聊聊身边的嵌入式,9块9做出来人体感应灯~

最近花了9块9买了一个人体感应灯,解决了一个生活中的实际问题:因为租的房子门外被多加了一道门,但是这块封闭的小空间里没有灯,有了这个灯之后,再出门、进门就不用处于一片黑暗的环境里了(www.jiaorao.net)。

让我们先看看它的外包装

这个小的电子设备挺实用的,可以放在衣柜、过道等地方,所谓智能就是指 光线暗时感应到有人经过自动点亮,人离开后自动熄灭,光线好时有人经过也不亮

再来看看它的正面照和背面照

作为一个嵌入式从业者,怎么能只看外表不关注内部呢。于是忍不住把它给拆了,拆解方法是揭开上边右图标签纸,拧掉下面的两颗螺丝,然后使劲掰开即可。

这是熟悉的味道,看到了PCB板,再来一张放大的图

板子背面无器件

心元器件如下:

  1. 可充电式聚合物锂电池,型号:CLY502030 ,参数:3.7V 200mAh

  2. 锂电池管理芯片

  3. Micro USB座,用于充电

  4. 拨动开关,用于使能工作是否

  5. LED灯,总共7个

  6. 单片机,丝印被打磨掉了,应该是个简单的8位机

  7. 光敏二极管,利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能,用来检测光线明、暗情况

    感应灯之所以在光线亮的情况下即使有人经过也不亮,靠的就是它。

  8. 红外热释电传感器(PIR),型号:NS312

PIR是Pyroelectric ("Passive") Infrared 的简写,它的工作原理是检测人或动物发射的红外线并转换成电信号输出。

这个传感器在使用时头上为什么要套一个塑料帽呢?防尘用的吗?

说到这里,那就得简单说说这个PIR传感器的工作原理了。

PIR传感器本身内部有两个slot,每个slot均由对IR敏感的特殊材料制成。当传感器处于idle状态时,两个slot都检测到相同量的IR,即从房间或墙壁等辐射的环境量。当有温度的人或动物经过时,它首先会拦截PIR传感器的一半,这会导致二者之间出现正的差分变化。当人或动物离开感应区域时,情况会发生相反的变化,从而使传感器产生负的差分变化。就是靠检测这个脉冲的变化来判断是否有人或动物经过。

理解了这个原理,看到下面的这个现象你就不会觉得奇怪了。

光线暗的情况下,当你靠近感应灯时它会亮,但是如果你一直站在那里不动,一会灯就会熄灭,只有当你再次移动,它才会亮。

红外传感器本身是位于密封的金属罐中的,以提高抗噪声/温度/湿度的能力。靠的是下图中间黑色窗口部分来接收红外线的。内部是上面说的两个sensor。

原理上如下:

图片来源于RE200B Datasheet

如果只是这样,那么它检测的范围就只是个矩形区域,范围很小,可以通过加上菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ,情况就发生了改变,它可以使光线折射,聚光从而增大检测区域。

图片来源于Cypress Application Note AN2105

现在检测范围是扩大了。但是,还记得之前说的吧,内部其实有两个传感器,更重要的是,我们不希望有两个非常大的感应矩形区域,而是要分散多个小区域。因此,我们要做的是将透镜分成多个部分,每个部分都是菲涅耳透镜,这也就是我们看到的那个小帽子,你看它是被分割了很多个小块。并且分为明区和暗区,使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号,这样PIR就能产生变化电信号。

整个系统框图如下:

没想到一个小小的电子设备背后藏着不少的知识呢。

1.本土半导体企业跟风涨价、扩产?要三思而后行!

2.开源的六大谎言,你中了几条??

3.手把手教你嵌入式C语言优化技巧

4.为什么RISC-V受追捧?用RISC-V微控制器开发难不难?本文告诉你~

5.做嵌入式开发,这2个设计思想要掌握!

6.不同复位类型设置对MCUXpresso IDE在线调试有何影响?

免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如涉及作品版权问题,请与我们联系,我们将根据您提供的版权证明材料确认版权并支付稿酬或者删除内容。

主营产品:电池,三通、四通,探头、感应器,泵及真空设备,隔膜泵,滤芯,空气净化设备,冷却塔