人体存在传感器 + 小夜灯 - 开源项目

项目概述

本项目是一个集成了多种传感器的智能人体存在检测与小夜灯系统，旨在为家庭灯光自动化提供高精度、低误判的人体存在检测方案。通过毫米波雷达、热释电传感器、麦克风和光照传感器的多传感器融合，结合ESPHome固件与Node-RED自动化流程，实现昼夜自适应、多条件触发的智能照明控制。

---

功能特点

• 多传感器融合检测：LD2410毫米波雷达 + SR602热释电传感器 + 麦克风声音检测，大幅降低误判率
• 环境光自适应：LTR303光照传感器实时监测环境亮度，智能判断是否需要补光
• 双模式照明：支持主照明灯与小夜灯模式，根据时间段自动切换
• 可调节结构：3D打印外壳支持大角度调节，优化传感器指向性
• 完整开源：硬件设计、固件代码、自动化流程全部开源

---

开源地址

• 硬件设计和软件说明:
  • OSHWHub立创开源硬件平台：人体存在检测+小夜灯
• PCB外壳模型:
  • Thingiverse：人体存在传感器外壳
  • MakerWorld：人体存在传感器外壳

项目背景

自2022年接触HomeAssistant和ESPHome后，我通过智能家居DIY交流群了解到海凌科LD2410B雷达传感器，并成功将其应用于家庭灯光自动化场景。在实际使用过程中总结出以下经验：

• LD2410B蓝牙调试功能便于参数调节，可实现精准人体存在检测
• 雷达模块指向性强，安装角度对检测效果影响显著
• 单一雷达传感器在部分场景容易误判（如窗帘飘动）
• 需要区分日常使用和夜间起夜的不同灯光场景
• 环境光传感器能显著提升自动化智能化程度

---

硬件设计

主控制器

• 型号: ESP32-C3-Super-Mini
• 选择理由:
  • 成本优势（8-10元）
  • 内置蓝牙功能，支持：
    • BLE追踪器和蓝牙代理功能(将BTHOME设备接入HA)
    • 直连低功耗蓝牙,可实现低功耗蓝牙设备接入HA
    • 通过配置Tasmota固件支持Matter协议（理论上可行,但当前暂无该固件计划）
  • 集成USB Type-C接口，便于烧录和供电

核心传感器模块

雷达传感器（必选）

兼容以下4款海凌科雷达模块：

型号	特点	接口	焊接难度
LD2401	带蓝牙版本中最便宜	邮票孔或PH2.0排针	简单
LD2410C	易焊接	2.54排针	简单
LD2412	广角+远距离增强	2.54排针	简单
LD2410B	体积小巧	1.2mm排针	中等（易连锡）

红外热释电传感器（推荐）

• 型号: SR-602
• 作用: 减少误判，与雷达传感器协同工作提高检测精度

麦克风模块（可选）

兼容型号：

• ICS-43434模块
• INMP441模块
• 某宝"INMP441国产兼容芯片"

功能: 环境噪声检测，支持声控灯功能和环境信息补充

照度传感器（可选）

• 型号: LTR-303ALS
• 接口: I2C
• 注意: 芯片焊接难度较大

小夜灯电路

• 驱动: AO3400A MOS管
• 灯珠: 6个3V/120mA 26mm LED陶瓷灯珠 （起夜推荐暖色灯）
• 建议: 仅焊接2、4、6位三个灯珠即可满足起夜需求
• 警告:
  • 6灯珠全亮时PCB温度可达56°C+
  • 使用不同规格灯珠需重新计算限流电阻值
  • 限流电阻R3-R8为1206封装1/4W 18Ω电阻，只适配3V/120mA灯珠

焊接完成效果图

ESPHome固件配置

主配置文件 (human-presence-night-light.yaml)

主配置文件作为项目核心，实现以下功能：

1. 设备基础配置：设备名称、WiFi连接、OTA升级、Web服务器
2. 总线配置：
   • I²C总线（LTR303光传感器）
   • UART总线（LD2410毫米波雷达）
   • I²S音频总线（ICS43434麦克风）
3. 蓝牙支持：启用BLE代理，方便BTHOME设备接入Home Assistant
4. 包集成：通过packages节点引用和配置功能包，实现按需引用特定的传感器配置
5. on_boot配置说明：
   • 部分传感器无法设置默认开启/关闭状态，只能在主文件中使用on_boot配置主动设置开机后任务实现
   • 麦克风功能已设置开机后主动开启（此功能必须在引用ics43434_mic.yaml包，且ics43434_mic_id配置必须为ics43434_mic时才能编译通过）
   • LD2410蓝牙已设置开机后3S主动关闭（此功能必须在引用ld2410.yaml包，且ld2410_id配置必须为ld2410b时才能编译通过）

