淺談人體紅外傳感器(PIR)模塊HC-SR501

紅外線感應(yīng)器

紅外智能節(jié)電開(kāi)關(guān)是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，專用傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通負(fù)載，人不離開(kāi)感應(yīng)范圍，將持續(xù)接通；人離開(kāi)后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能，更顯示出人性化關(guān)懷。

紅外線感應(yīng)器是根據(jù)紅外線反射的原理研制的，屬于一種智能節(jié)水、節(jié)能設(shè)備。包括感應(yīng)水龍頭、自動(dòng)干手器、醫(yī)用洗手器、自動(dòng)給皂器、感應(yīng)小便斗沖水器、感應(yīng)便器。

這是標(biāo)準(zhǔn)的稱呼，也有稱為熱紅外人體感應(yīng)器。

原理

這種是通過(guò)紅外線反射原理，當(dāng)人體的手或身體的某一部分在紅外線區(qū)域內(nèi)，紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由于人體手或身體摭擋反射到紅外線接收管，通過(guò)集成線路內(nèi)的微電腦處理后的信號(hào)發(fā)送給脈沖電磁閥，電磁閥接受信號(hào)后按指定的指令打開(kāi)閥芯來(lái)控制頭出水；當(dāng)人體的手或身體離開(kāi)紅外線感應(yīng)范圍，電磁閥沒(méi)有接受信號(hào)，電磁閥閥芯則通過(guò)內(nèi)部的彈簧進(jìn)行復(fù)位來(lái)控制的關(guān)水。

紅外線

在光譜中波長(zhǎng)自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見(jiàn)光線。所有高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。

太陽(yáng)光譜

紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射，他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽(yáng)光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒介。太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為（0.75-1）～（2.5-3）μm之間；中紅外線，波長(zhǎng)為（2.5-3）～（25-40）μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為（25-40）～l000μm 之間。

真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠(yuǎn)鏡原理完全不同，白天不能使用，價(jià)格昂貴且需電源才能工作。

近紅外線或稱短波紅外線，波長(zhǎng)0.76～1.5微米，穿入人體組織較深，約5～10毫米；遠(yuǎn)紅外線或稱長(zhǎng)波紅外線，波長(zhǎng)1.5～400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。

發(fā)展過(guò)程

自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠按照人的設(shè)計(jì)，在人不參與的情況下完成一定的任務(wù)。其關(guān)鍵就在于反饋的引入，反饋實(shí)際上是把系統(tǒng)的輸出或者狀態(tài)，加到系統(tǒng)的輸入端與系統(tǒng)的輸入共同作用于系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸出狀態(tài)實(shí)際上是各種物理量，他們有的是電壓，有的是流量、速度等。這些量往往與系統(tǒng)的輸入量性質(zhì)不同，并且取值的范圍也不一樣。所以不能與輸入直接合并使用，需要測(cè)量并轉(zhuǎn)化。感應(yīng)器正是起這個(gè)作用，它就像是控制系統(tǒng)的眼睛和皮膚，感知控制系統(tǒng)中的各種變化，配合系統(tǒng)的其他部分共同完成控制任務(wù)。

人類為了從外界獲得信息，必須借助于感覺(jué)器官。但是人的感覺(jué)器官并不是萬(wàn)能的，要想獲得更為豐富的信息，進(jìn)一步研究自然現(xiàn)象和制造勞動(dòng)工具，人的感官顯得很是不夠了。作為一種代替人的感官的工具，感應(yīng)器的歷史比近代科學(xué)的出現(xiàn)還要古老。天平作為測(cè)重的工具在古埃及就開(kāi)始使用了，一直沿用到現(xiàn)代。利用液體膨脹特性的溫度測(cè)量在十六世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)。以電學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)的感應(yīng)器是在近代電磁學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，但是隨著真空管和半導(dǎo)體等有源元件的可靠性的提高，這種類型的感應(yīng)器得到了飛速發(fā)展，談到感應(yīng)器大都指有電信號(hào)輸出的裝置。

應(yīng)用

紅外智能節(jié)電開(kāi)關(guān)是一種高科技產(chǎn)品，它的性能穩(wěn)定，真正做到了既節(jié)能又環(huán)保，可以說(shuō)是聲光控產(chǎn)品的完美替代產(chǎn)品。它是通過(guò)人體輻射、能自動(dòng)快速開(kāi)啟各種燈具、防盜報(bào)警器、自動(dòng)門等各種設(shè)備。特別適用于中、高級(jí)賓館、公寓、企事業(yè)單位、商場(chǎng)、過(guò)道、走廊等。觸發(fā)方式為一次觸發(fā)及連續(xù)觸發(fā)。

