人體紅外感應(yīng)模塊推薦：智能家居、電子門鎖、洗浴設(shè)備方案

做智能家居產(chǎn)品的時(shí)候，"有人靠近就自動(dòng)啟動(dòng)"這個(gè)需求非常常見。智能門鎖需要檢測人手靠近來喚醒屏幕，智能馬桶需要判斷人是否在位來控制沖水，洗浴設(shè)備需要感知人體來啟停出水。這些場景背后都離不開一個(gè)核心器件——紅外接近感應(yīng)模塊。

市面上紅外感應(yīng)模塊種類不少，但真正能滿足低功耗、抗干擾、遠(yuǎn)距離這幾個(gè)硬指標(biāo)的產(chǎn)品并不多。下面結(jié)合深圳唯創(chuàng)知音電子的WT4001A-C01和WT4002B-C01這兩款模塊，從實(shí)際應(yīng)用角度聊一下選型思路。

先搞清楚需求再選型

紅外接近感應(yīng)模塊的選型，主要看幾個(gè)參數(shù)：

探測距離：你的產(chǎn)品需要多遠(yuǎn)檢測到人體？5cm以內(nèi)還是1米以外？這個(gè)直接決定了模塊型號的選擇。

功耗：如果是電池供電的產(chǎn)品（比如電子門鎖），待機(jī)功耗是生死線。幾十微安和幾毫安的差距，在電池壽命上可能差出好幾倍。

供電電壓：系統(tǒng)是3.3V還是5V？模塊能不能兼容？這個(gè)不匹配的話根本用不了。

通訊方式：只需要一個(gè)高低電平信號，還是需要通過串口讀取數(shù)據(jù)做更復(fù)雜的判斷？

抗干擾能力：安裝環(huán)境有沒有強(qiáng)光直射？有沒有其他紅外源干擾？戶外還是室內(nèi)？

把這些想清楚，選型就會(huì)清晰很多。

兩款模塊的核心參數(shù)對比

WT4001A-C01和WT4002B-C01是同一系列的兩個(gè)型號，定位不同。一個(gè)是遠(yuǎn)距離型，一個(gè)是近距離精密型。直接看數(shù)據(jù)：

探測距離：WT4001A-C01是5~90cm，WT4002B-C01是3~45cm。差距比較明顯，前者適合需要提前感知人體靠近的場景，后者適合近距離精密檢測。

工作電壓：兩款都是3.0~5.0V，覆蓋主流的3.3V和5V系統(tǒng)，兼容性不錯(cuò)。

工作電流：WT4001A是35uA，WT4002B是3.3~37uA。后者有一個(gè)范圍，說明它可以根據(jù)實(shí)際探測距離動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功耗。

待機(jī)電流：WT4001A是16uA，WT4002B是14uA（平均值）。都在微安級別，電池供電場景問題不大。測試條件都是3.3V供電、偵測周期1s，WT4001A對應(yīng)偵測距離70cm，WT4002B對應(yīng)偵測距離30cm。

通訊接口：WT4001A同時(shí)支持UART和I/O兩種模式，WT4002B只支持UART。WT4001A多了一個(gè)DAT引腳用于I/O模式的學(xué)習(xí)鍵輸入。

引腳數(shù)：WT4001A是6腳（VCC/GND/INT/DAT/TX/RX），WT4002B是5腳（VCC/GND/OUT/TX/RX）。

工作溫度：兩款都是-20~+70度，存儲溫度都是-30~+85度。

UART參數(shù)：波特率都是9600bps，電平都是3.3V TTL，數(shù)據(jù)格式都是8-N-1。

電平邏輯：輸入低電平閾值0~0.3VCC，高電平閾值0.7VCC~VCC+0.3V。輸出低電平最大0.33V，輸出高電平最小2.7V（3.3V供電時(shí)）。兩款完全一致。

兩款模塊各自的定位

WT4001A-C01：遠(yuǎn)距離檢測

WT4001A-C01的最大特點(diǎn)是探測距離可以達(dá)到90cm，這在同類紅外接近模塊里算是比較遠(yuǎn)的。5~90cm的檢測范圍意味著它能應(yīng)對大部分需要提前感知人體靠近的場景，比如人在門口附近走動(dòng)的時(shí)候就能觸發(fā)。

