第五章 自制一盏人体感应灯（人体红外传感器SR501）（Arduino边做边学：从点亮Led到物联网）

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现在很多有老人的家庭都会在卫生间安装一种感应灯，当人进入卫生间时，灯就会发光，过一会儿就自动关闭了。这种灯比传统的声控灯要科学一下，尤其晚上，不会打扰到家人，非常方便。

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今天就教大家来制作一盏人体感应灯！

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我们还是先来将我们要做的人体感应灯的功能定义一下，做项目嘛，需求要先明确：人体感应灯能够在4米范围内感知人体，然后自动开启照明，人离开30秒后自动关闭照明。

1 本章您将学到

在这个项目中，您将学到的：

• 学会使用人体红外传感器
• 学习模拟信号输入操作

2 工具和组件

2.1 工具列表

本项目不需要额外的工具。

2.2 元器件列表

元器件	型号	数量	备注
主控板	arduino Uno	1
人体红外传感器	HC-SR501	1
电阻	220欧姆	1
面包板		1
杜邦线		若个
数据线	Uno数据线	1

2.3 工具和元器件介绍

2.3 工具和元器件介绍

2.3.1 HC-SR501人体红外传感器

HC-SR501-01.png

2.3.1.1 工作原理

自然界中任何的物体都会辐射出红外线，只不过物体不同，辐射出来的红外线波长不相同而已。

小知识：
常见颜色光的波长分布：

光线	波长
紫光	0.4-0.43μm
蓝光	0.43-0.47μm
青光	0.47-0.50μm
绿光	0.50-0.56μm
黄光	0.56-0.59μm
橙光	0.59-0.62μm
红光	0.62-0.76μm
红外	0.76-100μm

人的体温一般在37度左右，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，HC-SR501人体红外传感器就是根据人体辐射出的波长大约在10000nm左右的红外线，从而感应出人体的接近与远离。

人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。下图就是HC-SR501人体红外传感器上的费列尔透镜：

HC-SR501-03.png

费列尔透镜：
根据菲涅耳原理制成，菲涅耳透镜分为折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在PIR（热释电红外传感器）上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，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，使热释电人体红外传感器(PIR)灵敏度大大增加。

HC-SR501-04.png

红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生电信号。

HC-SR501-02.png

2.3.1.2 技术参数

技术参数	模块指标
使用电压	DC 5V-20V
静态电流	65微安
电平输出	高3.3V，低0V
延时时间	可调(0.3秒~18秒)
封锁时间	0.2秒
触发方式	L不可重复，H可重复，默认值为H(跳帽选择)
感应范围	小于120度锥角，7米以内
工作温度	-15~+70度

2.3.1.3 触发方式

通过模块上的跳线选择：L不可重复，H可重复。

• 不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。
• 可重复触发方式： 即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。

下图是跳线位置，图中的跳线选择在：L不可重复。

HC-SR501-06.png

2.3.1.4 感应时间延迟调节及感应距离调节

1. 时间延迟调节：旋钮形式，用于调节检测到当前红外信号后的延迟时间，感应模块在每一次感应输出后(高电平变为低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(默认封锁时间2.5S)，调节延时旋钮顺时针旋转，感应延时加长（约300S），反之，感应延时减短（约 0.5S）。

2. 感应距离调节：旋钮形式，用于调节模块的灵敏度，调节旋钮顺时针旋转，感应距离增大（约 7 米），反之，感应距离减小（约 3 米）。

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2.3.1.5 光敏控制

HC-SR501模块预留有光敏电阻位置，可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能，出厂时未安装光敏电阻。

HC-SR501-08.png

2.3.1.6 引脚说明

HC-SR501-05.png

• VCC：供电 5-20V DC
• 输出引脚：模拟输出
• GND：接地，电源负极

2.3.1.7 安装方式

HC-SR501人体红外传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系，正确的安装应满足下列条件：

1. 红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。
2. 红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。
3. 红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。
4. 红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

另外，红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。热释电红外传感器对于径向移动反应最不敏感,，而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

3 电路设计

3.1 电路图

根据我们的项目需求，设计电路图如下：

电路图.png

3.2 电路原理

这个电路图比较简单，大家需要注意的还是LED灯的限流电阻。

4 程序设计

4.1 主程序设计

/*
 *名称：人体红外感应灯
 *功能：
 *作者：YXK
 *时间：2018.6.6
 */
 
const int sensorPin = A0; //定义SR501人体红外的引脚
const int ledPin = 10;    //定义LED灯的引脚
int sensorValue = 0;      //声明传感器数据变量

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin,LOW);  
  pinMode(sensorPin, INPUT);  
}

void loop()
{
  sensorValue = analogRead(sensorPin);   //读取传感器数据
  if(sensorValue > 300){                 //判断是否有人接近
      digitalWrite(ledPin,HIGH);         //点亮LED灯
      delay(30000);                      //延时30秒
      digitalWrite(ledPin,LOW);          //关闭LED灯
  }
}

4 安装调试

由于电路比较简单，我就不上我的最终连接图了，大家按照电路图进行连接，上传程序即可。

5 总结扩展

人体红外传感器HC-SR501其实可以用来创作的空间很大，比如，做一个人体感应报警器，您可以参考本文自己来设计，活学活用！

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