聊聊身邊的嵌入式，方便好用的人體感應(yīng)燈

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(wèn)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(méi)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(guò)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(guò)自動(dòng)點(diǎn)亮，人離開(kāi)后自動(dòng)熄滅，光線好時(shí)有人經(jīng)過(guò)也不亮。

再來(lái)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(kāi)上邊右圖標(biāo)簽紙，擰掉下面的兩顆螺絲，然后使勁掰開(kāi)即可。

這是熟悉的味道，看到了PCB板，再來(lái)一張放大的圖

板子背面無(wú)器件

核心元器件如下：

1. 可充電式聚合物鋰電池，型號(hào)：CLY502030 ，參數(shù)：3.7V 200mAh鋰電池管理芯片Micro USB座，用于充電撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于使能工作是否LED燈，總共7個(gè)單片機(jī)，絲印被打磨掉了，應(yīng)該是個(gè)簡(jiǎn)單的8位機(jī)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(kāi)關(guān)功能，用來(lái)檢測(cè)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(guò)也不亮，靠的就是它。
   紅外熱釋電傳感器（PIR），型號(hào)：NS312

PIR是Pyroelectric ("Passive") Infrared 的簡(jiǎn)寫，它的工作原理是檢測(cè)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(shuō)到這里，那就得簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)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(cè)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(guò)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(kāi)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(cè)這個(gè)脈沖的變化來(lái)判斷是否有人或動(dòng)物經(jīng)過(guò)。

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(jué)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。靠的是下圖中間黑色窗口部分來(lái)接收紅外線的。內(nèi)部是上面說(shuō)的兩個(gè)sensor。

原理上如下：

圖片來(lái)源于RE200B Datasheet

如果只是這樣，那么它檢測(cè)的范圍就只是個(gè)矩形區(qū)域，范圍很小，可以通過(guò)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(cè)區(qū)域。

圖片來(lái)源于Cypress Application Note AN2105

現(xiàn)在檢測(cè)范圍是擴(kuò)大了。但是，還記得之前說(shuō)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(cè)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(méi)想到一個(gè)小小的電子設(shè)備背后藏著不少的知識(shí)呢。

關(guān)注公眾號(hào)，掃碼加入嵌入式交流群：