聊聊身边的嵌入式人体感应灯

最近花了9块9买了一个人体感应灯，解决了一个生活中的实际问题：因为租的房子门外被多加了一道门，但是这块封闭的小空间里没有灯，有了这个灯之后，再出门、进门就不用处于一片黑暗的环境里了。

这个小的电子设备挺实用的，可以放在衣柜、过道等地方，所谓智能就是指 光线暗时感应到有人经过自动点亮，人离开后自动熄灭，光线好时有人经过也不亮 。

作为一个嵌入式从业者，怎么能只看外表不关注内部呢。于是忍不住把它给拆了，拆解方法是揭开上边右图标签纸，拧掉下面的两颗螺丝，然后使劲掰开即可。

核心元器件如下：

1 可充电式聚合物锂电池，型号：CLY502030 ，参数：3.7V 200mAh

2 锂电池管理芯片

3 Micro USB座，用于充电

4 拨动开关，用于使能工作是否

5 LED灯，总共7个

6 单片机，丝印被打磨掉了，应该是个简单的8位机

7 光敏二极管，利用半导体材料的光特性实现二极管的开关功能，用来检测光线明、暗情况

感应灯之所以在光线亮的情况下即使有人经过也不亮，靠的就是它。

8 红外热释电传感器（PIR），型号：NS312

PIR是Pyroelectric ("Passive") Infrared 的简写，它的工作原理是检测人或动物发射的红外线并转换成电信号输出。

这个传感器在使用时头上为什么要套一个塑料帽呢？防尘用的吗？

说到这里，那就得简单说说这个PIR传感器的工作原理了。

PIR传感器本身内部有两个slot，每个slot均由对IR敏感的特殊材料制成。当传感器处于idle状态时，两个slot都检测到相同量的IR，即从房间或墙壁等辐射的环境量。当有温度的人或动物经过时，它首先会拦截PIR传感器的一半，这会导致二者之间出现正的差分变化。当人或动物离开感应区域时，情况会发生相反的变化，从而使传感器产生负的差分变化。就是靠检测这个脉冲的变化来判断是否有人或动物经过。

理解了这个原理，看到下面的这个现象你就不会觉得奇怪了。

光线暗的情况下，当你靠近感应灯时它会亮，但是如果你一直站在那里不动，一会灯就会熄灭，只有当你再次移动，它才会亮。

红外传感器本身是位于密封的金属罐中的，以提高抗噪声/温度/湿度的能力。靠的是下图中间黑色窗口部分来接收红外线的。内部是上面说的两个sensor。

原理上如下：

图片来源于RE200B Datasheet

如果只是这样，那么它检测的范围就只是个矩形区域，范围很小，可以通过加上菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ，情况就发生了改变，它可以使光线折射，聚光从而增大检测区域。

图片来源于Cypress Application Note AN2105

现在检测范围是扩大了。但是，还记得之前说的吧，内部其实有两个传感器，更重要的是，我们不希望有两个非常大的感应矩形区域，而是要分散多个小区域。因此，我们要做的是将透镜分成多个部分，每个部分都是菲涅耳透镜，这也就是我们看到的那个小帽子，你看它是被分割了很多个小块。并且分为明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化电信号。

整个系统框图如下：

没想到一个小小的电子设备背后藏着不少的知识呢。

原作者：wuyage