Đèn cầu thang tự sáng khi có người, chỉ bật lúc trời tối

Nguyên lý hoạt động

PIR HC-SR501 bắt tia hồng ngoại từ thân nhiệt người; thấy chuyển động là chân OUT lên 3,3V — đủ để Nano chạy 5V đọc là mức cao. Quang trở LDR mắc nối tiếp với điện trở 10kΩ thành cầu chia áp: trời tối quang trở lên khoảng 200kΩ nên chân A0 chỉ còn khoảng 0,24V, trời sáng quang trở xuống khoảng 2kΩ nên A0 lên hơn 4V. Nano chỉ bật đèn khi A0 thấp hơn ngưỡng (trời tối) và PIR báo có người. Chân D9 phát xung PWM qua điện trở 100Ω vào cửa MOSFET IRLZ44N để sáng dần — mờ dần; điện trở 10kΩ kéo cửa xuống mát giữ đèn tắt lúc Nano chưa khởi động xong. MOSFET đóng cắt phía âm của dây LED, chịu khoảng 1A ở 12V với sụt áp chỉ vài chục milivôn nên gần như không nóng. Adapter 12V nuôi dây LED, đồng thời qua module hạ áp DC-DC xuống 5V cấp cho Nano, PIR và cầu chia áp quang trở — hạ áp kiểu xung nên không nóng như hạ áp bằng điện trở.

Sơ đồ đấu dây

Mỗi màu là một dây. Chấm tròn là điểm hàn. Chạm vào tên dây trong bảng để làm nổi bật.

Danh sách linh kiện

Các bước làm

1. Chuẩn bị
   Mỏ hàn, thiếc, board lỗ 7×9cm, jack DC cái 5.5×2.1mm, dây cái-đực 3 sợi cho PIR, dây đôi cỡ 0,5mm² cho dây LED.
2. Chỉnh PIR trước khi hàn
   Mặt dưới PIR: cắm jumper ở vị trí H (lặp lại). Biến trở Sx (tầm xa) vặn giữa, biến trở Tx (thời gian giữ) vặn hết ngược chiều kim đồng hồ — thời gian sáng do code quyết định.
3. Hàn phần nguồn
   Jack DC: chân giữa là 12V, chân vỏ là GND. Hàn tụ 470µF song song đầu vào, chân dài (+) về 12V, vạch trắng (−) về GND. Cấp 12V vào IN+ / IN− của module hạ áp; TRƯỚC KHI nối ra mạch, cắm điện và vặn biến trở trên module cho đồng hồ đo đúng 5,0V ở OUT+ / OUT−, rồi rút điện.
4. Gắn Nano
   Hàn 2 hàng header cái 15 chân rồi cắm Nano vào, để tháo ra nạp code cho dễ. Nối OUT+ của module hạ áp vào chân 5V của Nano, OUT− vào GND. Lưu ý: khi đã cấp 5V vào chân này thì không cắm thêm cáp USB cùng lúc.
5. Hàn cụm quang trở
   Quang trở không phân cực: một chân về 5V của Nano, chân kia về A0 và đồng thời qua R1 10kΩ xuống GND.
6. Hàn cụm MOSFET
   IRLZ44N quay mặt chữ về phía bạn, chân trái sang phải là G – D – S. D9 → R2 100Ω → G; R3 10kΩ từ G xuống GND; S về GND; D về dây âm của dây LED. Dây dương của dây LED về 12V.
7. Nối PIR
   VCC → chân 5V của Nano, OUT → D2, GND → GND. Không cấp PIR bằng 3V3.
8. Kiểm tra trước khi cắm điện
   Thang thông mạch: giữa 12V và GND không kêu, giữa 5V và GND không kêu, giữa G và S của MOSFET phải đọc khoảng 10kΩ. Đo lại điện áp ra của module hạ áp đúng 5V trước khi cắm Nano vào.
9. Nạp code
   Arduino IDE 2, board "Arduino Nano", Processor "ATmega328P (Old Bootloader)" nếu nạp lỗi. Mở stair_light.ino → Upload. Không cần thư viện thêm.
10. Lắp đặt và hiệu chỉnh
    Đặt PIR ở đầu cầu thang, cao 1,8–2,2m, hướng chéo xuống bậc. Quang trở quay ra phía có ánh sáng ban ngày, tránh chiếu thẳng vào chính dây LED. Mở Serial Monitor 115200 để xem số đọc A0 rồi chỉnh NGUONG_TOI cho hợp phòng.

