采用數(shù)字微波傳感器、繼電器和Arduino控制板的自動光控系統(tǒng)

項目采用數(shù)字微波傳感器、繼電器和Arduino控制板，實現(xiàn)了一個對墻壁后方活動物體進行探測的自動光控系統(tǒng)。相較紅外傳感器、超聲波傳感器、PIR接近傳感器和飛行時間（TOF）傳感器方案，本項目對各種物體都敏感，而且傳感器的數(shù)據(jù)不受室內(nèi)溫度、濕度和光線等環(huán)境因素的影響。

了解微波傳感器

微波傳感器是利用微波特性來檢測一些物理量的器件，可感應(yīng)物體的存在、運動速度、距離、角度等信息。

工作時，由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇到被測物體時將被吸收或反射，使功率發(fā)生變化。若利用接收天線接收通過被測物體或由被測物反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換成電信號，再由測量電路處理，就實現(xiàn)了微波檢測。

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結(jié)構(gòu)上，微波傳感器主要由微波振蕩器和微波天線組成。微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置，如速調(diào)管、磁控管或某些固體元件等。微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號需用波導(dǎo)管傳輸，再通過天線發(fā)射出去。為了使發(fā)射的微波具有一致的方向性，天線應(yīng)具有特殊的構(gòu)造和形狀。

相較PIR等，微波傳感器性能不受光纖、溫度、濕度、噪聲、灰塵等影響，廣泛應(yīng)用于液位檢測、自動洗衣機、車速測量、自動門運動檢測、車輛傾覆、生產(chǎn)線材料檢測、自動燈控、高階安防警報系統(tǒng)等。

數(shù)字微波傳感器V2.0

使用來自DFrobot的重力數(shù)字微波傳感器V2.0，可非接觸檢測任何物體，其讀數(shù)不受溫度、濕度、噪聲、空氣、灰塵和光線的影響，具有較強的抗RF干擾能力，非常適合苛刻環(huán)境應(yīng)用。由于輸出功率小，對人體沒有傷害，加上檢測范圍寬，還可用來檢測非生命類物體。

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主要特點包括：
工作電壓：5V
工作電流：最大60mA，典型值為37mA。
探測距離：2－16米，可通過電位器調(diào)節(jié)。
探測角度：與天線并行方向72°，垂直方向為36°。
發(fā)射： 輻射頻率: 10.525GHz
? ? ? 調(diào)頻精度: 3MHz
? ? ? 輸出功率(Minimum): 13dBm EIRP
? ? ? 諧波輻射: <-10dBm
? ? ? 平均電流: 2mA typ.
? ? ? 脈沖寬度(Min.): 5uSec
? ? ? 負荷周期(Min.): 1%
接收:　敏感度(10dB信噪比) 3Hz to 80Hz帶寬: -86dBm
? ? ? 3Hz to 80Hz 帶寬簇: 10uV
? ? ? 天線增益: 8dBi
? ? ? 垂直3dB寬帶: 36 degrees

紅色LED為電源指示燈，黃色為信號指示LED。沒有活動物體時間。由于沒有信號，LED保持熄滅狀態(tài)，只有傳感器檢測到活動物體時點亮。

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黃色PCB為天線接口板，紅色引線為5V，黑色線為GND，綠色線為輸出。

微波傳感器測試

微波傳感器光線的“ON”持續(xù)時間可按照需求進行改變，采用更高階微波傳感器可獲得更高級的性能體驗。

項目要求每隔3秒，就通過OLED顯示模塊顯示一下發(fā)生中斷的數(shù)目。這些中斷只在出現(xiàn)移動物體，或者人體時才發(fā)生，數(shù)字越大意味著運動越多。

微波傳感器的探測距離為2－16米，模塊上的藍色電位器就是用來調(diào)節(jié)測量距離的。

為了測試傳感器性能，我將其固定在房門上，安裝時要將微波傳感器的正面朝向被檢測區(qū)域，看看能否檢測到弟弟的活動。

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果然，傳感器成功檢測到了房間里的弟弟。

構(gòu)建自動光控系統(tǒng)

這下，我們來構(gòu)建一個自動光控系統(tǒng)。這個電路比較簡單，微波傳感器的輸出引腳連接于D2開發(fā)板的D2引腳，5v及GND兩個引腳分別連接于Arduino的5v和GND引腳。

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電路圖左上側(cè)是基于LM7805穩(wěn)壓器的5V穩(wěn)定電壓，J1是DC電源的母頭。這里，我們連接了一個12v適配器、鋰離子電池，或者太陽能電池板。

電路圖右側(cè)為12v繼電器模塊，連接與Arduino板子的13引腳。該繼電器用來控制燈泡，其地線直接連接燈泡，火線要通過繼電器連接到燈泡上。

以下是本光控系統(tǒng)的代碼：

#include ? ? ? ? ? //Timer interrupt function library
int pbIn = 0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// Define interrupt 0 that is digital pin 2
int ledOut = 13; ? ? ? ? ? ? ? ? // Define the indicator LED pin digital pin 13
int number=0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//Interrupt times
volatile int state = LOW; ? ? ? ? // Defines the indicator LED state, the default is not bright

void setup()
{
? ? Serial.begin(9600);
? ? pinMode(ledOut, OUTPUT);//
? ? attachInterrupt(pbIn, stateChange, FALLING); // Set the interrupt function, interrupt pin is digital pin D2,?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//interrupt service function is stateChange (), when the D2 power?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//change from high to low , the trigger interrupt.
? ? MsTimer2::set(1000, Handle); // Set the timer interrupt function, running once Handle() function per 1000ms
? ? MsTimer2::start();//Start timer interrupt function

}

void loop()
{
Serial.println(number); // Printing the number of times of interruption, which is convenient for debugging.
? ?delay(1);
? ?if(state == HIGH) ?//When a moving object is detected, the ledout is automatically closed after the light 2S,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //the next trigger can be carried out, and No need to reset. Convenient debugging.
? ?{
? ? ? ?delay(2000);
? ? ? ?state = LOW;
? ? ? ?digitalWrite(ledOut, state); ? ?//turn off led
? ?}

}


void stateChange() ?//Interrupt service function
{
?number++; ?//Interrupted once, the number + 1

}

void Handle() ? //Timer service function
{
? ?if(number>2) ?//If in the set of the interrupt time the number more than 2 times, then means have detect moving objects,
? ? ? ? ? ? ? ? ? //This value can be adjusted according to the actual situation, which is equivalent to adjust the threshold?
? ? ? ? ? ? ? ? ? //of detection speed of moving objects.
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? state = HIGH;
? ? ? ? ? ? ? ? ? digitalWrite(ledOut, state); ? ?//light led
? ? ? ? ? ? ? ? ? number=0; ? //Cleare the number, so that it does not affect the next trigger
? ? ? ? }
? ? ? ?else
? ? ? ? ? ? ?number=0; ? //If in the setting of the interrupt time, the number of the interrupt is not?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//reached the threshold value,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//it is not detected the moving objects, Clear the number.
}

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這樣，我將傳感器安裝在房門里面，再通過Arduino加裝一個蜂鳴器，只要人來到房間門口，燈光就會亮起來，并蜂鳴提示。
審核編輯：湯梓紅