【中学生创客.Arduino】第13课 自动跟踪风扇

通过上一节课，我们可以让风扇摇头了，那么它可以自动摇头吗？如何实现呢？这节课我们将学习数字防跌落传感器，并通过两个数字防跌落传感器的配合使用制作自动跟踪风扇。

【任务导航】

1.了解数字防跌落传感器；

2.制作自动跟踪风扇。

【材料阅读】

1. 数字防跌落传感器

数字防跌落传感器采用夏普公司的距离传感器，有效测距10cm，开关量输出，可当作近距离避障传感器使用。如图2.6.1所示。

图2.6.1 数字防跌落传感器

数字防跌落传感器输出的信号为数字信号，针脚定义为：红线——5V，绿线——信号，黑线——GND。接线图如图2.6.2所示。

图2.6.2 数字防跌落传感器接线图

2. 自动跟踪风扇原理

自动跟踪风扇，也可称为自动摇头风扇，是可以自动感应的风扇，比如它可以随手的晃动跟着摇头。它是通过左右两个数字防跌落传感器检测障碍物的运动方向的，若左侧传感器检测到障碍物而右侧传感器没有检测到，则舵机向左转动；若右侧传感器检测到障碍物而左侧传感器没有检测到，则舵机向右转动；若两侧传感器同时检测到障碍物，则保持原来方向。

另外，数字防跌落传感器的探头前方无障碍时输出高电平，有障碍时则相反。障碍在有效距离（10cm）内则输出低电平，否则是高电平。因此，可以通过比较左右传感器的电平高低值判断舵机的转动方向，即哪侧电平低向哪侧转动。

【动手操作】

主题：制作我的自动跟踪风扇

同学们在了解了相关的知识后，可以自己制作本课的自动跟踪风扇了，我们用到的器材主要是Romeo板子、数字防跌落传感器、舵机、风扇（带直流电机）。功能：实现自动跟踪转动。

1.自动跟踪风扇的连接

在连接物理电路时，需要注意这样几点：数字防跌落传感器和舵机均连接数字口（程序中，数字防跌落传感器分别连接数字口11和12，舵机连接数字口9，电机接的是M1接线柱）。

2.自动跟踪风扇的参考程序

图2.6.3 自动跟踪风扇

【探究思考】

请同学们思考一下，前面我们学过的超声波测距可以用来做避障吗？如果可以，你来试一试吧。

【视野拓展】

1.红外传感器

红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外技术已经众所周知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应速度快等优点。

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。

【挑战自我】

我们已经学过风扇的多种控制，想一想还可以做出什么创意来？查找并统计一下还有哪些传感器。