測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通負(fù)載，人不離開(kāi)感應(yīng)范圍，將持續(xù)接通；人離開(kāi)后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能，更顯示出人性化關(guān)懷。紅外智能節(jié)電開(kāi)關(guān)由于觸發(fā)的時(shí)候不需要人發(fā)出任何聲音，而是人走過(guò)時(shí)身體向外界散發(fā)紅外熱量最終控制燈具的開(kāi)啟，當(dāng)人離開(kāi)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，自動(dòng)熄滅。因?yàn)椴煌诼暪饪責(zé)?，不需要聲音?a target="_blank">開(kāi)關(guān)控制，從而避免了聲控噪音的侵?jǐn)_，同時(shí)因?yàn)樗歉袘?yīng)人體熱量控制開(kāi)關(guān)，所以避免了無(wú)效電能的損耗，達(dá)到節(jié)能效果。

現(xiàn)在的公共場(chǎng)所照明（比如公共走廊及樓梯間）應(yīng)用最多的還是幾年前出現(xiàn)的聲光控延時(shí)燈具和開(kāi)關(guān)。這種燈具和開(kāi)關(guān)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了人來(lái)燈亮，人走燈滅，已成為公共場(chǎng)所照明開(kāi)關(guān)的主流產(chǎn)品。當(dāng)然，這種產(chǎn)品在某種程度上說(shuō)確實(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的，但同時(shí)也給人們的生存環(huán)境造成了一定的破壞。由于產(chǎn)品本身性能的限制，這種聲光控?zé)艟吆烷_(kāi)關(guān)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)需要（超過(guò)60分貝）聲音的配合，這就給大眾需要的安靜環(huán)境造成一定的噪聲污染。 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，這種聲光控?zé)艟吆烷_(kāi)關(guān)已慢慢不能滿足人們的需要，這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的自動(dòng)照明控制產(chǎn)品的出現(xiàn)，以滿足人們對(duì)高質(zhì)量生活的需求。 紅外智能節(jié)電開(kāi)關(guān)是以成熟的紅外感應(yīng)技術(shù)為平臺(tái)，加入更多的高新技術(shù)元素而形成的一種具有廣闊市場(chǎng)前景的高科技產(chǎn)品，它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了聲光控技術(shù)的缺陷，它的自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)不需要聲音和其他會(huì)給環(huán)境造成影響的條件的配合，而是人走過(guò)時(shí)身體向外界散發(fā)紅外熱量最終實(shí)現(xiàn)它的自動(dòng)控制功能。 同時(shí)，由于它融入了更多更先進(jìn)的高科技元素，更節(jié)能，更環(huán)保。

人體紅外模塊非常簡(jiǎn)單，就是普通的三針（VCC，GND，DATA），數(shù)據(jù)為高、低電平，也就是只有兩種結(jié)果：高電平為有活動(dòng)人體被檢測(cè)到，低電平為沒(méi)有檢測(cè)到活動(dòng)人體。

需要注意的是模塊上有幾個(gè)可以設(shè)置的地方：

一、觸發(fā)方式：

L不可重復(fù)，H可重復(fù)。可跳線選擇，默認(rèn)為H。

A.不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變?yōu)榈碗娖健?/p>

B.可重復(fù)觸發(fā)方式： 即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開(kāi)后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊檢測(cè)到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)）。

二、可調(diào)封鎖時(shí)間及檢測(cè)距離調(diào)節(jié)：

1、封鎖時(shí)間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變?yōu)榈碗娖剑梢跃o跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接收任何感應(yīng)信號(hào)。此功能可以實(shí)現(xiàn)（感應(yīng)輸出時(shí)間和封鎖時(shí)間）兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測(cè)產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)載切換過(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾。（默認(rèn)封鎖時(shí)間2.5S）

2、調(diào)節(jié)檢測(cè)距離

三、光敏控制：

模塊預(yù)留有位置，可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)。光敏控制為可選功能，出廠時(shí)未安裝光敏電阻。

另外，感應(yīng)器安裝需要注意：

紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2米，紅外線熱釋電傳感器不要直對(duì)窗口，也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。

熱釋電紅外傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感， 而對(duì)于橫切方向 （即與半徑垂直的方向）移動(dòng)則最為敏感。

代碼如下：

【對(duì)庫(kù)文件、針腳，無(wú)要求】

int Sensor= 2; //data針接口為任意I/O口即可

void setup（） {

Serial.begin（9600）;

pinMode（Sensor， INPUT）;

}

void loop（） {

int SensorState = digitalRead（Sensor）;

Serial.println（SensorState）;

delay（100）;

}