包引用方式优点

• 模块化设计：各功能独立封装，便于维护和复用，可根据硬件配置选择需要的功能包
• 配置灵活：通过vars参数传递硬件配置
• 命名统一：prefix_name统一实体名称前缀
• 多语言支持：通过substitutions切换中英文实体名

功能包说明

功能包设计特点

1. 各包文件头部提供标准引用方法（!include指令）
2. prefix_name作为实体名称前缀（Home Assistant显示）
3. xx_id作为组件内部ID前缀（确保ID唯一性）
4. 默认开启中文实体名格式，可通过修改包内substitutions切换英文

1. 毫米波雷达 (ld2410.yaml)

• 兼容硬件：LD2410B, LD2410C, LD2401, LD2412
• 注意事项：LD2412需通过蓝牙APP配置波特率为256000
• 安全提示：使用时建议关闭蓝牙（若未更改默认密码，有隐私泄露的风险）
• 功能包括：
  • 运动/静止目标检测
  • 目标距离/能量值测量
  • 工程模式开关
  • 蓝牙控制

2. 热释电传感器 (sr602.yaml)

• SR-602红外人体运动检测
• 支持消抖延迟配置（delay_on/delay_off）
• 组件类型：GPIO二进制传感器

3. PWM调光LED (pwmLED.yaml)

• PWM控制的单色LED灯
• 支持渐变效果（default_transition_length）
• 上电恢复默认关闭状态

4. 麦克风模块 (ics43434_mic.yaml)

• 兼容硬件：ICS43434麦克风、INMP441麦克风、某宝购买的"INMP441国产兼容芯片"
• 高级音频处理功能：
  • 实时环境噪声监测
  • 声音突增检测（ΔdB）
  • 声控触发阈值设置
  • 麦克风校准补偿
• 声控触发核心：
  • 提供声音强度二进制传感器
  • 当ΔdB超过阈值时触发
  • 内置防抖滤波（20ms开启延迟/200ms关闭延迟）

5. 光传感器

• 注意：两个光传感器包无法同时引用，只能选择其中一个
• 基础版 (ltr_sensor.yaml)：
  • LTR303环境光传感器
  • 环境光照度检测（lux）
  • 自动增益模式
  • 主动测量按钮
• 增强版 (ltr_led_filter.yaml)：
  • 解决板载LED对光传感器的干扰
  • 动态过滤LED开启时的光照值
  • 必须同时引用pwmLED.yaml包（用于干扰过滤）
  • 提供滤波后的真实环境光数据

6. 状态指示灯 (statusLED.yaml)

• 配置板载状态LED
• 支持信号反转（inverted: true）
• 组件类型：status_led

7. 安全控制 (safe_controls.yaml)

• 提供设备安全操作按钮：
  • 安全模式重启
  • 恢复出厂设置
  • 设备关机
  • 设备重启

8. WiFi信号监测 (wifi_signal.yaml)

• WiFi信号强度传感器（dBm）
• 默认禁用，需手动启用
• 60秒间隔更新

esphome和homeassistant网页前端效果图

---

PCB外壳模型

项目简介

为了让传感器模块安装部署时可随意调节指向，以覆盖主要人员运动区域，设计了此外壳模型。

模型特性

• 安装方式可选：提供"可调节外壳"和"不可调节外壳"两个主要版本
• 供电接口可选：支持三种供电方式
• 功能模块可选：根据PCB焊接情况提供三种版本

最终效果展示

可调节外壳版本

不可调节外壳版本

更多详细装配示意图和效果图请移步thingiverse或makerworld开源地址查看

---

Node-RED灯光自动化控制

概述

本Node-RED流实现了一个智能家居灯光自动控制系统，通过多种传感器（环境光传感器、毫米波雷达、声音传感器）和时间条件，智能判断环境状态并自动控制灯光开关，提供昼夜自适应照明解决方案。

功能特性

• 环境光检测：通过LTR303传感器监测环境亮度变化
• 多传感器融合：结合LD2410毫米波雷达、SR602运动传感器和声音传感器进行人体检测
• 昼夜模式切换：基于时间和环境光条件自动切换白天/黑夜模式
• 智能灯光控制：根据时间段自动选择开启大灯或小夜灯
• 手动/自动模式切换：通过Home Assistant辅助元素控制自动模式开关

硬件要求

传感器设备

• 环境光传感器：LTR303（实体：sensor.human_presence_night_light_ltr303_filtered_ambient_light）
• 毫米波雷达：LD2410（实体：binary_sensor.human_presence_night_light_ld2410_presence）
• 运动传感器：SR602（实体：binary_sensor.human_presence_night_light_sr_602）
• 声音传感器：麦克风声音触发（实体：binary_sensor.human_presence_night_light_mic_sound_controlled_light_trigger）

