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紅外傳感器是如何工作的？

紅外傳感器（PIR傳感器）是一種電子傳感器傳感器，用于測(cè)量從其視野中的物體輻射的紅外（IR）光。它們最常用于基于PIR的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器。溫度高于絕對(duì)零度的所有物體以輻射的形式發(fā)出熱能。通常，這種輻射對(duì)于人眼是不可見的，因?yàn)樗约t外波長(zhǎng)輻射，但它可以通過為此目的而設(shè)計(jì)的電子設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。

在這種情況下，被動(dòng)一詞指的是事實(shí)PIR設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生或輻射能量用于檢測(cè)目的。它們完全通過檢測(cè)由物體發(fā)射或反射的紅外輻射來工作。他們沒有檢測(cè)或測(cè)量熱量。

TPA81是一個(gè)熱電堆陣列，可檢測(cè)2um-22um范圍內(nèi)的紅外線。這是輻射熱的波長(zhǎng)。 Pyro-electric傳感器通常用于防盜報(bào)警器并打開外部燈光，在同一波段檢測(cè)紅外線。這些熱電傳感器只能檢測(cè)熱量的變化 - 因此它們是運(yùn)動(dòng)探測(cè)器。雖然在機(jī)器人技術(shù)中很有用，但它們的應(yīng)用受到限制，因?yàn)樗鼈儫o法檢測(cè)和測(cè)量靜態(tài)熱源的溫度。另一種類型的傳感器是熱電堆陣列。這些用于非接觸式紅外線溫度計(jì)。它們具有大約100°的非常寬的檢測(cè)角度或視場(chǎng)（FOV），并且需要遮蓋或透鏡或通常兩者以獲得大約12°的更有用的FOV。有些內(nèi)置鏡頭。最近，具有一系列熱電堆，內(nèi)置電子器件和硅透鏡的傳感器已經(jīng)可用。這是TPA81中使用的類型。它有一排排成八排的熱電堆。 TPA81可以同時(shí)測(cè)量8個(gè)相鄰點(diǎn)的溫度。 TPA81還可以控制伺服以平移模塊并構(gòu)建熱圖像。 TPA81可以檢測(cè)2米（6英尺）范圍內(nèi)的蠟燭火焰，不受環(huán)境光的影響！

PIR傳感器類似于只有看到溫暖的東西。所以TPA81是一款具有8像素分辨率的熱像儀，當(dāng)然，人體總會(huì)發(fā)熱?，F(xiàn)在，如果我們通過控制器控制PIR傳感器并為PIR傳感器定義一些手勢(shì)，我們就可以制作一個(gè)簡(jiǎn)單的手勢(shì)探測(cè)器。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們決定使用PIR和Arduino制作手勢(shì)探測(cè)器系統(tǒng)。我們使用TPA81作為PIR，但它有點(diǎn)貴，所以如果你想省錢，你可以使用8個(gè)簡(jiǎn)單的PIR傳感器，沒有白頭（焦點(diǎn)部分）。 TPA81支持I2C協(xié)議，與Arduino Nano兼容。這個(gè)很酷的項(xiàng)目可以幫助您找出圖像處理和手勢(shì)檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)。我們來做吧！

電路

如果您想使用8個(gè)PIR傳感器而不是TPA81，您應(yīng)該將8個(gè)單個(gè)PIR傳感器連接到Arduino板并逐個(gè)讀取。這樣你可以節(jié)省一些錢！

代碼

對(duì)于第一個(gè)電路（使用TPA81），您應(yīng)該復(fù)制Arduino IDE中的代碼。但首先您必須添加庫(kù)然后上傳代碼。從以下鏈接下載TPA81庫(kù)。如果這是您第一次運(yùn)行Arduino板，請(qǐng)不要擔(dān)心。只需按照以下步驟操作：

訪問www.arduino.cc/en/Main/Software并下載操作系統(tǒng)的軟件。按照說明安裝IDE軟件。

運(yùn)行Arduino IDE并清除文本編輯器并在文本編輯器中復(fù)制以下代碼。

導(dǎo)航到草圖并包含庫(kù)（下載庫(kù)）來自以下鏈接）?，F(xiàn)在單擊添加ZIP庫(kù)并添加庫(kù)

