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Mind+无人机 传感器套件——第十节:多传感器——综合运用

云天 云天 2020-12-06 12:03:53
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【课程引言】

    大队长小天带领学员学习多传感器综合运用,本节将完成以下实践任务:

1.利用Digital PIR (Motion) Sensor实现红外探测人体完成起飞

2.利用Gravity: I2C VEML7700 环境光传感器检测夜晚开启七彩灯

3.利用Color Sensor-TCS34725实现基地降落

4.利用Gravity: VL53L0X ToF 激光测距传感器实现安全距离缓慢降落

 

 

【课程目标】

1.学习热释电红外运动传感器原理

2.学习数字式环境光传感器原理

3.掌握WS2812 RGB 全彩灯带(7灯珠)使用方法

4.学习颜色传感器原理

5.学习激光测距传感器原理

材料清单 材料清单
1x
人体红外热释电运动传感器
1x
I2C VEML7700 环境光传感器 (0~120Klx)
1x
WS2812 RGB 全彩灯带(7灯珠)
1x
I2C颜色识别传感器 - TCS34725
1x
VL53L0X ToF 激光测距传感器

【教学过程】

1、红外热释电运动传感器

    红外热释电运动传感器能检测运动的人或动物身上发出的红外线,输出开关信号,可以应用于各种需要检测运动人体的场合。传统的热释电红外传感器需要人体热释电红外探头、专用芯片和复杂的外围电路来实现,体积略大,电路复杂,可靠性略低。这款红外热释电运动传感器,采用数字一体化集成人体热释电红外探头,具有体积小、可靠性高、功耗低、外围电路简单等特点。

    应用范围:运动人体检测、占位检测、红外防盗系统等

感应距离:7米输出指示灯:高电平点亮连线接口:PH2.0-3输出延迟时间(高电平):2.3~3秒左右感应角度:100°
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探头概述

这款热释电红外运动传感器采用数字一体化集成人体热释电红外探头AM412。 AM412是一个将数字智能控制电路与人体探测敏感元都集成在电磁屏蔽罩内的热释电红外探头。人体探测敏感元将感应到的人体移动信号通过一个甚高阻抗差分输入电路耦合到数字智能集成电路芯片上,数字智能集成电路将信号转化成15位ADC数字信号,当PIR信号超过选定的数字阀值时就会有延时的高电平输出。所有的信号处理都在一个芯片上完成。

触发模式

在检测范围内,当探头接收到的热释电红外信号超过探头内部的触发阈值之后,内部会产生一个计数脉冲。当探头再次接收到这样的信号,它会认为是接收到了第二个脉冲,一旦在4 秒钟之内接收到2 个脉冲以后,探头就会产生报警信号,同时输出引脚输出高电平。另外,只要接收到的信号幅值超过触发阈值的5 倍以上,那么只需要一个脉冲就能触发输出端的高电平输出。下图为触发逻辑图示例。对于多次触发情况,输出高电平的维持时间从最后一次有效脉冲开始计时。

连接电路

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实物连接

Mind+程序

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2、VEML7700 环境光传感器

    本产品是数字式环境光传感器,测量不同环境下光的强度,在串口监视器中以数值显示,单位是lx。它的测量精度高,量程较广,探测范围从0lx到120klx,分辨率0.0036lx/ct。在设计方面,本传感器采用Filtron™技术,Filtron技术使传感器对环境光的光谱感光度接近人眼,同时它还采用了O-Trim™技术,使输出公差不到10%。在电路方面,此传感器模块支持I2C总线接口,并且采用了Gravity接口的设计形式,直接地简化了用户的接线难度。

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WS2812 RGB 全彩灯带(7灯珠)

    本产品是DFRobot订制的一款专门用于教学场景的灯带,由7个全彩LED组成。两头PH2.0-3P接口,可任意级联,实现可长可短的灯带。采用柔软的FPCB板为基板,可随意对接,弯曲,裁剪及任意固定在凹凸表面。

    该灯带仅需一根信号线即可控制所有LED,每一颗LED都是一个独立的像素点,每个像素点都是由R,G,B三基色颜色组成,可实现256级亮度显示,完成16777216种颜色的全真色彩显示,同时像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路,还内置信号整形电路,有效保证了像素点光的颜色高度一致。

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电路连接图

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3、Color Sensor-TCS34725颜色传感器

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    TCS34725是一款低成本,高性价比的RGB全彩颜色识别传感器,传感器通过光学感应来识别物体的表面颜色。支持红、绿、蓝(RGB)三基色,支持明光感应,可以输出对应的具体数值,帮助您还原颜色本真。

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为了提高精度,防止周边环境干扰,DFRobot特意在传感器底部添加了一块红外遮光片,最大程度减小了入射光的红外频谱成份,让颜色管理更加准确。板载自带四个高亮LED,可以让传感器在低环境光的情况下依然能够正常使用,实现“补光”的功能。模块采用I2C通信,拥有PH2.0和XH2.54(面包板)两种接口,用户可以根据自己的需求来选择接口,更加便利。本模块的I2C地址是0x29。

电路连接图

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降落在红色基地

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判断由颜色传感器获取的R,G,B,R(红色)占的比重较大时,识别为红色。

4、VL53L0X ToF 激光测距传感器

    VL53L0X激光测距传感器是一款基于意法半导体(STMicroelectronics)新出的基于飞行时间测距 (ToF) 原理设计的高精度测距传感器。与传统的技术不同,VL53L0X无论目标反射率如何,都能提供精确的距离测量,最高测量距离2米。

    DFRobot基于VL53L0X设计的Gravity传感器模块,提供Gravity-I2C接口,即插即用,支持3.3V~5V供电使用,兼容更多的主板,适应更多的应用场景。

    VL53L0X集成了尖端的SPAD (Single Photon Avalanche Diodes) 阵列,并嵌入ST的第二代FlightSenseTM专利技术。精度达±3%,响应时间小于30ms,正常工作模式下功耗仅20mW,待机功耗为5uA。

    VL53L0X的940nm VCSEL发射器(垂直腔面发射激光器)对人眼来说是完全不可见的,加上内部物理红外滤波器,它可以实现更远的距离,更强的抗环境光的能力,以及更好的覆盖玻璃光学截面。

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电路连接图

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遇障降落

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Makelog作者原创文章,未经授权禁止转载。
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