人体红外传感器HC-SR501_hcsr501红外传感器工作原理-程序员宅基地

技术标签: stm32  芯片  stm32f103rct6  传感器  

在学习STM32系列的芯片时,算是第一次和开发板打交道,所以很多时候不知道如何查看引脚和相关功能,虽然只是借助外设进行一些实验,但开始的时候还是感到很困难。
而且学习的过程中越来越感受到知识的积累是一个十分漫长的过程,可能只是一些很简单的知识点,可是如果不加以归纳总结,自己日后还是会忘记,所以希望自己每学一点内容都可以记录下来,可能刚开始都只能是转载和整合其他人的内容,但在不断的积累中,也自然会有自己的改变,希望这些点点滴滴可以让我的知识大厦越来越高。

除代码部分
转载自:http://www.arduino.cn/thread-2851-1-1.html
(若有侵权,请联系博主删除本文,谢谢!)

工作原理

人体都有恒定的体温,一般在37度,所以会发出特定波长10UM左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

热释电效应:

当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。

菲涅耳透镜:

根据菲涅耳原理制成,菲涅耳透镜分为折射式和反射式两种形式,其作用一是聚焦作用,将热释的红外信号折射(反射)在PIR上;二是将检测区内分为若干个明区和暗区,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。使热释电人体红外传感器(PIR)灵敏度大大增加。
这里写图片描述

模块参数:

  1. 工作电压:DC5V至20V
  2. 静态功耗:65微安
  3. 电平输出:高3.3V,低0V
  4. 延时时间:可调(0.3秒~18秒)
  5. 封锁时间:0.2秒
  6. 触发方式:L不可重复,H可重复,默认值为H(跳帽选择)
  7. 感应范围:小于120度锥角,7米以内
  8. 工作温度:-15~+70度

模块特性:

1、这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
2、为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。
3、被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。
4、一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。
5、菲泥尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。

触发方式:

L不可重复,H可重复。可跳线选择,默认为H。
A. 不可重复触发方式:即感应输出高电平后,延时时间一结束,输出将自动从高电平变为低电平。
B. 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内活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后才延时将高电平变为低电平(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)。
这里写图片描述

可调封锁时间及检测距离调节:

1、 调节检测距离
2、 封锁时间:感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平),可以紧跟着设置一个封锁时间,在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作,可应用于间隔探测产品;同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(默认封锁时间2.5S)

注:
1、调节距离电位器顺时针旋转,感应距离增大(约 7 米),反之,感应距离减小(约 3 米)。
2、调节延时电位器顺时针旋转,感应延时加长(约300S),反之,感应延时减短(约 0.5S)。
这里写图片描述

光敏控制:

模块预留有位置,可设置光敏控制,白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能,出厂时未安装光敏电阻。
这里写图片描述

模块优缺点:

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。
易受射频辐射的干扰。
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。

模块抗干扰:

1、 防小动物干扰
2、 防电磁干扰
3、 防强灯光干扰

安装:

红外线热释电人体传感器只能安装在室内,其误报率与安装的位置和方式有极大的关系,正确的安装应满足下列条件:
1. 红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。
2. 红外线热释电传感器远离空调, 冰箱,火炉等空气温度变化敏感的地方。
3. 红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。
4. 红外线热释电传感器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。
红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。热释电红外传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

STMF103RCT6 实例代码

**main.c关键代码**
if(GPIO_ReadInputDataBit(HC_GPIO_PORT,HC_GPIO_PIN))
{   
    SysTick_Delay_ms(3000);  //为了观察实验现象时有一个间隔时间
    if(GPIO_ReadInputDataBit(HC_GPIO_PORT,HC_GPIO_PIN))
    {
        BEEP(BEEP_ON);
        LED2_TOGGLE;
        SysTick_Delay_ms(3000);
        BEEP(BEEP_OFF);  
        LED2_TOGGLE;
    }
}

**bsp_HCSR501.h**
#ifndef __BSP_HCSR501_H
#define __BSP_HCSR501_H

#include "stm32f10x.h"

#define HC_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOA
#define HC_GPIO_PORT     GPIOA
#define HC_GPIO_PIN      GPIO_Pin_2

#define HC_ON    1
#define HC_OFF   0

#define HC_REV 
PIO_WriteBit(HC_GPIO_PORT,HC_GPIO_PIN,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(HC_GPIO_PORT, HC_GPIO_PIN))))

void HC_GPIO_Config(void);

#endif  /* __BSP_HC-SR501_H */

**bsp_HCSR501.h**
#ifndef __BSP_HCSR501_H
#define __BSP_HCSR501_H

#include "stm32f10x.h"

#define HC_GPIO_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOA
#define HC_GPIO_PORT     GPIOA
#define HC_GPIO_PIN      GPIO_Pin_2

#define HC_ON    1
#define HC_OFF   0

#define HC_REV 
PIO_WriteBit(HC_GPIO_PORT,HC_GPIO_PIN,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(HC_GPIO_PORT, HC_GPIO_PIN))))

void HC_GPIO_Config(void);
#endif  /* __BSP_HC-SR501_H */
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