关于测距传感器的开发和性能介绍分析和应用

物联网大学第二讲开课啦！都说传感器是物联网的核心，可你知道小体积的测距传感器有啥大用途吗？憋说话，看文章吧！

“请勿靠近”、“安全距离”、“到达指定位置”、“左侧0.6米处”，这些都是我们平时经常在银行、地铁，或停车时看到的警示。这些警示对我们人身财产安全的保障非常重要，其核心便是“距离”，物联网界亦是如此。今天，笔者就带大家认识一下这些使“距离产生美”的传感器们。

红外传感器

首先登场的是简单、经济的红外传感器。说它简单，因为其原理为通断检测，其距离的判断是在硬件设计阶段调试并固定的长度，返回的结果仅仅为“通、断”两个状态。主要完成避障功能与遮挡检测，在日常生活中也是比较常见的，像是红极一时的扫地机器人，小小圆圆的，只需放在地上一会就可以将你的屋子打扫干净。当它检测到前方有障碍或者悬空时就会绕开，这样就可以躲避家具、楼梯，并且将你的地板清理干净了，这里面的最基本技术就是避障；还有我们进入商店时的自动门，当我们靠近时，门就会自动开启，而当我们走过时，门就会自动关闭，另外，地铁闸机口的开启与关闭也是利用两个红外传感器依次感知通断功能。

在详细介绍之前，我们先近距离看一眼红外传感器的样子：

（红外传感示例图）

通过上面的传感器特写，我们可以看到其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出固定38KHz频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，此时指示灯亮起，经过电路处理后，信号输出接口输出数字信号，可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离2～40cm，工作电压为3.3V-5V，由于工作电压范围宽泛，在电源电压波动比较大的情况下仍能稳定工作，非常适合我们英特尔伽利略开发板，使用杜绑线连接后即可感测周围环境的变化。

对于英特尔伽利略开发板，在软件编程上面也是非常方便的。笔者这里仅给出编程示例，具体的项目应用还需要网友们自行编写。

编程示例

void setup(){

pinMode(IR,INPUT);

}

void loop(){

int break;

break = digitalRead(IR);

if(break == 0){

stop();//有障碍物，躲避

}}

超声波传感器

红外测距传感器的测量范围是10cm到80cm，所以对于要求更远的距离与测量精度来说，超声波测距传感器将会更为适用，还有一点就是不受周围环境光源干扰，在物联网实际应用中，也是不可忽视的重要因素。我们以超声波传感器为例，简单地学习一下超声波测距原理，再在英特尔伽利略开发板上做超声波传感器应用实验。

超声波传感器的工作方式就像声纳一样，是通过发送器发射出来的超声波被物体反射后传到接收器接收，以判断是否检测到物体。信号反射时间越长，则目标越远。超声波传感器的测量距离长度可以达到450厘米之远，精度也可以高达0.3厘米。当然，距离是由接收时间长度反向推理，软件计算出来的。超声波的传播速度V可以用下式表示：

V=331.5+0.6T（m/s）

公式中，T（摄氏度）为环境温度，在23摄氏度的常温下超声波传播速度为345.3m/s。超声波传感器就是利用这样的超声波来检测物体的。现在已经知道了传播速度与传播时间，那么传播距离是不是很容易计算出来了？

下面是超声波传感器的实物图，很简单的四根线，输入和输出接口只需接入英特尔伽利略任意的两个数字接口。

接下来，笔者依然给出英特尔伽利略开发板的简要编程示例源代码，如下：

编程示例

int SonicSendPin = 4;

int SonicReceivePin = 5;

void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(inputPin, INPUT);

pinMode(outputPin, OUTPUT);

}

void loop(){

digitalWrite(SonicSendPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(SonicSendPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(SonicSendPin, LOW);

int distance = pulseIn(SonicReceivePin, HIGH);

distance= distance / 58;

Serial.println(distance);

delay(50);

}

当然，还有更加昂贵、精度更加精准的激光测距传感器，也有精度不足、但是非常经济的夏普GP2D12红外测距传感器，这两款测距传感器很少实际使用，原理大同小异。

测距传感器的加入使得我们的物联网能够轻松判断“面前”是否有物体，并能够轻松获取“面前”的物体离我们多远，也让我们物联网的执行器能够从容处理目标，也就意味着我们可以随意处理目标物体，不用关心具体的位置，比如一个自动垃圾捡拾器，我们只需要随意将垃圾扔到一个指定区域即可，不需要有姚明罚球般的投篮准确性。连接到物联网的执行器也就可以自主测量与判断，为后期物联网自主思考，实现人工智能打下艰实的基础。

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