采用数字微波传感器、继电器和Arduino控制板的自动光控系统

项目采用数字微波传感器、继电器和Arduino控制板，实现了一个对墙壁后方活动物体进行探测的自动光控系统。相较红外传感器、超声波传感器、PIR接近传感器和飞行时间（TOF）传感器方案，本项目对各种物体都敏感，而且传感器的数据不受室内温度、湿度和光线等环境因素的影响。

了解微波传感器

微波传感器是利用微波特性来检测一些物理量的器件，可感应物体的存在、运动速度、距离、角度等信息。

工作时，由发射天线发出的微波，遇到被测物体时将被吸收或反射，使功率发生变化。若利用接收天线接收通过被测物体或由被测物反射回来的微波，并将它转换成电信号，再由测量电路处理，就实现了微波检测。

 

 

结构上，微波传感器主要由微波振荡器和微波天线组成。微波振荡器是产生微波的装置，如速调管、磁控管或某些固体元件等。微波振荡器产生的振荡信号需用波导管传输，再通过天线发射出去。为了使发射的微波具有一致的方向性，天线应具有特殊的构造和形状。

相较PIR等，微波传感器性能不受光纤、温度、湿度、噪声、灰尘等影响，广泛应用于液位检测、自动洗衣机、车速测量、自动门运动检测、车辆倾覆、生产线材料检测、自动灯控、高阶安防警报系统等。

数字微波传感器V2.0

使用来自DFrobot的重力数字微波传感器V2.0，可非接触检测任何物体，其读数不受温度、湿度、噪声、空气、灰尘和光线的影响，具有较强的抗RF干扰能力，非常适合苛刻环境应用。由于输出功率小，对人体没有伤害，加上检测范围宽，还可用来检测非生命类物体。

 

 

主要特点包括：
工作电压：5V
工作电流：最大60mA，典型值为37mA。
探测距离：2－16米，可通过电位器调节。
探测角度：与天线并行方向72°，垂直方向为36°。
发射： 辐射频率: 10.525GHz
      调频精度: 3MHz
      输出功率(Minimum): 13dBm EIRP
      谐波辐射: <-10dBm
      平均电流: 2mA typ.
      脉冲宽度(Min.): 5uSec
      负荷周期(Min.): 1%
接收:　敏感度(10dB信噪比) 3Hz to 80Hz带宽: -86dBm
      3Hz to 80Hz 带宽簇: 10uV
      天线增益: 8dBi
      垂直3dB宽带: 36 degrees

红色LED为电源指示灯，黄色为信号指示LED。没有活动物体时间。由于没有信号，LED保持熄灭状态，只有传感器检测到活动物体时点亮。

 

 

黄色PCB为天线接口板，红色引线为5V，黑色线为GND，绿色线为输出。

微波传感器测试

微波传感器光线的“ON”持续时间可按照需求进行改变，采用更高阶微波传感器可获得更高级的性能体验。

项目要求每隔3秒，就通过OLED显示模块显示一下发生中断的数目。这些中断只在出现移动物体，或者人体时才发生，数字越大意味着运动越多。

微波传感器的探测距离为2－16米，模块上的蓝色电位器就是用来调节测量距离的。

为了测试传感器性能，我将其固定在房门上，安装时要将微波传感器的正面朝向被检测区域，看看能否检测到弟弟的活动。

 

 

果然，传感器成功检测到了房间里的弟弟。

构建自动光控系统

这下，我们来构建一个自动光控系统。这个电路比较简单，微波传感器的输出引脚连接于D2开发板的D2引脚，5v及GND两个引脚分别连接于Arduino的5v和GND引脚。

 

电路图左上侧是基于LM7805稳压器的5V稳定电压，J1是DC电源的母头。这里，我们连接了一个12v适配器、锂离子电池，或者太阳能电池板。

电路图右侧为12v继电器模块，连接与Arduino板子的13引脚。该继电器用来控制灯泡，其地线直接连接灯泡，火线要通过继电器连接到灯泡上。

以下是本光控系统的代码：

#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.
}

 

 

这样，我将传感器安装在房门里面，再通过Arduino加装一个蜂鸣器，只要人来到房间门口，灯光就会亮起来，并蜂鸣提示。
审核编辑：汤梓红