「雕爷学编程」Arduino动手做(17) |
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37款传感器和模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器与模块,依照实践出真知(动手试试)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一做做实验,不管能否成功,都会记录下来—小小的进步或是搞不定的问题,希望能够抛砖引玉。 【Arduino】108种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真) 实验十七:HC-SR312微型热释电人体感应传感器模块热释电效应 在某些绝缘物质中,由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。能实现热释电效应的物质被称为热电体。热电体物质有硫酸三甘肽(TGS)、铁电钛酸钡、电气石和蔗糖等。这一现象早在2300年前就被人们发现了,但对它的研究则始于18世纪。现在它成为固体物理中最活跃的研究领域之一。因为铁电体的热释电系数比一般热电体大得多,故成为应用广泛的热电体材料,除TGS及其衍生物外,铁电陶瓷(如PZT、PLZT等)成为易于通过组份改变控制性能、适于批量生产、价廉的实用型热电材料。 热释电效应在近10年被用于热释电红外探测器中,广泛地用于辐射和非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、工业自动控制、空间技术、红外摄像中。我国利用ATGSAS晶体制成的红外摄像管已开始出口国外。其温度响应率达到4~5μA/℃,温度分辨率小于0.2℃,信号灵敏度高,图像清晰度和抗强光干扰能力也明显地提高,且滞后较小。此外,由于生物体中也存在热释电现象,故可预期热释电效应将在生物,乃至生命过程中有重要的应用。 热释电元件 热释电元件(探头)有多种型号,但结构、外型和电参数大致相同,一般由敏感元件、场效应管、阻抗变换器和滤光窗等构成,并在氮气环境下封装。 热释电红外传感器在结构上引入场效应管,其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强化其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为910–um,而探测元件的波长灵敏度在0.220–um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10–um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
热释电人体红外传感器优缺点 优点: 本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,隐蔽性好。价格低廉。 缺点: ◆容易受各种热源、光源干扰 ◆被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。 ◆环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,有时造成短时失灵。 要点: 应避开日光、汽车头灯、白炽灯直接照射,也不能对着热源(如暖气片、加热器)或空调,以避免环境温度较大的变化而造成误报;安装必须牢固,避免因风吹晃动而造成误报;传感器表面不允许用手摸;光学透镜外表面要定期用湿软布或棉花擦净,避免尘土影响灵敏度;安装高度2m。 一些常用电路
HC-SR312微型人体感应传感器模块是基于热释电效应,被动式人体红外线技术的数字智能自动控制产品,灵敏度高,可靠性强,广泛应用于各类自动感应电器设备。 电原理图
模块接脚图
应用范围 ■ 人体感应灯具 ■ 人体感应玩具 ■ 安防产品 ■ 工业自动化控制 ■自动感应电器设备■电池供电自动控制等 功能特点 a、 超小体积,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式。 b、抗干扰性增强,内部采用数字信号处理,直接高低电平输出。 c、 全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。 d、可重复触发方式:即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后延时,才变为低电平(即:感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段,并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。 模块的VOUT脚输出的是开关量,有人接近感应模块时,输出高电平,人离开后恢复成低电平。所以,可接单片机的任何一个IO脚都行,可采用查询法,查询所接引脚的状态,就知道VOUT脚是高电,还是低电平,从而判是否有人接近了。 实验测试图
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