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[導(dǎo)讀]最近花了9塊9買了一個(gè)人體感應(yīng)燈,解決了一個(gè)生活中的實(shí)際問題:因?yàn)樽獾姆孔娱T外被多加了一道門,但是這塊封閉的小空間里沒有燈,有了這個(gè)燈之后,再出門、進(jìn)門就不用處于一片黑暗的環(huán)境里了。讓我們先看看它的外包裝這個(gè)小的電子設(shè)備挺實(shí)用的,可以放在衣柜、過道等地方,所謂智能就是指光線暗時(shí)感...

最近花了9塊9買了一個(gè)人體感應(yīng)燈,解決了一個(gè)生活中的實(shí)際問題:因?yàn)樽獾姆孔娱T外被多加了一道門,但是這塊封閉的小空間里沒有燈,有了這個(gè)燈之后,再出門、進(jìn)門就不用處于一片黑暗的環(huán)境里了。

讓我們先看看它的外包裝

這個(gè)小的電子設(shè)備挺實(shí)用的,可以放在衣柜、過道等地方,所謂智能就是指光線暗時(shí)感應(yīng)到有人經(jīng)過自動(dòng)點(diǎn)亮,人離開后自動(dòng)熄滅,光線好時(shí)有人經(jīng)過也不亮。

再來看看它的正面照和背面照

作為一個(gè)嵌入式從業(yè)者,怎么能只看外表不關(guān)注內(nèi)部呢。于是忍不住把它給拆了,拆解方法是揭開上邊右圖標(biāo)簽紙,擰掉下面的兩顆螺絲,然后使勁掰開即可。

這是熟悉的味道,看到了PCB板,再來一張放大的圖

板子背面無器件

心元器件如下:

  1. 可充電式聚合物鋰電池,型號(hào):CLY502030 ,參數(shù):3.7V 200mAh
  2. 鋰電池管理芯片
  3. Micro USB座,用于充電
  4. 撥動(dòng)開關(guān),用于使能工作是否
  5. LED燈,總共7個(gè)
  6. 單片機(jī),絲印被打磨掉了,應(yīng)該是個(gè)簡單的8位機(jī)
  7. 光敏二極管,利用半導(dǎo)體材料的光特性實(shí)現(xiàn)二極管的開關(guān)功能,用來檢測光線明、暗情況感應(yīng)燈之所以在光線亮的情況下即使有人經(jīng)過也不亮,靠的就是它。
  8. 紅外熱釋電傳感器(PIR),型號(hào):NS312
PIR是Pyroelectric ("Passive") Infrared 的簡寫,它的工作原理是檢測人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。

?

這個(gè)傳感器在使用時(shí)頭上為什么要套一個(gè)塑料帽呢?防塵用的嗎?

說到這里,那就得簡單說說這個(gè)PIR傳感器的工作原理了。


PIR傳感器本身內(nèi)部有兩個(gè)slot,每個(gè)slot均由對(duì)IR敏感的特殊材料制成。當(dāng)傳感器處于idle狀態(tài)時(shí),兩個(gè)slot都檢測到相同量的IR,即從房間或墻壁等輻射的環(huán)境量。當(dāng)有溫度的人或動(dòng)物經(jīng)過時(shí),它首先會(huì)攔截PIR傳感器的一半,這會(huì)導(dǎo)致二者之間出現(xiàn)正的差分變化。當(dāng)人或動(dòng)物離開感應(yīng)區(qū)域時(shí),情況會(huì)發(fā)生相反的變化,從而使傳感器產(chǎn)生負(fù)的差分變化。就是靠檢測這個(gè)脈沖的變化來判斷是否有人或動(dòng)物經(jīng)過。

理解了這個(gè)原理,看到下面的這個(gè)現(xiàn)象你就不會(huì)覺得奇怪了。

光線暗的情況下,當(dāng)你靠近感應(yīng)燈時(shí)它會(huì)亮,但是如果你一直站在那里不動(dòng),一會(huì)燈就會(huì)熄滅,只有當(dāng)你再次移動(dòng),它才會(huì)亮。

紅外傳感器本身是位于密封的金屬罐中的,以提高抗噪聲/溫度/濕度的能力??康氖窍聢D中間黑色窗口部分來接收紅外線的。內(nèi)部是上面說的兩個(gè)sensor。

原理上如下:

圖片來源于RE200B Datasheet

如果只是這樣,那么它檢測的范圍就只是個(gè)矩形區(qū)域,范圍很小,可以通過加上菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) ,情況就發(fā)生了改變,它可以使光線折射,聚光從而增大檢測區(qū)域。

圖片來源于Cypress Application Note AN2105
現(xiàn)在檢測范圍是擴(kuò)大了。但是,還記得之前說的吧,內(nèi)部其實(shí)有兩個(gè)傳感器,更重要的是,我們不希望有兩個(gè)非常大的感應(yīng)矩形區(qū)域,而是要分散多個(gè)小區(qū)域。因此,我們要做的是將透鏡分成多個(gè)部分,每個(gè)部分都是菲涅耳透鏡,這也就是我們看到的那個(gè)小帽子,你看它是被分割了很多個(gè)小塊。并且分為明區(qū)和暗區(qū),使進(jìn)入檢測區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào),這樣PIR就能產(chǎn)生變化電信號(hào)。

整個(gè)系統(tǒng)框圖如下:


沒想到一個(gè)小小的電子設(shè)備背后藏著不少的知識(shí)呢。

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