基于Motorola MC33794的人體位置探測器
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目前，對物體（包括人體）位置進行探測一般采用如下一些方式和技術：
微波感應器：又稱微波雷達，是利用電磁波的多普勒原理來做的，我們知道，任何波都有反射的特性，當一定頻率的波碰到阻擋物的時候，就會有一部分的波被反射回來，如果阻擋物是靜止的，反射波的波長就是恒定的，如果阻擋物是向波源運動，反射波的波長就比波源的波長來得短，如果阻擋物是向遠離波源的方向運動，反射波的波長就比波源的波長來的長，波長的變化，就意味著頻率的變化。微波感應正是通過反射波的變化知道有運動物體逼近或遠離的。
從上面的分析我們知道，微波感應主要對物體（人體）的移動進行反應，因而反應速度快，適用于探測以一定速度靠近或遠離微波感應器的物體，比如以一定速度行走的人員通過某個場所，就可以用微波方便地探測出來。它的特點是一旦在附近的物體靜止不動，雷達便不再反應。另一方面它無法探測出物體的體積大小。
紅外感應器：紅外感應器探頭是靠探測人體或其他物體發(fā)射的紅外線而進行工作的，探頭收集外界的紅外輻射通過聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收了紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會向外釋放電荷，檢測處理后產生報警。在電子防盜探測器領域，紅外探測器的應用非常廣泛。
紅外感應器的優(yōu)點是本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉。對物體的存在進行反應，不管物體是否移動，只要處于感應器的掃描范圍內，它都會反應。其缺點是容易受各種熱源、光源干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；易受射頻輻射的干擾；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈；另外紅外探測器只對相對背景來說明顯發(fā)射紅外線的物體或人體有效，對于不發(fā)射紅外線的物體需要有附加的紅外光源。
從上可知，紅外探測器主要用于感知物體是否進入探測范圍，而對于物體是否移動或物體的大小尺寸則不能感知出來。
電場傳感器：Motorola的電場傳感器MC33794是一種新型的物體位置探測器件，Motorola公司提供行業(yè)內唯一可產生及檢測低水平電場和功率并支持微控制器（MCU）的集成電路（IC），所有這些功能均集成在單個芯片中。這款IC的應用目標包括電器、機器、汽車安全系統(tǒng)和使用人體感應觸摸板輸入作為用戶接口的任何產品或者系統(tǒng)。設計工程師在需要非接觸探測和三維（3D）電場成像的嵌入式系統(tǒng)中使用MC33794，可減少系統(tǒng)所需器件和成本。它通過發(fā)射120KHz的超聲波，然后通過測量布置在物體周圍的9個電極上（這些電極均可獨立使用）的空間分布電容的微小變化來得到周圍的電場信息，無接觸地得到被探測物體的空間位置信息、物體的體積信息和相對位移變化信息。這是一種全新的三維物體位置探測器件和技術。這種技術非常適合于非導電容器內液體高度的測定。測定工作可以在容器外完成，而且測量時無須內部或接地結構。適合測量任何介電常數的導電液體，或者介電常數比一般值大很多的非導電液體。電場成像技術還可以探測到例如汽車在駕駛位置上有沒有坐人，坐的是大人還是孩子，也可以探測到音樂指揮家的動作幅度等。由于幾乎所有的日常用品都含有帶電荷、并能在電場中移動的原子。電荷可以被感知，也能用三維成像技術來顯示各原子之間、原子與外界的相互關系。因此，電場感應是許多可選擇技術的補充，如光感應和聲音感應技術等。比如，光感應技術不能檢測到視線范圍以外的物體，但通過電場感應技術就可以檢測到。
系統(tǒng)概述
電場式成像芯片MC33794適用領域：
電場式成像芯片MC33794可以使用戶輕松開發(fā)出包含該芯片、多個電極和一顆微控制器的系統(tǒng)，實現三維感測和成像應用。這種系統(tǒng)具有可靠的檢測和感知能力，能廣泛實用于下列領域：
1. 家用電器可輕松植入自動開關功能。如果在電吹風的手柄上嵌入幾個電極，那電吹風被拿起時就會自動啟動，而被放下時又會自動斷電關閉。另外還可嵌入更多的電極，并定義這些電極的功能，從而能讓使用者通過輕微觸動這些電極，來控制吹風的溫度或速度。
2. 能夠方便地實現包括液位檢測、溢出檢測和濕度檢測等應用。例如，可對平頂爐進行編程控制，當爐上的液體被加熱至沸騰溢出時，平頂爐的爐火能夠自動減小或關閉。
3. 觸摸屏輸入則是一個較為復雜的應用。在此類應用中，一個電極陣列被嵌入到玻璃中、或被放置在非金屬表面的后面，并能以矩陣的方式被感應到，這有些類似于接觸式的開關輸入。但這種方法無需薄膜開關或昂貴的多層電阻式觸摸板，也無需接觸式的機械裝置就可以感應到輸入情況，因而能消除接觸式機械裝置常碰到的磨損、灰塵和腐蝕等問題，尤其適合在惡劣環(huán)境下工作。
4. 虛擬的計算機內建觸摸屏(Touch Pad)也是通過電場式成像技術來擔當鼠標的功能。在內置的電極或放置在板面下的電極的幫助下，觸控板能檢測到手或手指在板面上的位置變化。通過先進的檢測和軟件技術，物體在三維空間內的位置可被檢測出來。
5. 電場式成像技術在汽車安全中的應用。Elesys公司在其SeatSentry乘客保護系統(tǒng)中采用了摩托羅拉的MC33794電場式成像芯片來探測乘客的身型和位置，以決定是否需要彈出安全氣囊，避免令小童和身型較小的乘客因氣囊彈出而受傷。該系統(tǒng)采用低階電場檢測技術來探測乘客的頭部位置，以及頭部與側氣囊的距離。一旦系統(tǒng)發(fā)現乘客的頭部太靠近氣囊，系統(tǒng)就會自動阻止氣囊的展開。
本項目設計目標
本項目就是利用Motorola電場傳感器MC33794這種新器件和新技術，設計一個能夠準確探測人體位置和大小的探測器，同時也可以用于分別探測多個物體的位置信息。
1.探測器的設計目標：
充分利用MC33794 能夠方便探測出物體大小的特點，使其應用于紅外、微波感應器不能勝任的場合。充分發(fā)揮MC33794 的功能，體現多路電場傳感器的獨特功能。
采用廉價低功耗通用型MCU MC68HC908AP64 進行數據處理。
采用優(yōu)良的數值計算方法，根據9 路電極的參數精確計算三維物體位置及大小。
設備設計為具有通用性，可用在多種領域。
進行控制，盡量降低成本。 電荷放大器相關文章:電荷放大器原理
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