想象一下：快到萬圣節(jié)了，你想為不給糖就搗蛋的人創(chuàng)造一個非常有趣的體驗。在這個數(shù)字時代，在草坪上設置南瓜燈和墓碑似乎還不夠。你需要運動，就像電子動畫一樣，當有人走過時會躍動起來！可以通過多種控制器觸發(fā)技術，包括壓力感應墊、手動操作按鈕和光束傳感器，來實現(xiàn)基于一些相應動作的生物移動。

同樣，如果您想確保一個大房間的安全，您需要將“眼睛”放在空間的所有角落和部分。為了安全起見，獲得如此廣泛的房間視野的傳統(tǒng)方法是安裝多個攝像頭或運動檢測警報傳感器，但這將涉及集成多個饋送的更復雜的系統(tǒng)。

幸運的是，今天的存在感應技術使我們更容易創(chuàng)建生動、可移動的節(jié)日展示，更不用說更強大的安全系統(tǒng)了。紅外 （IR） 陣列傳感器使系統(tǒng)不僅可以檢測某人的存在，還可以檢測他們的移動方向。該技術還可用于熱成像、夜視和醫(yī)學成像等領域的應用。

星球大戰(zhàn)如何推動智能傳感器的發(fā)展

在美國戰(zhàn)略防御計劃 （SDI） 的鼓勵下，智能傳感器開始出現(xiàn)在市場上。1983 年，時任總統(tǒng)羅納德·里根公開宣布，綽號“星球大戰(zhàn)”的 SDI 被提議作為導彈防御系統(tǒng)旨在保護該國免受彈道核武器襲擊。智能傳感器現(xiàn)在在安全和其他智能互聯(lián)系統(tǒng)（也稱為物聯(lián)網(wǎng) （IoT））中發(fā)揮著不可或缺的作用。通過集成傳感、信號提取、處理和理解，智能傳感器提供了這些應用程序有效所需的智能。到 90 年代后期，隨著非制冷陣列成本的下降和技術進步的持續(xù)，紅外技術的使用開始更多地用于軍事和民用目的（例如汽車防撞系統(tǒng)、醫(yī)療診斷和環(huán)境控制）。

非制冷紅外傳感器技術不斷進步，特別是隨著基于微電子系統(tǒng) （MEMS） 的像素結構的出現(xiàn)。在這里，采用薄膜紅外吸收器的獨立式熱隔離結構。使用這項技術，您可以開發(fā)測量輻射功率的系統(tǒng)，以遠程確定物體（或身體）的溫度。利用當今的半導體技術，我們可以開發(fā)由數(shù)百個數(shù)平方毫米的熱電偶組成的熱電堆傳感器。這種類型的傳感器非常靈敏且體積小，響應時間快，而且相對便宜，因此非常適合消費設備、醫(yī)療儀器、安全系統(tǒng)、人數(shù)統(tǒng)計、樓宇自動化等。

Panasonic 提供名為 Grid-EYE? 的 8x8 熱電堆陣列。這款 64 像素紅外傳感器適合回流兼容表面貼裝 （SMD） 封裝，該封裝由射頻屏蔽金屬蓋、MEMS 傳感器芯片、帶 I 2 C 接口的數(shù)字 ASIC 和硅透鏡組成，紅外能量通過。

在操作中，Grid-EYE 首先在 60 度視野范圍內吸收發(fā)射的熱能。陣列的 64 個傳感元件中的每一個都將其吸收的熱能轉換為成比例的輸出信號。然后將所有 64 個溫度信號放大，從模擬轉換為數(shù)字，并參考熱敏電阻提供的環(huán)境溫度值，然后從傳感器傳輸?shù)?a target="_blank">微處理器。松下傳感器技術產(chǎn)品專家 Eric Johnsrud 解釋說，微處理器然后執(zhí)行計算，將來自單個熱電堆元件的溫度映射到整個視場的完整熱表示。從這個熱表示中，可以檢測移動的人和物體以及靜止的人和物體的位置和存在，

Panasonic Grid-EYE 是一個 8x8 熱電堆陣列，可在水平和垂直方向工作。

Panasonic 的 Grid-EYE 可在水平和垂直方向工作，建議的最大檢測距離為 7 米，幀速率高達 10 fps。要了解有關熱電堆陣列和 Grid-EYE 的更多信息，請下載熱電堆陣列打開自動化應用的新世界。

使用 1-Wire 總線擴展 I2C

在安全等應用中使用紅外傳感器時，檢測范圍是一個重要的考慮因素。當然，范圍越長越好。為幫助設計人員對接近和方向感應應用進行原型設計，Maxim 提供了 MAXREFDES131# 參考設計，該參考設計采用 Panasonic AMG8833 Grid-EYE 和 Maxim 1-Wire 總線，由 DS28E17 1-Wire-to-I 2 C 主橋支持。DS28E17 以標準（最大 100kHz）或快速（最大 400kHz）速度直接連接到 I 2 C 從設備，將 1-wire 通信協(xié)議轉換為 I 2 C 主 I/O，Justin Jordan 解釋道， Maxim 的微型與安全業(yè)務部。DS28E17橋擴展了 I 2 C 通信對于正確配置的網(wǎng)絡，通常以標準速度到 100m 的距離。相比之下，典型應用中 I 2 C 總線的長度在標準模式下僅限于幾米，因為其最大距離取決于電容負載，Jordan 指出。

延長 I 2 C 總線距離（并在最大允許總線電容之上運行）的另一種方法是以較低速度運行，使用更高驅動輸出設備，將總線劃分為帶有總線緩沖器的段，或使用開關上拉電路。但是，這些方法通常要么無法滿足長距離要求，要么會為您的設計增加大量成本。MAXREFDES131 # 參考設計隨附 ARM? mbed? 和 Arduino 平臺的示例源代碼，以及原理圖、布局文件、fab 文件和材料清單 （BOM）。

現(xiàn)代化傳統(tǒng)樓宇控制系統(tǒng)

樓宇自動化應用（例如能源、照明和溫度控制）也可以從 IR 傳感器技術中受益。例如，檢測某人何時進入房間的能力可以觸發(fā)燈打開，并觸發(fā) HVAC 系統(tǒng)調整到首選溫度。為幫助設計人員將傳統(tǒng)系統(tǒng)與現(xiàn)代控制和通信集成，Maxim 提供了其樓宇自動化擴展板 MAXREFDES130# 參考設計。MAXREFDES130# 具有 1-Wire 主總線，可與 MAXREFDES131# 一起使用。MAXREFDES130 #提供與 ARM mbed 和 Arduino 平臺兼容的 Arduino 外形尺寸擴展板，您可以對各種樓宇自動化設計進行原型設計。

無論您是在開發(fā)巧妙的假日主題電子動畫顯示器、家庭安全系統(tǒng)還是建筑控制設計，智能傳感器技術都可以提供使這些系統(tǒng)有效所需的接近感應功能，進而對最終用戶有價值。

審核編輯：郭婷