親子 STEM DIY：利用 Arduino 製作簡單人體感應警報器

2026年9月16日

想和小朋友一起接觸 Arduino，又希望 DIY 專案有即時、明顯的效果？今次我們利用 Arduino Uno、HC-SR501 人體紅外線感應器、有源蜂鳴器模組及 LED，製作一個簡單的人體感應警報器。

整個項目無需焊接，主要使用麵包板及杜邦線接駁，適合 Arduino 初學者及親子 STEM DIY。完成後，當感應器偵測到移動，Arduino 便會控制蜂鳴器響起，同時亮起 LED。

難度：初學者
預計時間：約 30–45 分鐘（視乎年齡及經驗）
建議年齡：8 歲或以上，並由成人陪同

🧰 需要準備甚麼？

Arduino Uno R3 × 1
USB 線 × 1
HC-SR501 人體紅外線感應器 × 1
3-pin 有源蜂鳴器模組 × 1
LED × 1
220Ω 電阻 × 1
麵包板 × 1
杜邦線若干

這個項目使用的是3-pin 有源蜂鳴器模組，並非單純的兩腳裸蜂鳴器。本文示範使用的模組為低電平觸發（LOW-level trigger）。

🔌 接線方法

開始接線前，先拔除 Arduino USB 線。完成接線並檢查 VCC、GND 及訊號線位置後，再接上 USB 供電。

👀 認識 HC-SR501：感應距離及延遲時間點調？

HC-SR501 上面除了白色半球形 Fresnel lens 外，通常還有兩個可調旋鈕及一個 H/L 觸發模式選擇。

① Sensitivity / Detection Distance（靈敏度／感應距離）

調節這個旋鈕，可以改變 PIR 的感應距離及靈敏程度。

小提示：
如果感應範圍太大或太容易觸發，可以嘗試降低 Sensitivity；如果距離太短，則可以逐步調高。實際感應效果會受環境、安裝位置及模組本身影響。

② Time Delay（延遲時間）

這個旋鈕控制感應觸發後，OUT 輸出維持有效狀態的大約時間。

如果將延遲時間調得較長，偵測到移動後，警報效果會維持較久。

③ Trigger Mode：H / L

HC-SR501 部分版本設有 H / L 觸發模式選擇：

H（Repeatable Trigger）：感應期間可以重新觸發，輸出時間可因持續偵測而延長。
L（Non-repeatable Trigger）：觸發後維持一段設定時間，期間不會重新計時。

初學者建議先保持模組原有設定，完成基本接線及測試後，再嘗試調校。

HC-SR501 人體紅外線感應器

VCC → Arduino 5V
GND → Arduino GND
OUT → Arduino D7

3-pin 有源蜂鳴器模組

VCC → Arduino 5V
GND → Arduino GND
I/O / Signal → Arduino D8

外接 LED

Arduino D13 → 220Ω 電阻 → LED 長腳（正極）
LED 短腳（負極）→ Arduino GND

如果不想接外置 LED，也可以直接使用 Arduino Uno 上的內置 LED（D13）作為視覺提示。

🛠️ 實際完成效果

以下是我們實際接線及測試中的 DIY 成品。實物照片可以更直觀地看到 Arduino、麵包板、PIR 感應器、蜂鳴器及 LED 的實際組合方式。

**實際完成的 Arduino 人體感應警報器**：以上為實際接線及測試中的 DIY 成品。

🎥 實際測試：人體感應警報器運作效果

接線完成並上載程式後，可以直接測試感應效果。當 HC-SR501 偵測到移動，Arduino 會讀取感應器的 HIGH 訊號，然後控制低電平觸發的蜂鳴器模組輸出 LOW，使蜂鳴器響起，同時亮起 LED。