Code nạp cho mạch

Chọn board Arduino Nano.

/*
  Đèn cầu thang tự sáng khi có người — Arduino Nano
  - PIR HC-SR501 ở D2 báo có người (mức cao 3,3V)
  - Quang trở + trở 10k ở A0: số đọc CÀNG NHỎ nghĩa là CÀNG TỐI
  - Dây LED 12V qua MOSFET IRLZ44N ở D9 (có PWM nên sáng dần / mờ dần)
  Mở Serial Monitor 115200 để xem số đọc A0 rồi chỉnh NGUONG_TOI cho đúng phòng.
*/

// ---------- Cấu hình ----------
const uint8_t CHAN_PIR   = 2;      // OUT của PIR
const uint8_t CHAN_LDR   = A0;     // cầu chia áp quang trở
const uint8_t CHAN_DEN   = 9;      // cửa MOSFET (chân có PWM)

int  NGUONG_TOI          = 400;    // A0 nhỏ hơn số này = trời tối (0..1023)
const int  VUNG_CHET     = 60;     // chống chớp quanh ngưỡng
const unsigned long GIU_SANG_MS = 45000UL;  // sáng bao lâu sau lần thấy người cuối
const uint8_t DO_SANG_MAX       = 255;      // 255 = sáng hết cỡ
const uint8_t DO_SANG_CHO       = 0;        // 0 = tắt hẳn; đặt 20 nếu muốn sáng mờ chờ sẵn
const unsigned long BUOC_FADE_MS = 6;       // càng lớn càng chuyển chậm
const unsigned long KHOI_DONG_MS = 60000UL; // PIR cần ~60s ổn định sau khi cấp điện

// ---------- Trạng thái ----------
int  doSangHienTai = 0;
int  doSangDich    = 0;
bool troiToi       = false;
unsigned long mocTatDen  = 0;
unsigned long mocFade    = 0;
unsigned long mocInLog   = 0;

void setup() {
  pinMode(CHAN_PIR, INPUT);
  pinMode(CHAN_DEN, OUTPUT);
  analogWrite(CHAN_DEN, 0);
  Serial.begin(115200);
  Serial.println(F("Den cau thang PIR - dang khoi dong PIR (~60 giay)"));
}

void loop() {
  unsigned long bayGio = millis();

  // 1. Đọc ánh sáng môi trường, có vùng chết để không chớp quanh ngưỡng
  int sangMT = analogRead(CHAN_LDR);
  if (troiToi && sangMT > NGUONG_TOI + VUNG_CHET) troiToi = false;
  else if (!troiToi && sangMT < NGUONG_TOI) troiToi = true;

  // 2. Đọc PIR (bỏ qua trong lúc PIR chưa ổn định)
  bool coNguoi = (bayGio > KHOI_DONG_MS) && (digitalRead(CHAN_PIR) == HIGH);
  if (coNguoi && troiToi) mocTatDen = bayGio + GIU_SANG_MS;

  // 3. Quyết định độ sáng đích
  bool dangTrongGioSang = (mocTatDen != 0) && (bayGio < mocTatDen);
  doSangDich = (dangTrongGioSang && troiToi) ? DO_SANG_MAX : DO_SANG_CHO;

  // 4. Sáng dần / mờ dần, không dùng delay
  if (bayGio - mocFade >= BUOC_FADE_MS) {
    mocFade = bayGio;
    if (doSangHienTai < doSangDich) doSangHienTai++;
    else if (doSangHienTai > doSangDich) doSangHienTai--;
    analogWrite(CHAN_DEN, doSangHienTai);
  }

  // 5. Nhật ký 2 giây một lần
  if (bayGio - mocInLog >= 2000) {
    mocInLog = bayGio;
    Serial.print(F("A0=")); Serial.print(sangMT);
    Serial.print(F(" troiToi=")); Serial.print(troiToi ? 1 : 0);
    Serial.print(F(" PIR=")); Serial.print(coNguoi ? 1 : 0);
    Serial.print(F(" den=")); Serial.print(doSangHienTai);
    if (dangTrongGioSang) {
      Serial.print(F(" con_sang=")); Serial.print((mocTatDen - bayGio) / 1000); Serial.print(F("s"));
    }
    Serial.println();
  }
}

Đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng

Sửa lỗi thường gặp