物聯(lián)網(wǎng)大學(xué)第二講開(kāi)課啦！都說(shuō)傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的核心，可你知道小體積的測(cè)距傳感器有啥大用途嗎？憋說(shuō)話，看文章吧！

“請(qǐng)勿靠近”、“安全距離”、“到達(dá)指定位置”、“左側(cè)0.6米處”，這些都是我們平時(shí)經(jīng)常在銀行、地鐵，或停車(chē)時(shí)看到的警示。這些警示對(duì)我們?nèi)松碡?cái)產(chǎn)安全的保障非常重要，其核心便是“距離”，物聯(lián)網(wǎng)界亦是如此。今天，筆者就帶大家認(rèn)識(shí)一下這些使“距離產(chǎn)生美”的傳感器們。

紅外傳感器

首先登場(chǎng)的是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的紅外傳感器。說(shuō)它簡(jiǎn)單，因?yàn)槠湓頌橥〝鄼z測(cè)，其距離的判斷是在硬件設(shè)計(jì)階段調(diào)試并固定的長(zhǎng)度，返回的結(jié)果僅僅為“通、斷”兩個(gè)狀態(tài)。主要完成避障功能與遮擋檢測(cè)，在日常生活中也是比較常見(jiàn)的，像是紅極一時(shí)的掃地機(jī)器人，小小圓圓的，只需放在地上一會(huì)就可以將你的屋子打掃干凈。當(dāng)它檢測(cè)到前方有障礙或者懸空時(shí)就會(huì)繞開(kāi)，這樣就可以躲避家具、樓梯，并且將你的地板清理干凈了，這里面的最基本技術(shù)就是避障；還有我們進(jìn)入商店時(shí)的自動(dòng)門(mén)，當(dāng)我們靠近時(shí)，門(mén)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，而當(dāng)我們走過(guò)時(shí)，門(mén)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，另外，地鐵閘機(jī)口的開(kāi)啟與關(guān)閉也是利用兩個(gè)紅外傳感器依次感知通斷功能。

在詳細(xì)介紹之前，我們先近距離看一眼紅外傳感器的樣子：

（紅外傳感示例圖）

通過(guò)上面的傳感器特寫(xiě)，我們可以看到其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出固定38KHz頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，此時(shí)指示燈亮起，經(jīng)過(guò)電路處理后，信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)，可通過(guò)電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，有效距離2～40cm，工作電壓為3.3V-5V，由于工作電壓范圍寬泛，在電源電壓波動(dòng)比較大的情況下仍能穩(wěn)定工作，非常適合我們英特爾伽利略開(kāi)發(fā)板，使用杜綁線連接后即可感測(cè)周?chē)h(huán)境的變化。

對(duì)于英特爾伽利略開(kāi)發(fā)板，在軟件編程上面也是非常方便的。筆者這里僅給出編程示例，具體的項(xiàng)目應(yīng)用還需要網(wǎng)友們自行編寫(xiě)。

編程示例

void setup(){

pinMode(IR,INPUT);

}

void loop(){

int break;

break = digitalRead(IR);

if(break == 0){

stop();//有障礙物，躲避

}}

超聲波傳感器

紅外測(cè)距傳感器的測(cè)量范圍是10cm到80cm，所以對(duì)于要求更遠(yuǎn)的距離與測(cè)量精度來(lái)說(shuō)，超聲波測(cè)距傳感器將會(huì)更為適用，還有一點(diǎn)就是不受周?chē)h(huán)境光源干擾，在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中，也是不可忽視的重要因素。我們以超聲波傳感器為例，簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)一下超聲波測(cè)距原理，再在英特爾伽利略開(kāi)發(fā)板上做超聲波傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

超聲波傳感器的工作方式就像聲納一樣，是通過(guò)發(fā)送器發(fā)射出來(lái)的超聲波被物體反射后傳到接收器接收，以判斷是否檢測(cè)到物體。信號(hào)反射時(shí)間越長(zhǎng)，則目標(biāo)越遠(yuǎn)。超聲波傳感器的測(cè)量距離長(zhǎng)度可以達(dá)到450厘米之遠(yuǎn)，精度也可以高達(dá)0.3厘米。當(dāng)然，距離是由接收時(shí)間長(zhǎng)度反向推理，軟件計(jì)算出來(lái)的。超聲波的傳播速度V可以用下式表示：

V=331.5+0.6T（m/s）

公式中，T（攝氏度）為環(huán)境溫度，在23攝氏度的常溫下超聲波傳播速度為345.3m/s。超聲波傳感器就是利用這樣的超聲波來(lái)檢測(cè)物體的。現(xiàn)在已經(jīng)知道了傳播速度與傳播時(shí)間，那么傳播距離是不是很容易計(jì)算出來(lái)了？

下面是超聲波傳感器的實(shí)物圖，很簡(jiǎn)單的四根線，輸入和輸出接口只需接入英特爾伽利略任意的兩個(gè)數(shù)字接口。

接下來(lái)，筆者依然給出英特爾伽利略開(kāi)發(fā)板的簡(jiǎn)要編程示例源代碼，如下：

編程示例

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);

}

當(dāng)然，還有更加昂貴、精度更加精準(zhǔn)的激光測(cè)距傳感器，也有精度不足、但是非常經(jīng)濟(jì)的夏普GP2D12紅外測(cè)距傳感器，這兩款測(cè)距傳感器很少實(shí)際使用，原理大同小異。

測(cè)距傳感器的加入使得我們的物聯(lián)網(wǎng)能夠輕松判斷“面前”是否有物體，并能夠輕松獲取“面前”的物體離我們多遠(yuǎn)，也讓我們物聯(lián)網(wǎng)的執(zhí)行器能夠從容處理目標(biāo)，也就意味著我們可以隨意處理目標(biāo)物體，不用關(guān)心具體的位置，比如一個(gè)自動(dòng)垃圾撿拾器，我們只需要隨意將垃圾扔到一個(gè)指定區(qū)域即可，不需要有姚明罰球般的投籃準(zhǔn)確性。連接到物聯(lián)網(wǎng)的執(zhí)行器也就可以自主測(cè)量與判斷，為后期物聯(lián)網(wǎng)自主思考，實(shí)現(xiàn)人工智能打下艱實(shí)的基礎(chǔ)。

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