智能傳感器技術(shù)基于相應(yīng)動(dòng)作的生物移動(dòng)

想象一下：快到萬(wàn)圣節(jié)了，你想為不給糖就搗蛋的人創(chuàng)造一個(gè)非常有趣的體驗(yàn)。在這個(gè)數(shù)字時(shí)代，在草坪上設(shè)置南瓜燈和墓碑似乎還不夠。你需要運(yùn)動(dòng)，就像電子動(dòng)畫(huà)一樣，當(dāng)有人走過(guò)時(shí)會(huì)躍動(dòng)起來(lái)！可以通過(guò)多種控制器觸發(fā)技術(shù)，包括壓力感應(yīng)墊、手動(dòng)操作按鈕和光束傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)基于一些相應(yīng)動(dòng)作的生物移動(dòng)。

同樣，如果您想確保一個(gè)大房間的安全，您需要將“眼睛”放在空間的所有角落和部分。為了安全起見(jiàn)，獲得如此廣泛的房間視野的傳統(tǒng)方法是安裝多個(gè)攝像頭或運(yùn)動(dòng)檢測(cè)警報(bào)傳感器，但這將涉及集成多個(gè)饋送的更復(fù)雜的系統(tǒng)。

幸運(yùn)的是，今天的存在感應(yīng)技術(shù)使我們更容易創(chuàng)建生動(dòng)、可移動(dòng)的節(jié)日展示，更不用說(shuō)更強(qiáng)大的安全系統(tǒng)了。紅外 （IR） 陣列傳感器使系統(tǒng)不僅可以檢測(cè)某人的存在，還可以檢測(cè)他們的移動(dòng)方向。該技術(shù)還可用于熱成像、夜視和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。

星球大戰(zhàn)如何推動(dòng)智能傳感器的發(fā)展

在美國(guó)戰(zhàn)略防御計(jì)劃 （SDI） 的鼓勵(lì)下，智能傳感器開(kāi)始出現(xiàn)在市場(chǎng)上。1983 年，時(shí)任總統(tǒng)羅納德·里根公開(kāi)宣布，綽號(hào)“星球大戰(zhàn)”的 SDI 被提議作為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)旨在保護(hù)該國(guó)免受彈道核武器襲擊。智能傳感器現(xiàn)在在安全和其他智能互聯(lián)系統(tǒng)（也稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng) （IoT））中發(fā)揮著不可或缺的作用。通過(guò)集成傳感、信號(hào)提取、處理和理解，智能傳感器提供了這些應(yīng)用程序有效所需的智能。到 90 年代后期，隨著非制冷陣列成本的下降和技術(shù)進(jìn)步的持續(xù)，紅外技術(shù)的使用開(kāi)始更多地用于軍事和民用目的（例如汽車(chē)防撞系統(tǒng)、醫(yī)療診斷和環(huán)境控制）。

非制冷紅外傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步，特別是隨著基于微電子系統(tǒng) （MEMS） 的像素結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。在這里，采用薄膜紅外吸收器的獨(dú)立式熱隔離結(jié)構(gòu)。使用這項(xiàng)技術(shù)，您可以開(kāi)發(fā)測(cè)量輻射功率的系統(tǒng)，以遠(yuǎn)程確定物體（或身體）的溫度。利用當(dāng)今的半導(dǎo)體技術(shù)，我們可以開(kāi)發(fā)由數(shù)百個(gè)數(shù)平方毫米的熱電偶組成的熱電堆傳感器。這種類(lèi)型的傳感器非常靈敏且體積小，響應(yīng)時(shí)間快，而且相對(duì)便宜，因此非常適合消費(fèi)設(shè)備、醫(yī)療儀器、安全系統(tǒng)、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、樓宇自動(dòng)化等。

Panasonic 提供名為 Grid-EYE? 的 8x8 熱電堆陣列。這款 64 像素紅外傳感器適合回流兼容表面貼裝 （SMD） 封裝，該封裝由射頻屏蔽金屬蓋、MEMS 傳感器芯片、帶 I 2 C 接口的數(shù)字 ASIC 和硅透鏡組成，紅外能量通過(guò)。

