AB模塊1756-M13/A

AB模塊1756-M13/A

有用的物聯網（IoT）程序被應用于幾乎所有行業的縱向分支中，并有效擴展了舊有系統的實用性。例如，出于安全目的，住宅、商業和工業設施正在使用可視門鈴。這些服務已經存在數十年，但通常*于可通過閉路電視網絡提供昂貴的雙向音頻和單向視頻功能的設備。但是，現在物聯網技術無需大規模的同軸電纜或以太網基礎結構即可實現此級別的安全性。本文將仔細研究與可視門鈴相關的一些視頻、音頻和電源設計難題，以及解決這些難題所需的技術進步。

無縫用戶體驗

　　傳統的可視門鈴系統涉及使用按鈴、麥克風和攝像機。這些系統通常被硬連接到電源，而視頻被傳送到一臺特定的電視機上。啟用支持IoT的可視門鈴的目的類似，但實現方式卻大相徑庭。運動傳感器可檢測到門口訪客，并通過云將視頻流傳輸到智能手機應用。與訪客的通信通過應用程序中運行的雙向IP音頻流和單向視頻流進行。這些門鈴的基本功能可與完整的安全系統集成在一起。此安全系統可遠程啟用/禁用無鑰匙鎖，觸發警報或根據特定輸入提供自動反饋。

　　可視門鈴的早期發行版本經常受到視頻和音頻問題的困擾，例如錯誤響鈴和不清楚的音頻，但是諸如云備份、運動檢測、視頻流和雙向通信等關鍵功能需要流暢的性能才能運作。這些要求，加上先前的硬連線功率限制，給現代可視門鈴子系統帶來了一系列自身的硬件挑戰。

錯誤動作事件

　　可視門鈴中常用的熱電（又稱無源紅外，PIR）運動傳感器容易出錯，例如對白天行駛的車輛產生的眩光、暖流、蟲子、動物以及其他各種基于熱量的活動做出錯誤反應，并在此過程中在用戶手機上觸發惱人的錯誤警報音和通知。由于用戶終將*忽略警報，甚至使門鈴脫機，這*降低了可視門鈴的安全性。此外，PIR傳感器頻繁發生的虛假運動檢測事件會大大縮短電池壽命。

　　一種相對直接的解決方案是使用兩個旨在具有稍微重疊的覆蓋范圍的PIR傳感器來創建更大的運動檢測區域（圖1）。由于雙傳感器僅生成針對較大物體的通知，因此較小物體（例如蟲子和寵物）將不會記錄。將PIR傳感器與其他光傳感器和溫度/濕度傳感器一起使用可避免因溫度或光的快速變化而引起的誤觸發。這種多模式傳感方法減少了錯誤警報的可能性，同時還消耗了少的功率，從而延長了電池壽命。

也可使用嵌入式MCU和某些固件來實現基于算法的運動檢測，以提高精度。有多種方法可實現基于視覺運動的檢測，但是見的方法之一是將當前幀與參考圖像進行比較，并逐像素跟蹤差異。這種類型的圖像處理必須足夠智能，以將經過的車輛和風吹動樹木的運動作為背景的一部分來處理，以避免產生誤報，而這種功能需要相當大的處理能力。

　　這些過濾任務中的一些任務可卸載到基于云的算法上，這些算法可針對用戶特性進行圖像數據微調。但這需要相對較大的基礎架構來提供支持和良好的Wi-Fi連接，并且仍然導致高功耗。因此，大家不會選擇電池供電的智能門鈴，至少目前是這樣。雖然依靠外部電源減少了門鈴的位置選擇，但用戶也因此無需充電或更換電池。

圖像傳感器和處理器連接問題

　　可視門鈴中的圖像處理需要圖像傳感器、數字媒體處理器，并且在大多數情況下，需要一些外圍器件。選擇圖像傳感器時，需要考慮一些因素，其中重要的是分辨率、幀速率、像素大小、像素結構和快門時間。除單獨組件的諸多考慮因素之外，圖像傳感器和數字媒體處理器之間也經常存在連接問題。

　　除非特別注意，否則您可能會發現自己的一對出色的器件因其輸入/輸出（I/O）接口格式不匹配而無法相互通信。由于I/O接口（I2C、并行、通用I/O）存在大量差異，因此更容易犯下此類錯誤。為避免這種惱人情況，設計人員必須確保圖像傳感器支持的I/O接口與數字媒體處理器的I/O兼容。

　　當兩個器件具有不同的工作電壓和邏輯信號電平時，可能會出現類似的問題。幸運的是，電壓轉換器件可通過范圍介于0.6V至5.5 V的雙向電壓轉換輕松解決這種不匹配問題。盡管它們為產品的BOM增加了少量成本，但它給設計人員提供了更廣泛的圖像傳感器和MCU的選擇，而不是只使用相同電壓的傳感器和MCU。

易產生噪音的環境

　　現代可視門鈴所需的全雙工、免提通信增加了其他復雜性，要求設計必須處理因用戶將揚聲器/麥克風增益調節得過高而導致的不穩定反饋。例如，接收音頻的人員需在揚聲器上獲得相對較大增益才能充分辨別遠端通話，但是麥克風近距離很容易檢測到聲音并經常將其放大回去，從而導致討厭的回聲（圖2）。過去，通過揚聲器接收信號時，半雙工通信通過顯著降低麥克風的增益，從而減少這種回聲。