運動檢測器和線性執行器

運動探測器

顧名思義,運動檢測器是用於感應運動的傳感器。它們通常出現在安全警報和移動觸發的照明系統中,但可以與線性執行器結合使用,適用於各種冷卻應用。一種常見的應用 線性執行器 和運動探測器一起使用在鬼屋裡,以防跳嚇。但是,線性執行器和運動檢測器也可以用於廣泛的家庭自動化項目。

運動探測器

當您想到運動探測器時,通常會想到兩種類型:

  • 被動紅外 –測量身體熱量(紅外能量)變化以檢測運動的方法
  • 微波 –使用微波檢測物體反射的運動來檢測運動

這兩種類型的運動檢測器是最常見的,因為它們經常用於諸如安全系統之類的應用中。雖然,還有許多其他類型的運動檢測器可用,包括使用反射光的區域反射傳感器,振動傳感器和超聲傳感器[1]。對於業餘愛好者和DIY項目,最常用和使用的運動檢測器類型是被動紅外(PIR)運動傳感器。因此,本博客的其餘部分將重點介紹如何在線性執行器上使用PIR運動檢測器。儘管每種類型的傳感器都有不同的實現方式,但以下有關如何使用運動檢測器控制線性致動器的許多描述對於所有類型的運動檢測器都是相似的。

接近傳感器呢?

接近傳感器不是運動檢測器,因為它們檢測的是物體而不是運動的接近。從功能上講 接近傳感器 可以告訴您物體是否在移動,離傳感器有多近。使用運動檢測器時,無論物體有多近,它都只會在有運動時觸發。您可以將接近傳感器用作運動檢測器,因為當物體或人在傳感器前面移動時,接近傳感器的輸出將發生變化。儘管接近傳感器僅檢測到最接近的物體與傳感器有多近,所以如果要在最接近的物體後面移動某物,則接近傳感器將不會檢測到該運動。雖然可以將接近傳感器用作運動檢測器,但這可能不是您設計的最佳解決方案。

接近傳感器

設置PIR運動探測器

如果您打算為萬聖節設計自己的跳躍恐慌機器人,或者打算考慮其他對運動敏感的項目,則需要利用PIR運動檢測器作為輸入開關來確定何時應該移動線性執行器。為此,您將需要使用微控制器,例如 Arduino的,以讀取PIR運動檢測器的輸出並驅動線性執行器。 PIR運動檢測器的輸出類似於一個簡單的按鈕,當運動時,傳感器將向微控制器發送一個高信號或電壓,而當不運動時,傳感器將發送一個低信號或電壓。您可能還需要在將PIR傳感器安裝到設計中之前對其進行測試,因為某些PIR傳感器允許您調整傳感器的靈敏度以獲得更好的性能。

PIR傳感器連接到Arduino 

您可能不知道何時有人會走過您的運動檢測器,因此您需要在代碼的主循環中不斷讀取PIR傳感器的輸出,或者可以使用外部中斷。外部中斷是Arduino的引腳,用於檢測電壓變化,在我們的情況下,可以用來提醒Arduino我們的PIR傳感器已檢測到運動。根據您的應用,讀取PIR傳感器輸出的任何一種方法都是可行的,儘管後者被認為是最佳做法,因為它可以確保您的代碼不會丟失PIR傳感器檢測到的任何運動。如果您打算使用外部中斷來檢測運動檢測器的變化,則需要查閱Arduino的數據表,以確保微控制器的哪些引腳可用作中斷引腳。如果沒有,您可以簡單地將PIR傳感器的輸出連接到Arduino的任何數字輸入引腳。還需要將PIR傳感器連接到適當的電源和公共接地。

運動控制線性執行器

在下面的兩個示例中,Arduino使用 馬達驅動器。學習如何使用電機驅動器或其他中間組件來驅動線性執行器 接力,您可以在上查看我們的帖子 如何使用Arduino控制線性執行器。此外,以下兩個示例均未使用 反饋線性執行器 要么 外部限位開關 在其設計中,這將使您對執行器的控制更多。如果您對可用的方式和反饋選項感興趣,可以查看有關該主題的帖子 這裡.  

上面的代碼示例顯示瞭如何在Arduino IDE中設置中斷,該中斷將在電壓脈衝的上升沿觸發。您可以將中斷設置為在電壓變化的不同點觸發,並應查閱微控制器的數據表以確定可用選項。確定並選擇適當的中斷引腳後,設置中斷的最後一步就是編寫中斷服務程序。中斷服務程序是一個簡單的函數,每次觸發中斷時,代碼都會運行。在我們的例子中,當中斷被觸發時,我們的中斷服務程序motionDetector只是將標誌motionDetected設置為高電平。

一旦您的Arduino通過使用外部中斷或簡單地讀取輸出來讀取PIR傳感器的輸出,如何利用此反饋來控制線性執行器將取決於您的設計和應用。由於PIR傳感器僅提供二進制反饋(如按鈕),因此線性執行器的控制級別將受到限制。用此反饋控制線性執行器的一種方法是告訴執行器每當檢測到運動時就移動,這在諸如鬼屋中的機器人跳躍恐慌之類的應用中可能很有用。上面的代碼顯示瞭如何實現此設計。將motionDetected標誌設置為高後,我們將線性執行器向前延伸,並在10秒鐘後將標誌重置為低,並且執行器會縮回以防下一次跳躍恐慌。由於我們僅使用運動檢測器來告知Arduino有人在那兒,因此我們使用計時器重置標誌並等待下一個人走過去。

另一種方法是每當檢測到運動時在線性致動器的伸出和縮回位置之間切換,這在家庭自動化應用中可能很有用。上面顯示了此方法的實現。在中斷服務程序中,每次PIR傳感器檢測到運動時,都會切換標誌motionDetected。當標誌設置為高時,線性致動器伸出,而當標誌設置為低時,致動器縮回。我們還添加了另一個標誌timerFlag,用於在觸發PIR運動檢測器之後增加時間延遲。首次觸發中斷時,此標誌設置為高電平,並且僅在設計的時間延遲(在此示例中為一分鐘)之後發送為低電平。它還用於確保直到此時間延遲後,才切換標誌motionDetected的值。

參考:

  1. Tross,K.(2019年10月)。 運動傳感器入門指南。 從...獲得: https://www.safewise.com/resources/motion-sensor-guide/
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