智能传感器技术基于相应动作的生物移动

想象一下：快到万圣节了，你想为不给糖就捣蛋的人创造一个非常有趣的体验。在这个数字时代，在草坪上设置南瓜灯和墓碑似乎还不够。你需要运动，就像电子动画一样，当有人走过时会跃动起来！可以通过多种控制器触发技术，包括压力感应垫、手动操作按钮和光束传感器，来实现基于一些相应动作的生物移动。

同样，如果您想确保一个大房间的安全，您需要将“眼睛”放在空间的所有角落和部分。为了安全起见，获得如此广泛的房间视野的传统方法是安装多个摄像头或运动检测警报传感器，但这将涉及集成多个馈送的更复杂的系统。

幸运的是，今天的存在感应技术使我们更容易创建生动、可移动的节日展示，更不用说更强大的安全系统了。红外 （IR） 阵列传感器使系统不仅可以检测某人的存在，还可以检测他们的移动方向。该技术还可用于热成像、夜视和医学成像等领域的应用。

星球大战如何推动智能传感器的发展

在美国战略防御计划 （SDI） 的鼓励下，智能传感器开始出现在市场上。1983 年，时任总统罗纳德·里根公开宣布，绰号“星球大战”的 SDI 被提议作为导弹防御系统旨在保护该国免受弹道核武器袭击。智能传感器现在在安全和其他智能互联系统（也称为物联网 （IoT））中发挥着不可或缺的作用。通过集成传感、信号提取、处理和理解，智能传感器提供了这些应用程序有效所需的智能。到 90 年代后期，随着非制冷阵列成本的下降和技术进步的持续，红外技术的使用开始更多地用于军事和民用目的（例如汽车防撞系统、医疗诊断和环境控制）。

非制冷红外传感器技术不断进步，特别是随着基于微电子系统 （MEMS） 的像素结构的出现。在这里，采用薄膜红外吸收器的独立式热隔离结构。使用这项技术，您可以开发测量辐射功率的系统，以远程确定物体（或身体）的温度。利用当今的半导体技术，我们可以开发由数百个数平方毫米的热电偶组成的热电堆传感器。这种类型的传感器非常灵敏且体积小，响应时间快，而且相对便宜，因此非常适合消费设备、医疗仪器、安全系统、人数统计、楼宇自动化等。

Panasonic 提供名为 Grid-EYE® 的 8x8 热电堆阵列。这款 64 像素红外传感器适合回流兼容表面贴装 （SMD） 封装，该封装由射频屏蔽金属盖、MEMS 传感器芯片、带 I 2 C 接口的数字 ASIC 和硅透镜组成，红外能量通过。

在操作中，Grid-EYE 首先在 60 度视野范围内吸收发射的热能。阵列的 64 个传感元件中的每一个都将其吸收的热能转换为成比例的输出信号。然后将所有 64 个温度信号放大，从模拟转换为数字，并参考热敏电阻提供的环境温度值，然后从传感器传输到微处理器。松下传感器技术产品专家 Eric Johnsrud 解释说，微处理器然后执行计算，将来自单个热电堆元件的温度映射到整个视场的完整热表示。从这个热表示中，可以检测移动的人和物体以及静止的人和物体的位置和存在，

Panasonic Grid-EYE 是一个 8x8 热电堆阵列，可在水平和垂直方向工作。

Panasonic 的 Grid-EYE 可在水平和垂直方向工作，建议的最大检测距离为 7 米，帧速率高达 10 fps。要了解有关热电堆阵列和 Grid-EYE 的更多信息，请下载热电堆阵列打开自动化应用的新世界。

使用 1-Wire 总线扩展 I2C

在安全等应用中使用红外传感器时，检测范围是一个重要的考虑因素。当然，范围越长越好。为帮助设计人员对接近和方向感应应用进行原型设计，Maxim 提供了 MAXREFDES131# 参考设计，该参考设计采用 Panasonic AMG8833 Grid-EYE 和 Maxim 1-Wire 总线，由 DS28E17 1-Wire-to-I 2 C 主桥支持。DS28E17 以标准（最大 100kHz）或快速（最大 400kHz）速度直接连接到 I 2 C 从设备，将 1-wire 通信协议转换为 I 2 C 主 I/O，Justin Jordan 解释道， Maxim 的微型与安全业务部。DS28E17桥扩展了 I 2 C 通信对于正确配置的网络，通常以标准速度到 100m 的距离。相比之下，典型应用中 I 2 C 总线的长度在标准模式下仅限于几米，因为其最大距离取决于电容负载，Jordan 指出。

延长 I 2 C 总线距离（并在最大允许总线电容之上运行）的另一种方法是以较低速度运行，使用更高驱动输出设备，将总线划分为带有总线缓冲器的段，或使用开关上拉电路。但是，这些方法通常要么无法满足长距离要求，要么会为您的设计增加大量成本。MAXREFDES131 # 参考设计随附 ARM® mbed™ 和 Arduino 平台的示例源代码，以及原理图、布局文件、fab 文件和材料清单 （BOM）。

现代化传统楼宇控制系统

楼宇自动化应用（例如能源、照明和温度控制）也可以从 IR 传感器技术中受益。例如，检测某人何时进入房间的能力可以触发灯打开，并触发 HVAC 系统调整到首选温度。为帮助设计人员将传统系统与现代控制和通信集成，Maxim 提供了其楼宇自动化扩展板 MAXREFDES130# 参考设计。MAXREFDES130# 具有 1-Wire 主总线，可与 MAXREFDES131# 一起使用。MAXREFDES130 #提供与 ARM mbed 和 Arduino 平台兼容的 Arduino 外形尺寸扩展板，您可以对各种楼宇自动化设计进行原型设计。

无论您是在开发巧妙的假日主题电子动画显示器、家庭安全系统还是建筑控制设计，智能传感器技术都可以提供使这些系统有效所需的接近感应功能，进而对最终用户有价值。

审核编辑：郭婷