選擇工具和板中的板，選擇Arduino Nano。

將Arduino連接到PC并在工具和端口中設(shè)置COM端口。

按上傳（箭頭標(biāo)志）按鈕。

你已經(jīng)完成了設(shè)置！

#include “Wire.h”

#include “TPA81.h”

// Create new TPA81 instance

TPA81 tpa;

void setup（） {

Serial.begin（9600）;

// You need to begin the Wire library to use TPA81 library

Wire.begin（）;

}

void loop（） {

// Print temperature light

Serial.print（tpa.getAmbient（））;

Serial.print（“ ”）;

// Print all temperature point

for （int i = 1; i 《= 8; i++）

{

Serial.print（tpa.getPoint（i））;

Serial.print（“ ”）;

}

Serial.println（“ ”）;

delay（100）;

}

運(yùn)行此代碼后，在Arduino IDE中打開串行終端并查看TPA81檢測(cè)到的8個(gè)陣列溫度。每行中的第一個(gè)數(shù)字屬于總溫度?，F(xiàn)在將手放在傳感器前面，看看身體的溫度。要手動(dòng)定義手勢(shì)，您應(yīng)該知道手的溫度并將其設(shè)置為偏移量。我們把它設(shè)置為29度。上傳下一個(gè)代碼，以便在TPA81前看到你的手部動(dòng)作。

#include “Wire.h”

#include “TPA81.h”

// Create new TPA81 instance

TPA81 tpa;

void setup（） {

Serial.begin（9600）;

// You need to begin the Wire library to use TPA81 library

Wire.begin（）;

}

void loop（） {

// Print temperature light

Serial.print（tpa.getAmbient（））;

Serial.print（“ ”）;

// Print all temperature point

for （int i = 1; i 《= 8; i++） { if （tpa.getPoint（i）》29）

Serial.print（“# ”）;

else

Serial.print（“。 ”）;

}

Serial.println（“ ”）;

delay（100）;

}

我們寫了一個(gè)算法來檢測(cè)一個(gè)簡(jiǎn)單的手勢(shì)，比如增加或減少聲音播放器的音量。您可以復(fù)制以下代碼并嘗試。

#include “Wire.h”

#include “TPA81.h”

#include “ssd1306.h”

#include “DHT.h”

// Create new TPA81 instance

TPA81 tpa;

#define VCCSTATE SSD1306_SWITCHCAPVCC

#define WIDTH 128

#define HEIGHT 64

#define PAGES 8

#define OLED_RST 9

#define OLED_DC 8

#define OLED_CS 10

#define SPI_MOSI 11 /* connect to the DIN pin of OLED */

#define SPI_SCK 13

uint8_t oled_buf［WIDTH * HEIGHT / 8］;

int gesture［8］［20］;

int tgesture［8］;

int sum=0;

int sflag; // standby flag

int gcount;

int c;

int ex;

int vol=5;

const uint8_t v1 ［］ PROGMEM = {

0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x0c， 0x31， 0xc6， 0x0c， 0x61， 0x86， 0x3e， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x0c， 0x67， 0xe6， 0x0c， 0x61， 0x86， 0x3e， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x06， 0x66， 0x36， 0x0c， 0x61， 0xce， 0x30， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x06， 0x6c， 0x36， 0x0c， 0x61， 0xce， 0x30， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x06， 0x6c， 0x36， 0x0c， 0x61， 0xce， 0x3e， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x06， 0x4c， 0x36， 0x0c， 0x61， 0xb6， 0x3e， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x02， 0xcc， 0x36， 0x0c， 0x61， 0xb6， 0x30， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x03， 0xc6， 0x36， 0x06， 0x61， 0xb6， 0x30， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x03， 0x87， 0xe7， 0xe7， 0xe1， 0x86， 0x3e， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x01， 0x81， 0xc7， 0xe3， 0x81， 0x86， 0x3e， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x18， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x38， 0x40， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x78， 0x70， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0xf8， 0x38， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0xf9， 0x88， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x1f， 0xf9， 0xcc， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x1f， 0xf8， 0xc4， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x1f， 0xf8， 0x66， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x1f， 0xf8， 0xc4， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x0f， 0xf9， 0x8c， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0xf8， 0x18， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x78， 0x30， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x38， 0x60， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x38， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x18， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x1f， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x3f， 0x80， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x1f， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，

0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00

};

const uint8_t v2 ［］ PROGMEM = {