這款模塊同時(shí)支持UART和I/O兩種通訊方式。如果項(xiàng)目只需要一個(gè)簡單的開關(guān)信號，I/O模式就夠了，DAT腳短接GND就能觸發(fā)學(xué)習(xí)，不需要額外的MCU參與。如果需要更精確的控制或者讀取詳細(xì)數(shù)據(jù)，可以切到UART模式，通過串口指令配置響應(yīng)速度、能量等級、輸出電平。

6腳封裝里多出的DAT引腳就是給I/O模式用的學(xué)習(xí)鍵輸入。這個(gè)設(shè)計(jì)比較靈活，開發(fā)者可以根據(jù)自己的系統(tǒng)復(fù)雜度選擇通訊方式。

WT4002B-C01：近距離精密檢測

WT4002B-C01的檢測范圍是3~45cm，比WT4001A短了不少，但它的優(yōu)勢在于低功耗和抗干擾。待機(jī)平均電流只有14uA，比WT4001A的16uA還要低一點(diǎn)。工作電流范圍3.3~37uA，說明它可以根據(jù)實(shí)際探測距離動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功耗。

這款模塊內(nèi)部集成了發(fā)射芯片、接近檢測光電二極管、高分辨率ADC、可編程脈沖LED恒流驅(qū)動(dòng)電路和DSP數(shù)字處理單元。從結(jié)構(gòu)上看，它的信號處理鏈路更完整，對環(huán)境干擾的抑制能力更強(qiáng)。規(guī)格書也明確標(biāo)注了抗陽光干擾的特性。

通訊方面只支持UART，沒有I/O模式。5腳封裝（VCC/GND/OUT/TX/RX），比WT4001A少了一個(gè)引腳，體積上更緊湊。適合對空間要求高、系統(tǒng)本身有MCU來做串口通訊的應(yīng)用。

具體應(yīng)用場景怎么選

電子門鎖：推薦WT4001A-C01

電子門鎖對紅外感應(yīng)模塊的核心訴求就兩個(gè)：遠(yuǎn)距離喚醒和低功耗。人在門鎖前面站定之前，模塊就得提前檢測到，觸發(fā)屏幕亮起或者人臉識別啟動(dòng)。WT4001A的90cm探測距離剛好能滿足這個(gè)需求，人在距離門鎖將近1米的位置就能被感知到。

功耗方面，門鎖是純電池供電，待機(jī)電流16uA意味著就算4節(jié)AA電池（總?cè)萘看蟾?000mAh左右），光紅外模塊這一塊就可以待機(jī)很久，不會(huì)成為電池續(xù)航的瓶頸。

另外門鎖的主控MCU一般都有UART接口，WT4001A的串口通訊可以用來做更精細(xì)的配置。同時(shí)它又保留了I/O模式，如果有些低端門鎖方案不需要串口，直接用INT腳輸出高低電平也行。這種雙模設(shè)計(jì)在實(shí)際項(xiàng)目中非常實(shí)用。

智能馬桶：兩款都適用，看安裝位置

智能馬桶的感應(yīng)需求比較明確：判斷人是否坐在馬桶上、是否離開。這個(gè)檢測距離一般不會(huì)太遠(yuǎn)，幾十厘米以內(nèi)就夠。

如果感應(yīng)模塊安裝在馬桶蓋內(nèi)側(cè)或者座圈附近，距離用戶很近（10~30cm），WT4002B-C01更合適。它的3~45cm檢測范圍正好覆蓋這個(gè)區(qū)間，而且14uA的待機(jī)功耗對電池供電的馬桶蓋板來說也比較友好。

如果感應(yīng)模塊安裝的位置比較靠前，比如在馬桶前方檢測人是否靠近（翻蓋/沖水觸發(fā)），需要更遠(yuǎn)的檢測距離，那就選WT4001A-C01。5~90cm的范圍可以從容應(yīng)對。

值得一提的是，兩款模塊都有抗干擾特性，WT4002B還特別提到了抗陽光干擾。衛(wèi)浴環(huán)境雖然不像戶外那樣有強(qiáng)烈的陽光，但衛(wèi)生間燈光的反射干擾還是需要考慮的。

