KAUFEN
4	Jumper-Kabel	Mehrere	KAUFEN
5	PIR-Bewegungssensor-Modul	1	KAUFEN

Schaltplan

Wenn der PIR-Modul jemanden vorbeigehen erkennt, ist GP14 hoch, ansonsten ist es niedrig.

Bemerkung

Der PIR-Sensor hat zwei Potentiometer:

• Empfindlichkeitseinstellung: Regelt den Erfassungsbereich.

• Zeitverzögerungseinstellung: Steuert, wie lange der Ausgang nach der Bewegungserkennung HOCH bleibt.

Für erste Tests drehen Sie beide Potentiometer gegen den Uhrzeigersinn auf ihre minimale Position. Dies stellt den Sensor auf die empfindlichste und kürzeste Verzögerungseinstellung ein, sodass Sie sofortige Reaktionen beobachten können.

Verdrahtung

Schreiben des Codes

Wir werden ein MicroPython-Programm schreiben, das einen Interrupt verwendet, um Bewegungen zu erkennen und eine Nachricht ausgibt, wenn eine Bewegung erkannt wird.

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 2.10_detect_human_movement.py aus pico-2w-kit-main/micropython oder kopieren Sie den Code in Thonny, dann klicken Sie auf „Run“ oder drücken Sie F5.

• Stellen Sie sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.

import machine
import utime

# Initialisieren von GP14 als Eingabepin
pir_sensor = machine.Pin(14, machine.Pin.IN)

def motion_detected(pin):
    print("Motion detected!")

# Einrichten eines Interrupts am steigenden Flankenübergang
pir_sensor.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING, handler=motion_detected)

# Hauptloop macht nichts, Interrupt kümmert sich um Bewegungserkennung
while True:
    utime.sleep(1)

Wenn der Code läuft, werden Sie folgendes Phänomen beobachten:

• Bewegen Sie sich vor dem PIR-Sensor.

• Wenn eine Bewegung erkannt wird, sollte „Bewegung erkannt!“ in der Konsole erscheinen.

Verständnis des Codes

1. Import von Modulen:

   • import machine: Zugriff auf Hardwarefunktionen.

   • import utime: Zeitbezogene Funktionen.

2. Initialisierung des PIR-Sensor-Pins:

   • pir_sensor = machine.Pin(14, machine.Pin.IN): Stellt GP14 als Eingabepin ein.

3. Definition des Interrupt-Handlers:

   • def motion_detected(pin): Funktion, die aufgerufen wird, wenn eine Bewegung erkannt wird.

   • print("Motion detected!"): Gibt eine Nachricht in der Konsole aus.

4. Einrichten des Interrupts:

   • pir_sensor.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING, handler=motion_detected): Konfiguriert einen Interrupt, der am steigenden Flankenübergang des Signals vom PIR-Sensor ausgelöst wird.

5. Hauptschleife:

   • while True: Eine Endlosschleife.

   • utime.sleep(1): Die Schleife pausiert in jeder Iteration für 1 Sekunde. Die Hauptschleife selbst muss nichts tun, da die Unterbrechung die Bewegungserkennung übernimmt.

Beispielcode zur Messung der Dauer

Der Code kann angepasst werden, um die Dauer der Bewegungserkennung sowie die Intervalle zwischen den Erkennungen zu messen.

import machine
import utime

pir_sensor = machine.Pin(14, machine.Pin.IN)

last_trigger_time = utime.ticks_ms()

def pir_triggered(pin):
    global last_trigger_time
    current_time = utime.ticks_ms()
    duration = utime.ticks_diff(current_time, last_trigger_time)
    last_trigger_time = current_time

    if pir_sensor.value():
        print("Motion detected! Duration since last detection: {} ms".format(duration))
    else:
        print("Motion ended. Duration of motion: {} ms".format(duration))

# Interrupts für steigende und fallende Flanken einrichten
pir_sensor.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING | machine.Pin.IRQ_FALLING, handler=pir_triggered)

while True:
    utime.sleep(1)

• Interrupts für beide Flanken: Die Unterbrechung wird so eingerichtet, dass sie sowohl bei einer steigenden als auch einer fallenden Flanke mit machine.Pin.IRQ_RISING | machine.Pin.IRQ_FALLING ausgelöst wird.

• Zeitverfolgung:

  • Verwende utime.ticks_ms(), um die aktuelle Zeit in Millisekunden zu erfassen.

  • Berechne die Dauer zwischen den Unterbrechungen, um zu messen, wie lange das PIR-Sensorsignal HIGH oder LOW bleibt.

Praktische Anwendungen

• Sicherheitssysteme: Erkennung von Eindringlingen oder unbefugten Bewegungen.

• Automatische Beleuchtung: Licht einschalten, wenn eine Bewegung erkannt wird.

• Energieeinsparung: Geräte ausschalten, wenn über einen bestimmten Zeitraum keine Bewegung erkannt wird.

Fehlerbehebungstipps

• Falsche Auslösungen:

  • PIR-Sensoren können empfindlich auf Umwelteinflüsse wie Temperaturschwankungen oder Sonnenlicht reagieren.

  • Vermeide es, den Sensor direkt auf Wärmequellen oder Fenster auszurichten.

• Sensor erkennt keine Bewegung:

  • Stelle sicher, dass der Sensor genügend Zeit zur Initialisierung hatte (einige Sensoren benötigen bis zu 60 Sekunden).

  • Justiere das Empfindlichkeitspotentiometer.

• Störungen:

  • Halte den Sensor von elektronischen Geräten fern, die elektromagnetische Interferenzen verursachen könnten.

Fazit

Durch die Integration eines PIR-Sensors mit dem Raspberry Pi Pico 2 W hast du deinem Projekt eine Bewegungserkennungsfunktion hinzugefügt. Das Verständnis der Sensor-Eingaben und der Umgang mit Interrupts ermöglichen es dir, reaktionsfähige und effiziente Programme zu erstellen.