昇電型赤外線センサake-1を試す2015/03/25 22:33

ake-1は秋月で100円程度で手に入る赤外線センサーで、人感センサーとして使える。
センサー部で受光した赤外線の変動に連動してoutput電圧が変化する。人が前を横切ると、人の発する赤外線によってoutput電圧が変化する。実装上のポイントは以下3点

①変動有無の検知方法
②フレネルレンズの使用
③ノイズ除去


①変動有無の検知方法

刻々と変動する値から、適切に変動有無を判定する仕組みが要る。以下紹介サイトのサンプルをベースに使わせて頂いた。10ミリ秒毎にanalogread取得し、500ミリ秒の合計を取得する。前後の合計差が大きければ、動きアリと判定する仕組み。他にも変動量を元に判定するアルゴリズムはあると思うが、シンプルかつ計算が簡単なのでこのまま使う。

★参考にさせて頂いたサイト
http://www.surveytec.com/cgi-bin/diarypic/diary.cgi?no=40

②フレネルレンズの使用
ake-1は、物や人が発する微小な赤外線の変動をセンサで検知する受動型センサ。レンズをつけて赤外線を集光し、センサー部に当てると、狙い通りに動作させる事が出来る。感度を良くするためにはフレネルレンズというレンズを使う。カメラのピント合わせのように、センサーとフレネルレンズとの焦点距離を合わせてやること&余計な赤外線が入らないように囲ってやる必要がある。ake-1と同じく秋月で販売されているフレネルレンズを装着すると正常に動作するが、共立エレショップで実験用のフレネルレンズ(LENS-C-13)を組み合わせても、ピッタリハマるがまともに動作しなかった。動作検知しない&ノイズが出た。

ake-1と秋月のフレネルレンズの装着図。瞬間接着剤で固定する。右上の凸型のおかげでズレることもない。基盤との接続には、ブレッドボード用のQiコネクタ(メス)を3個くっつけてコネクタにした。

③ノイズ除去
センサから出力されるanalog値の変動をarduinoで取得するが、これも微小な変動なので、判定する時にノイズが入ると邪魔になる。ノイズ除去のバイパスコンデンサ10μFをV-GND間とGND-センサ間に入れる。
また、反応を良くするためGND-センサ間にプルアップ抵抗10kΩを入れる。省くと検知性能が下がる。
そして受け側のarduinoで微小な変動を検出するため、Analog基準電圧を1.1Vにする。(ake-1のオフセット電圧は0.7Vなので)
  analogReference(INTERNAL);
とする。

以上を、これまでに試した温湿度センサとLCDを一緒にして16ホールユニバーサル基盤4×4枚に乗せる。


■材料
・arduino FIO
・温湿度センサモジュールDHT11
・赤外線センサake-1
・CDSセル
・LCD(SD1602VBWB)
・シフトレジスタ(74HC595)
・LED
・10kΩ カーボン抵抗
・10μF コンデンサ

基盤に乗せたものを、昔購入したiPodの外装プラケースに入れる。センサー用の穴とUSBケーブル用の穴を開け(作業的にはこれが一番大変だが)、基盤を固定するため隙間をデコパネ切って埋めて完成。

■構成
・AKE-1(S) → A3
・CDSセル → A1
・LED → D5
・DHT11(S) → D4
・LCD LED(15) → D3
・74HC595の接続は省略

スケッチ
機能は、単純に温度・湿度・CDSセルのレベル、赤外線センサによる動作検知レベルを液晶画面に表示するのみ。しきい値以上の動作を赤外線センサで検知したら、D5につなげたLEDがチカっとする。


上記では単体で動くだけなので、Xbeeを使ってIoTゲートウェイと連携する機能、IoTゲートウェイからクラウドサービスへ連携する機能を今後付けたい。

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