人體傳感器是智能家居中用的最多的組件之一,也是布置起來難度最大的組件,本文從原理講起,詳細說明一下人體傳感器的特點、布置方法和使用技巧。
人體傳感器的基本功能是感應人體的移動,一定要注意,它感應的不是人體,而是人體的移動,這是由其原理決定的。
原理目前市面上絕大部分人體傳感器的原理都是熱釋電效應,個别産品采用其他原理,可以實現靜止人體的檢測,但是目前成本較高、技術不夠成熟且應用極少,所以此處不讨論。
熱釋電效應是指一些具有自發式極化的晶體,在溫度發生變化的情況下,會導緻某一方向上産生表面極化電荷,也就是電位發生變化。紅外線具有明顯的熱效應,所有物體都會向外輻射與本身溫度相關的紅外線,人體也一樣,而此紅外線照射到熱釋電材料上以後,就會導緻熱釋電材料産生微弱的電位變化,将此電位變化的信号調理、放大後就能判斷是否有人體移動。
人體傳感器采用的菲涅爾透鏡
當然,人體發出的紅外線十分微弱,所以人體傳感器一般都加入可以彙聚人體發出,所以使用非常廣泛。但是從原理可以看出,這種人體傳感器隻能紅外線通過菲涅爾透鏡部分彙聚,以産生交替變化的“盲區”和“高靈敏區”,這樣人體移動時候發出的紅外線會交替的通過“盲區”和“高靈敏區”,從而實現更高的檢測精度。同時菲涅爾透鏡後加入濾光片,此濾光片隻讓人體發出的特定波長的紅外線透過,去除其他紅外線的幹擾,以提高探測靈敏度。
優勢和缺點因為用于人體紅外線檢測的熱釋電材料價錢便宜,本身不發出任何波束,功耗極低,所以使用非常廣泛,但是從原理可以看出,這種人體傳感器隻能傳感人體的移動,也就是人體發出紅外線的變化,如果人體靜止不動,傳感器是無法分辨的。當然,正常的人體絕對靜止不動是不可能的,說的準确一點就是人體移動的幅度要大于菲涅爾透鏡産生的“盲區”和“高靈敏區”,所以,很明顯,離人體傳感器越近,則人體傳感器分辨微弱的人體動作的能力越強。另外,對于人體傳感器來講,它探測的是人體移動導緻的紅外線的變化,而和人體體溫接近的物體或者生物,如小貓、小狗等寵物、暖氣片、車燈等也會誤觸發人體傳感器。如果人體發出的紅外線被玻璃、浴簾等材質阻擋,或者環境溫度和人體體溫非常接近,人體傳感器依然可能發生探測不到人體的情況。
前面說過玻璃等透明材質雖然看上去不會衰減可見光,但是依然可能衰減人體發出的紅外線,所以人體傳感器表面,也就是有菲涅爾透鏡的那一面是不能使用玻璃等材質遮擋的。且人體傳感器傳感範圍比較大,也不适合安裝在86暗盒等的内部,所以在實際安裝使用中人體傳感器的隐藏是個問題:突出了容易影響美觀,隐藏又影響功能,所以在使用中盡量選用體積盡可能小的人體傳感器或者和室内風格顔色相似的人體傳感器,在美觀和實用中找到一個平衡。
安裝使用注意事項了解了人體傳感器的優缺點,就很容易理解人體傳感器如何安裝使用了。
下面以小米人體傳感器為例來說明。值得一提的是,小米的人體傳感器具備可多方向旋轉并調節角度的支架,強烈建議采用此支架安裝,這樣可以在實際使用中随時根據需求調整人體傳感器的位置和探測區域。
小米人體傳感器作用範圍示意圖
從圖中可以看出,小米人體傳感器的菲涅爾透鏡範圍并不是都可以探測的人體移動的範圍,能夠探測人體移動的範圍大小在水平角度大概為170度,垂直角度不足90度,最大探測距離在4~7米。當然,這與此傳感器内部熱釋電元件與菲涅爾透鏡的相對位置有關,在這種既定條件下,小米人體傳感器的安裝就要注意以下幾點。
1、安裝高度以1.2米到2.5米為宜,低于1.5米會導緻水平方向的探測範圍變小,高于2.5米會導緻傳感器下方盲區過大。
2、如果家中有寵物貓狗(體溫與人類類似的恒溫動物),為了避免其影響,可适當降低人體傳感器安裝高度并倒置安裝,如此雖然犧牲傳感範圍,但是可以防止寵物在地面活動引起的誤觸發。
3、避免探測範圍内有玻璃隔斷、浴簾等減弱人體發出的紅外線傳播的材質,衛生間内如果有玻璃隔斷,建議将人體傳感器安裝在玻璃隔斷上方,探測面傾斜向下,并垂直于玻璃隔斷的平面,以此減小影響。
4、不要正對暖氣片、暖風機、白熾燈等一切溫度可能接近人體體溫的物體。
5、若要檢測微小動作,建議将人體傳感器盡量靠近被檢測人體以提高靈敏度。例如探測如廁的人體,可将人體傳感器安裝在座便器後部牆面,高度與如廁人體的頭部高度相當(如廁過程人體頭部一般會有微弱動作),可一直探測到如廁過程的人體。
6、如房間過大,單隻人體傳感器無法探測全部房間,可設置多隻人體傳感器配合使用;小空間也可使用多隻人體傳感器消除盲區,提高探測精度。
7、若要探測某些特殊情況下人體的移動,可借助其他物體的遮擋來探測特定區域或特定狀态的人體移動。例如在卧室判斷人體下床走動,可将人體傳感器安裝在床下區域,利用床體的遮擋來判斷人體在地面的走動。
8、一般情況下,房間内人體傳感器要避免正對門口,以免被房間外經過的人體誤觸發,當然,對于希望人走近門口即需要執行開燈等動作的情況下,可側對門口,探測離門口比較近的人體。
對于人體傳感器,很難一次就精确安裝,所以在日常使用中,可以根據實際效果微調人體傳感器的角度、方向和位置,以實現更好的傳感效果。
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