在操作中，Grid-EYE 首先在 60 度視野范圍內(nèi)吸收發(fā)射的熱能。陣列的 64 個(gè)傳感元件中的每一個(gè)都將其吸收的熱能轉(zhuǎn)換為成比例的輸出信號(hào)。然后將所有 64 個(gè)溫度信號(hào)放大，從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并參考熱敏電阻提供的環(huán)境溫度值，然后從傳感器傳輸?shù)?a target="_blank">微處理器。松下傳感器技術(shù)產(chǎn)品專(zhuān)家 Eric Johnsrud 解釋說(shuō)，微處理器然后執(zhí)行計(jì)算，將來(lái)自單個(gè)熱電堆元件的溫度映射到整個(gè)視場(chǎng)的完整熱表示。從這個(gè)熱表示中，可以檢測(cè)移動(dòng)的人和物體以及靜止的人和物體的位置和存在，

Panasonic Grid-EYE 是一個(gè) 8x8 熱電堆陣列，可在水平和垂直方向工作。

Panasonic 的 Grid-EYE 可在水平和垂直方向工作，建議的最大檢測(cè)距離為 7 米，幀速率高達(dá) 10 fps。要了解有關(guān)熱電堆陣列和 Grid-EYE 的更多信息，請(qǐng)下載熱電堆陣列打開(kāi)自動(dòng)化應(yīng)用的新世界。

使用 1-Wire 總線擴(kuò)展 I2C

在安全等應(yīng)用中使用紅外傳感器時(shí)，檢測(cè)范圍是一個(gè)重要的考慮因素。當(dāng)然，范圍越長(zhǎng)越好。為幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)接近和方向感應(yīng)應(yīng)用進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，Maxim 提供了 MAXREFDES131# 參考設(shè)計(jì)，該參考設(shè)計(jì)采用 Panasonic AMG8833 Grid-EYE 和 Maxim 1-Wire 總線，由 DS28E17 1-Wire-to-I 2 C 主橋支持。DS28E17 以標(biāo)準(zhǔn)（最大 100kHz）或快速（最大 400kHz）速度直接連接到 I 2 C 從設(shè)備，將 1-wire 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為 I 2 C 主 I/O，Justin Jordan 解釋道， Maxim 的微型與安全業(yè)務(wù)部。DS28E17橋擴(kuò)展了 I 2 C 通信對(duì)于正確配置的網(wǎng)絡(luò)，通常以標(biāo)準(zhǔn)速度到 100m 的距離。相比之下，典型應(yīng)用中 I 2 C 總線的長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)模式下僅限于幾米，因?yàn)槠渥畲缶嚯x取決于電容負(fù)載，Jordan 指出。

延長(zhǎng) I 2 C 總線距離（并在最大允許總線電容之上運(yùn)行）的另一種方法是以較低速度運(yùn)行，使用更高驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，將總線劃分為帶有總線緩沖器的段，或使用開(kāi)關(guān)上拉電路。但是，這些方法通常要么無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)距離要求，要么會(huì)為您的設(shè)計(jì)增加大量成本。MAXREFDES131 # 參考設(shè)計(jì)隨附 ARM? mbed? 和 Arduino 平臺(tái)的示例源代碼，以及原理圖、布局文件、fab 文件和材料清單 （BOM）。

現(xiàn)代化傳統(tǒng)樓宇控制系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化應(yīng)用（例如能源、照明和溫度控制）也可以從 IR 傳感器技術(shù)中受益。例如，檢測(cè)某人何時(shí)進(jìn)入房間的能力可以觸發(fā)燈打開(kāi)，并觸發(fā) HVAC 系統(tǒng)調(diào)整到首選溫度。為幫助設(shè)計(jì)人員將傳統(tǒng)系統(tǒng)與現(xiàn)代控制和通信集成，Maxim 提供了其樓宇自動(dòng)化擴(kuò)展板 MAXREFDES130# 參考設(shè)計(jì)。MAXREFDES130# 具有 1-Wire 主總線，可與 MAXREFDES131# 一起使用。MAXREFDES130 #提供與 ARM mbed 和 Arduino 平臺(tái)兼容的 Arduino 外形尺寸擴(kuò)展板，您可以對(duì)各種樓宇自動(dòng)化設(shè)計(jì)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。

無(wú)論您是在開(kāi)發(fā)巧妙的假日主題電子動(dòng)畫(huà)顯示器、家庭安全系統(tǒng)還是建筑控制設(shè)計(jì)，智能傳感器技術(shù)都可以提供使這些系統(tǒng)有效所需的接近感應(yīng)功能，進(jìn)而對(duì)最終用戶(hù)有價(jià)值。

審核編輯：郭婷