洗浴設(shè)備：推薦WT4002B-C01

洗浴設(shè)備（比如感應(yīng)水龍頭、自動(dòng)淋浴器）的感應(yīng)距離通常在5~30cm左右，人體靠近出水口就觸發(fā)出水，離開就關(guān)水。這個(gè)距離區(qū)間正好是WT4002B的主力范圍。

洗浴環(huán)境有幾個(gè)特點(diǎn)：濕度大、經(jīng)常有水汽遮擋、環(huán)境溫度變化大。紅外接近傳感器的好處是不受環(huán)境溫度影響（熱釋電紅外傳感器在溫度接近人體體溫時(shí)靈敏度會(huì)下降），而且WT4002B內(nèi)部有DSP數(shù)字處理單元，可以對信號做更精細(xì)的處理，減少誤觸發(fā)。

另外洗浴設(shè)備如果是電池供電的感應(yīng)水龍頭之類，14uA的待機(jī)功耗很有優(yōu)勢。就算用4節(jié)7號電池，紅外模塊的靜態(tài)耗電也可以忽略不計(jì)。

智能家電/手勢開關(guān)：看場景

智能手勢開關(guān)一般需要15~30cm左右的手勢檢測距離，WT4002B的3~45cm范圍完全夠用，而且近場檢測精度更高。

如果是一些需要遠(yuǎn)距離感知的家電（比如人在房間某個(gè)區(qū)域走動(dòng)就觸發(fā)空調(diào)或燈光），90cm距離可能還不夠，可能需要多個(gè)模塊配合，或者考慮其他方案。不過在大多數(shù)近距離交互的場景下，這兩款模塊都能覆蓋。

串口配置功能詳解

兩款模塊的UART通訊協(xié)議格式是一樣的，都是9600bps、8數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗(yàn)、1停止位的3.3V TTL電平接口。幀格式為起始碼(0x7E) + 長度 + 命令碼 + 參數(shù) + 累加和校驗(yàn) + 結(jié)束碼(0xEF)。

有幾個(gè)比較實(shí)用的配置功能：

紅外學(xué)習(xí)功能（命令碼B1）：在模塊前方放置一個(gè)參考遮擋物，發(fā)送學(xué)習(xí)指令后模塊會(huì)自動(dòng)學(xué)習(xí)當(dāng)前距離。學(xué)習(xí)成功后，檢測精度會(huì)更高。這個(gè)功能在安裝到實(shí)際產(chǎn)品之后做校準(zhǔn)特別有用，因?yàn)椴煌a(chǎn)品的外殼、透光窗口對紅外信號的衰減不一樣，工廠校準(zhǔn)值不一定能完美匹配最終安裝環(huán)境。兩款模塊都支持。

響應(yīng)速度設(shè)置（命令碼B2）：四檔可選——250ms、500ms、1000ms、2000ms。響應(yīng)越快功耗越高，需要根據(jù)實(shí)際場景平衡。門鎖場景一般用250ms或500ms，洗浴設(shè)備可以用1000ms甚至2000ms來降低功耗。兩款模塊都支持。

能量等級設(shè)置（命令碼B3）：WT4001A支持0~100%的能量調(diào)節(jié)，直接設(shè)置紅外載波能量百分比；WT4002B支持16級能量調(diào)節(jié)（0x00~0x0F），等級越高探測距離越遠(yuǎn)。通過調(diào)低能量等級可以縮短有效探測距離，同時(shí)降低功耗。

INT有效電平設(shè)置（命令碼B5）：可以配置INT腳檢測到目標(biāo)時(shí)輸出高電平還是低電平。這個(gè)看起來簡單，但實(shí)際對接不同MCU的外部中斷時(shí)很有用，有些MCU的中斷觸發(fā)沿是固定的高電平或低電平，改不了硬件的話只能改模塊配置。兩款模塊都支持。

主動(dòng)上報(bào)功能（命令碼B6）：模塊檢測到物體遮擋或物體撤離時(shí)，會(huì)主動(dòng)通過UART上報(bào)數(shù)據(jù)。主控MCU不需要輪詢，直接用中斷接收就行，軟件實(shí)現(xiàn)更簡潔。兩款模塊都支持。