执行设备

• 主照明灯：Sonoff开关（实体：switch.sonoff_1001655d3a_1）
• 小夜灯：LED灯（实体：light.human_presence_night_light_led）

核心逻辑说明

1. 环境光检测模块

• 监控 LTR303 环境光传感器数值
• 当光照度 ≤ 5 lux 持续 2 分钟时触发
• 将光照度二值化为"环境光变亮"或"环境光变暗"状态

2. 时间触发模块

• 06:00: 触发"黑夜-白天临界时间"
• 08:30: 触发"白天时间"
• 16:00: 触发"白天-黑夜临界时间"
• 19:00: 触发"黑夜时间"

3. 状态机模块

实现了一个四状态状态机：

• 白天
• 白天-黑夜临界
• 黑夜
• 黑夜-白天临界

状态转换规则：

• 时间事件可直接切换到对应状态
• 环境光变暗 + 白天-黑夜临界状态 → 黑夜状态
• 环境光变亮 + 黑夜-白天临界状态 → 白天状态

4. 传感器融合模块

使用位运算算法融合三个传感器状态，采用主从式触发逻辑：

• 位1 (最高优先级): LD2410 毫米波雷达 (主传感器)
• 位2: SR602 运动传感器 (辅助传感器)
• 位3: 声音传感器 (辅助传感器)

传感器融合逻辑：

• 开灯条件: 当主传感器(LD2410)检测到有人(位1 = 1)，并且至少有一个辅助传感器(位2或位3)也检测到活动时触发开灯
  • 对应二进制状态: 0b011 (毫米波雷达+运动传感器) 、 0b101 (毫米波雷达+声音传感器)或 0b111 (三个传感器都触发)
• 关灯条件: 当主传感器(LD2410)未检测到有人(位1 = 0)时，无论辅助传感器状态如何，都触发关灯
  • 对应二进制状态: 0b000, 0b010, 0b100, 0b110

真值表：

LD2410(位1)	SR602(位2)	声音(位3)	二进制	动作
0	0	0	0b000	关灯
0	0	1	0b100	关灯
0	1	0	0b010	关灯
0	1	1	0b110	关灯
1	0	1	0b101	开灯
1	1	0	0b011	开灯
1	1	1	0b111	开灯

这样的设计确保了：

1. LD2410毫米波雷达作为主传感器，具有最高决策权
2. 避免了因单一辅助传感器的误报导致错误触发
3. 提高了系统的可靠性和抗干扰能力

5. 灯光控制模块

• 23:30-08:30: 触发时开启小夜灯
• 其他时间: 触发时开启主照明灯
• 只在"黑夜"模式下启用自动控制
• 通过 input_boolean.deng_guang_zi_dong_kong_zhi_kai_guan 实体控制自动模式开关

安装与配置

前置要求

1. 已安装Home Assistant和Node-RED
2. 已安装Node-RED的Home Assistant节点
3. 所有传感器和设备已在Home Assistant中正确配置

必要配置

在 Home Assistant 中创建辅助元素：
方法一，ha的设置->设备与服务->辅助元素->添加->创建开关：

方法二，编辑homeassistant 配置文件：

input_boolean:
  deng_guang_zi_dong_kong_zhi_kai_guan:
    name: "灯光自动控制开关"
    icon: mdi:lightbulb-auto

导入流程

1. 将提供的JSON内容复制到剪贴板
2. 在Node-RED界面中点击菜单→导入→剪贴板
3. 粘贴JSON内容并确认导入
4. 部署流程

自定义配置

时间调整

根据需要修改以下节点的时间设置：

• 黑夜-白天临界时间：当前设置为06:00
• 白天时间：当前设置为08:30
• 白天-黑夜临界时间：当前设置为16:00
• 黑夜时间：当前设置为19:00
• 大灯和小夜灯切换时间：当前设置为23:30-08:30

设备实体ID

修改以下服务调用节点中的实体ID以匹配您的设备：

• 开启房间灯/关闭房间灯：修改为您的照明开关实体
• 开启小夜灯/关闭小夜灯：修改为您的小夜灯实体

光照阈值

在环境光亮度节点中调整ifState值来修改触发光照阈值（当前为5lux）
在环境光照度二值化节点中调整比较值来区分环境光的亮暗（当前为1lux，需比环境光亮度节点中的ifState小）

故障排除

1. 传感器无响应：检查Home Assistant中传感器实体状态是否正常
2. 灯光不自动开关：确认灯光自动控制开关辅助元素处于开启状态
3. 时间触发不准：检查Node-RED服务器时区设置

如遇到问题，请检查：

• Home Assistant与Node-RED连接状态
• 所有传感器实体ID是否正确配置
• 时间相关节点的时区设置

此流程为智能家居自动化提供了一个完整的灯光控制解决方案，可根据实际需求进行进一步定制和扩展。

---