运动检测器和线性执行器

运动探测器

顾名思义,运动检测器是用于感应运动的传感器。它们通常出现在安全警报和运动触发的照明系统中,但可以与线性执行器结合使用,适用于多种冷却应用。一种常见的应用 线性执行器 和运动探测器一起使用在鬼屋里,以防跳吓。但是,线性执行器和运动检测器也可以一起用于广泛的家庭自动化项目。

运动探测器

当您想到运动探测器时,通常会想到两种类型:

  • 被动红外 –测量身体热量(红外能量)变化以检测运动的方法
  • 微波 –使用微波检测物体反射以检测运动

这两种类型的运动检测器是最常见的,因为它们经常用于诸如安全系统之类的应用中。虽然,还有许多其他类型的运动检测器,包括使用推断光的区域反射传感器,振动传感器和超声传感器[1]。对于业余爱好者和DIY项目,最常用和使用的运动检测器类型是被动红外(PIR)运动传感器。因此,本博客的其余部分将重点介绍如何在线性执行器上使用PIR运动检测器。尽管每种类型的传感器都有不同的实现方式,但以下有关如何使用运动检测器控制线性致动器的许多描述对于所有类型的运动检测器都是相似的。

接近传感器呢?

接近传感器不是运动检测器,因为它们检测的是物体而不是运动的接近。从功能上讲 接近传感器 可以告诉您物体是否在移动,离传感器有多近。使用运动检测器时,无论物体有多近,它都只会在有运动时触发。您可以将接近传感器用作运动检测器,因为当物体或人在传感器前面移动时,接近传感器的输出将发生变化。尽管接近传感器仅检测到最接近的物体与传感器有多近,所以如果要在最接近的物体后面移动某物,则接近传感器将不会检测到该运动。虽然可以将接近传感器用作运动检测器,但这可能不是您设计的最佳解决方案。

接近传感器

设置PIR运动探测器

如果您打算为万圣节设计自己的跳跃恐慌机器人,或者打算考虑其他对运动敏感的项目,则需要利用PIR运动检测器作为输入开关来确定何时应该移动线性执行器。为此,您将需要使用微控制器,例如 Arduino的,以读取PIR运动检测器的输出并驱动线性执行器。 PIR运动检测器的输出类似于一个简单的按钮,当运动时,传感器将向微控制器发送一个高信号或电压,而当不运动时,传感器将发送一个低信号或电压。您可能还需要在将PIR传感器安装到设计中之前对其进行测试,因为某些PIR传感器允许您调整传感器的灵敏度以获得更好的性能。

PIR传感器连接到Arduino 

由于您不知道何时有人会经过您的运动检测器,因此您需要在代码的主循环中不断读取PIR传感器的输出,或者可以使用外部中断。外部中断是Arduino的引脚,用于检测电压变化,在我们的情况下,可以用来提醒Arduino我们的PIR传感器已检测到运动。根据您的应用,读取PIR传感器输出的任何一种方法都是可行的,尽管后者被认为是最佳实践,因为它可以确保您的代码不会丢失PIR传感器检测到的任何运动。如果您打算使用外部中断来检测运动检测器的变化,则需要查阅Arduino的数据表,以确保微控制器的哪些引脚可用作中断引脚。如果没有,您可以简单地将PIR传感器的输出连接到Arduino的任何数字输入引脚。还需要将PIR传感器连接到适当的电源和公共接地。

运动控制线性执行器

在下面的两个示例中,Arduino使用 马达驱动器。学习如何使用电机驱动器或其他中间组件来驱动线性执行器 接力,您可以在上查看我们的帖子 如何使用Arduino控制线性执行器。此外,以下两个示例均未使用 反馈线性执行器 要么 外部限位开关 在其设计中,这将使您对执行器的控制更多。如果您对可用的方式和反馈选项感兴趣,可以查看有关该主题的帖子 这里.  

上面的代码示例显示了如何在Arduino IDE中设置中断,该中断将在电压脉冲的上升沿触发。您可以将中断设置为在电压变化的不同点触发,并应查阅微控制器的数据表以确定可用选项。确定并选择适当的中断引脚后,设置中断的最后一步就是编写中断服务程序。中断服务程序是一个简单的函数,每次触发中断时,代码都会运行。在我们的例子中,当中断被触发时,我们的中断服务例程motionDetector只是将标志motionDetected设置为高电平。

一旦您的Arduino通过使用外部中断或简单地读取输出来读取PIR传感器的输出,如何利用此反馈来控制线性执行器将取决于您的设计和应用。由于PIR传感器仅提供二进制反馈(如按钮),因此线性执行器的控制级别将受到限制。用此反馈控制线性执行器的一种方法是告诉执行器每当检测到运动时就移动,这在诸如鬼屋中的机器人跳跃恐慌之类的应用中可能很有用。上面的代码显示了如何实现此设计。将motionDetected标志设置为高后,我们将线性执行器向前延伸,并在10秒钟后将标志重置为低,并且执行器会缩回以防下一次跳跃恐慌。由于我们仅使用运动检测器来告知Arduino有人在那儿,因此我们利用计时器重置标志并等待下一个人走过去。

另一种方法是每次检测到运动时在线性执行器的扩展和缩回位置之间切换,这可能在家庭自动化应用中非常有用。这种方法的实现如上所示。在中断服务例程中,每次 PIR 传感器检测到移动时,都会切换标志运动。当标志设置为高时,线性执行器将延长,当标志设置为低时,执行器将缩回。我们还添加了另一个标志计时器标志,用于在触发 PIR 运动探测器后添加时间延迟。此标志在第一次触发中断时设置为 HIGH,并且仅在设计的时间延迟(本例中为一分钟)之后发送低。它还用于确保标志运动的值在在此时间延迟之后才会切换。

参考:

  1. 特罗斯,K.(2019年10月)。 运动传感器初学者指南。 从: https://www.safewise.com/resources/motion-sensor-guide/
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