PSD传感器在感应洁具的应用

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PSD 是什么?英文全称是 Position Sensitive Detector,即位置敏感探测器,是一种利用光电效应来精确测量光斑位置或位移的高精度传感器技术。

为什么要用 PSD?

红外探头使用广泛,也非常便宜,但是红外探头有一个致命的缺点,就是黑色物体表面对红外的反射比较差,而对于光亮的镜面等,反射量又特别大,导致距离过长,用户体验差。

而 PSD 传感器的检测精度会比红外探头高非常多,能够减少因衣物、肤色、光线或者反射等因素导致的误触发等问题。

基于以上的原因,目前在小便冲洗阀、大便冲洗阀陆续有厂家采用 PSD 探头。

为什么用于大小冲呢?因为这两类产品通常探头的距离比较远,距离越远,红外线探头的误差会越大,这时候 PSD 的优势会非常明显。

因为龙头主要感应的是手,人体肤色变化其实不会明显(即便是黑人),且距离相对较近。而冲洗阀感应的是人的衣物,衣物的材质多种多样,颜色也多种多样,差异比较大,加上探头与衣物的距离远!

PSD 传感器在感应洁具的应用

那 PSD 的原理是什么呢?

dToF 测量的是时间,而 PSD 测量的是位置,它通过检测光斑落在其感光面上的具体坐标(X, Y)来工作,而不是直接测量距离。它的核心优势在于“位置检测精度与光强无关”,说到底是「几何定位」

PSD 本身并不直接测量距离,但它在三角测距法中扮演着核心角色。

要搞清楚 PSD 如何解决黑色物体的距离问题,关键在于 三角测距法,具体如下:

发射:激光器向目标物体发射一束红外光。
反射与成像:激光在物体表面形成光斑,反射光通过一个透镜反射到 PSD 的感光面上。
定位:PSD 精确测量出这个光斑落在其感光面上的具体位置(坐标)。
计算:根据光斑在 PSD 上的位置变化,结合光学系统的几何参数(如激光器、透镜、PSD 之间的固定距离),通过三角几何公式计算出目标物体的距离。

PSD 传感器在感应洁具的应用

如上图,我简单说一下测距的原理:

d:需要测量的距离
B:激光器与 PSD 物理中心距离
x’:PSD 光斑相对于物理中心的位移
由于激光器、透镜、PSD 的光学结构已固定,所以 PSD 接收透镜焦距 f 也是已知。

d=Bfx可以得到距离:d=B\frac{f}{x’}

PSD 能够解决黑色物体问题的关键,在于它检测的不是光的强度,而是光斑的“重心”或“中心”位置。因为黑色物体微弱的反射光通过透镜在 PSD 上形成一个很暗的光斑时,PSD 的输出信号(电流)会非常小,但这个电流的分配比例(即流向不同电极的电流之比)依然与光斑的位置严格成正比。PSD 通过计算这个比例,就能精确地知道光斑在哪,而跟光斑有多亮没有直接关系。

大概就说这么多了!

正文完
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松研松语
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