讀取當(dāng)前設(shè)置（命令碼B7）：這個(gè)功能只有WT4002B支持，可以通過串口讀取模塊當(dāng)前的響應(yīng)速度、能量等級和有效電平配置。WT4001A沒有提供這個(gè)命令。

需要注意的是，WT4001A在UART模式下發(fā)送指令時(shí)需要在前面加4個(gè)字節(jié)的喚醒頭碼（0000），用于喚醒MCU。WT4002B則不需要這個(gè)喚醒頭碼。這一點(diǎn)在軟件對接的時(shí)候要注意區(qū)分，否則指令發(fā)出去模塊不會(huì)有響應(yīng)。

電氣參數(shù)需要注意的點(diǎn)

兩款模塊的電氣特性基本一致，都是3.3V TTL電平接口。輸入低電平閾值是0~0.3VCC，高電平閾值是0.7VCC~VCC+0.3V。輸出低電平最大0.33V，輸出高電平最小2.7V（3.3V供電時(shí)）。

實(shí)際應(yīng)用中有幾個(gè)點(diǎn)需要注意：

供電電壓范圍是-0.3~5.5V（絕對最大值），正常工作范圍3.0~5.0V。不要超過5.5V，否則可能損壞模塊。

如果主控MCU是5V系統(tǒng)，連接TX/RX時(shí)需要注意電平匹配。模塊的UART是3.3V TTL，直接接5V的MCU串口可能有問題，建議加電平轉(zhuǎn)換電路或者用分壓電阻。

IO輸出能驅(qū)動(dòng)的電流有限，不建議直接驅(qū)動(dòng)大功率負(fù)載。如果需要控制繼電器或者大電流器件，中間要加驅(qū)動(dòng)電路。

開發(fā)調(diào)試建議

拿到模塊之后，建議先用串口調(diào)試助手和USB轉(zhuǎn)TTL模塊做基本測試：

1. 連好VCC、GND、TX、RX四根線，打開串口助手，設(shè)置9600、8-N-1。

2. 先發(fā)送學(xué)習(xí)指令，在模塊前方放一個(gè)目標(biāo)物體，等LED指示燈停止閃爍表示學(xué)習(xí)完成。

3. 用手或物體靠近/遠(yuǎn)離模塊，觀察串口是否收到主動(dòng)上報(bào)的數(shù)據(jù)。

4. 測試不同能量等級和響應(yīng)速度下的效果，找到最適合實(shí)際場景的配置。

學(xué)習(xí)功能是個(gè)好東西，建議在產(chǎn)品出廠前或者安裝后都跑一遍。因?yàn)椴煌鈿げ馁|(zhì)、不同顏色的透光窗口對紅外信號的透過率差別很大，工廠校準(zhǔn)只是一個(gè)基準(zhǔn)值，現(xiàn)場學(xué)習(xí)之后效果會(huì)好不少。

總結(jié)

回到選型這個(gè)問題上，簡單歸納一下：

需要遠(yuǎn)距離檢測（超過45cm），或者需要I/O和UART雙模通訊的，選WT4001A-C01。典型場景是電子門鎖、需要提前感知人體靠近的家電。

檢測距離在45cm以內(nèi)，對功耗和抗干擾有更高要求的，選WT4002B-C01。典型場景是洗浴設(shè)備、智能馬桶近距離檢測、手勢開關(guān)。

兩款模塊都支持工廠校準(zhǔn)和現(xiàn)場學(xué)習(xí)、UART串口配置、響應(yīng)速度調(diào)節(jié)和主動(dòng)上報(bào)。模塊化設(shè)計(jì)，不需要自己搭紅外發(fā)射和接收電路，接上線就能用，對縮短開發(fā)周期幫助挺大的。具體到每個(gè)項(xiàng)目，建議先根據(jù)探測距離和功耗要求縮小范圍，再拿樣回來實(shí)際測試，畢竟安裝環(huán)境和外殼材質(zhì)對紅外傳感的影響比參數(shù)表上寫的要復(fù)雜得多。