實際操作影片：展示人體感應器偵測移動後，蜂鳴器及 LED 的反應。

💻 Arduino 程式碼

以下程式配合本文使用的低電平觸發有源蜂鳴器模組。PIR 偵測到移動時會輸出 HIGH，而 Arduino 會將 D8 設為 LOW，令蜂鳴器啟動。

const int pirPin = 7;
const int buzzerPin = 8;
const int ledPin = 13;

void setup() {
  pinMode(pirPin, INPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  int motion = digitalRead(pirPin);

  if (motion == HIGH) {
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);   // Low-level trigger: ON
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);  // OFF
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

🔍 原理是甚麼？

HC-SR501 是一款 PIR（Passive Infrared）人體紅外線感應模組。它並不是「認出某個人」，而是感應環境中的紅外線輻射變化。當有人或其他熱源移動並造成紅外線變化時，模組會在 OUT 腳輸出訊號。

HC-SR501 偵測到移動。
OUT 輸出 HIGH。
Arduino 偵測到 HIGH 後，將 D8 設為 LOW。
由於本文使用的蜂鳴器模組是低電平觸發，因此蜂鳴器響起。
D13 同時輸出 HIGH，LED 亮起。

⏱️ 第一次通電為甚麼可能會亂響？

HC-SR501 第一次通電後通常需要一段初始化時間。約 30–60 秒內，感應器可能出現較不穩定或誤觸發的情況，屬於常見現象。第一次測試時可以先讓感應器通電並等待一會兒，再開始正式測試。

👨👩👧 親子 STEM 可以學到甚麼？

電子接線：認識 VCC、GND、訊號線及 LED 正負極。
Arduino 基礎：了解數碼輸入及數碼輸出。
感應器原理：理解 PIR 如何透過紅外線變化偵測移動。
程式邏輯：學習 if / else 及 digitalRead()、digitalWrite()。
問題排查：學習檢查電源、接線及程式是否正確。

💡 完成後可以怎樣升級？

加入 LCD 顯示器，顯示偵測狀態。
改用 ESP32-C3，進一步研究 Wi-Fi 及手機通知。
加入磁簧開關（Reed Switch），製作門窗開關提示器。
調整程式，加入延遲、計時或不同的警報邏輯。

⚠️ DIY 安全提示

本項目正常操作主要使用低電壓 DC 供電，不涉及家用市電接線。
接線前先拔除 Arduino USB 線，完成後檢查 VCC、GND 及有沒有短路，再通電。
兒童進行 DIY 時應由成人陪同及檢查接線。
小型電子零件應遠離幼童，以免誤吞。
蜂鳴器聲音較大，測試時不要長時間靠近耳朵。

❓ 常見問題

Q1：一定要用外接 LED 嗎？

不一定。Arduino Uno 本身已有 D13 內置 LED，可以直接用作狀態指示。如果希望效果更明顯，才加上外接 LED 及 220Ω 電阻。

Q2：為甚麼蜂鳴器的程式是 LOW 才會響？

因為本文使用的 3-pin 有源蜂鳴器模組屬於低電平觸發設計。D8 輸出 LOW 時啟動，輸出 HIGH 時關閉。不同蜂鳴器模組的觸發方式可能不同，購買或接線前應確認實際模組。

Q3：HC-SR501 是否可以偵測到人？

它主要是偵測紅外線輻射的變化，並不是進行人物身份辨識。人在感應範圍內移動時，通常會造成可被 PIR 感應的紅外線變化。

Q4：第一次開機後為甚麼可能沒有立即正常工作？

HC-SR501 通常需要一段初始化時間。剛通電時出現短暫不穩定或誤觸發並不罕見，可以先等待約 30–60 秒再測試。

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總結

這個 Arduino 人體感應警報器是一個簡單而具即時效果的 STEM DIY 專案。由接線、感應器輸入到蜂鳴器及 LED 輸出，整個過程可以讓初學者實際理解 Arduino 如何接收感測資料，再透過程式作出反應。

對親子 DIY 而言，最有趣的地方正是完成後可以立即測試：一有人移動，蜂鳴器響起，LED 同時亮起。

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