Радар сензори милиметарског таласа побољшавају аутоматизацију зграде и фабрике

Камера и Радар за задно (обратно) виждане с дисплей и паркинг сензор за паркиране от 4Sales.bg (Јули 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Пошто се изграде и / или поново монтирају нове зграде и фабрике, сензори ммВаве могу додати побољшане и нове могућности које нису претходно могуће

БИ КЕЕГАН ГАРЦИА, директор маркетинга
Текас Инструментс ммВаве Сенсорс Бусинесс
ввв.ти.цом

Инжењери и архитекти који пројектују нове пословне зграде и фабрике све више траже побољшане сензоре за примену различитих сигурносних и сигурносних карактеристика које штеде енергију. Ови сензори се користе за откривање кретања и локације људи у пословним зградама, као и робота или других машина у фабрикама. Вишеструки типови сензора су коришћени са неким успехом у ранијим дизајном, али дизајнери сада откривају сензоре милиметарског таласа (ммВаве). Јединствени чипови радне јединице са једним чипом од ниских трошкова могу деловати као сензори и нуде многе предности које нису могуће са другим сензорима. Пошто се нови објекти и фабрике изграде и / или поново уграђују, сензори ммВаве могу додати побољшане и нове могућности које нису раније биле могуће.

Примарне апликације
Главна вредност откривања и праћења људи је очување енергије. У зградама са пуно радника, локација и густина људи варирају с времена на време. Има смисла подешавати грејање, климатизацију и освјетљење на основу људског окружења. Ако су људи присутни, оптимална количина грејања или хлађења и освјетљења може се осигурати како би се одржала продуктивност. Ако ниједан људи није присутан, хлађење и грејање се могу знатно смањити и освјетљење је искључено, што резултира великом уштедом енергије.

Сигурносни системи се такође могу побољшати аутоматским надзором. Локација, бројање и праћење људи су суштински потребни подаци за заштиту неких простора и како би се обезбедило да се врата и капије контролишу како би одговарали жељеном сигурносном протоколу.

Сигурност је још једна употреба детекције близине, нарочито у фабрикама у којима покретни роботи и друге машине могу представљати пријетњу људима. Сензор покрета уз одговарајућа упозорења може знатно смањити ударе. Друге употребе укључују мониторинг саобраћаја на раскрсницама и паркирним мјестима, као и сензацију течности или течности у резервоарима.

Успех свих ових апликација зависи од поузданости и тачности откривања и праћења људи. Сензори ммВаве могу да пруже само то.

Анкета сензора
Обезбеђивање оптималног грејања, климатизације и освјетљења у пословној згради или фабрици може резултирати уштедом у пословном буџету. На примјер, мијењање температуре и искључивање свјетла ако ниједан станар није у просторији обезбеђује значајне уштеде енергије. Енерги Стар наводи да просечна комерцијална зграда троши 30% енергије коју троши ако не узима у обзир присутност људи. Кључ за постизање нижих трошкова је обезбеђивање прецизне количине околинских услова у право време.

Системи за изградњу и фабричку аутоматизацију ослањају се на сензоре свих врста да прате широк спектар физичких карактеристика. Неки примери укључују сензоре температуре, влаге и сензора амбијенталног осветљења, као и детекторе дима. Остали сензори су магнетни детектори за праћење прозора и врата и детектори угљен-моноксида и других отровних гасова или прашине и полена. Сви ови сензори шаљу сигнале као повратне информације централним контролним системима који управљају системима за грејање и климатизацију (ХВАЦ) и системима осветљења. Комфор и продуктивност запослених повећавају се уз одговарајућу температуру и услове освјетљења.

Битан фактор је процес праћења који одређује колико људи и где су људи у згради. Потребни су посебни сензори за откривање и бројање људи. За ову сврху користе се сензори приближавања или детектори.

Један популаран детектор близине је пасивни инфрацрвени (ПИР) сензор. Он открива топлоту тела и шаље сигнал управљачу ради акције. Једноставни ПИР детектори, попут оног на слици 1, имају једну широку област покривености без способности дискриминације, осим грубих кретања. Још софистицирани ИР детектори користе вишеструке ИР ласере или ЛЕД осветљење подручја како би креирали 3Д сцену која може бити снимљена помоћу ИР детектора. Дигитализована сцена се затим анализира у софтверу како би се одредио број особа.

Слика 1: Основни пасивни инфрацрвени детектор као што је овај покрива велики простор, али не може разликовати детаље.

Сличне опције су доступне са ултразвучним сензорима или видео камерама. Ултразвучни детектори фарбају област високог фреквенције у распону од 40 кХз до 80 кХз и опорављају рефлексије које се могу анализирати у софтверу за откривање људи. Видео камере постају све присутније и могу да обављају сличну функцију са софтвером за визуелну визију, али наилазе на забринутост због приватности.

Сви сензори који рачунају људе су корисни на неки начин, али често не пружају тачност у одређивању броја присутних људи и других финијих детаља. Људски покрет такође је тешко заробити. За неке апликације су потребни прецизније сензори близине.

Радарски сензори
Вероватно мислите на радар као на технологију која се користи у навигацији и сигурности у авиону и бродовима или као компоненти у новијим напредним системима за помоћ возачу (АДАС) који се користе у возилима за адаптивну темпомату и аутоматско кочење. Ипак, радар се сада показује супериорним типом сензора у пребројавању људи и одређивању њихове локације и кретања захваљујући интеграцији интелигентне обраде и мањој амбалажи у облику фактора. Радарски сензор може лако одредити број људи који заседају конференцијску салу као што је приказан на слици 2 . Доступни су и примењују се на ову апликацију ниско-трошковни ЦМОС једносмјерни чипови.

Слика 2: Типичан пословни простор, попут сала за састанке, може бити покривен једним радарским сензором и може тачно да броји број путника на столу.

Један тип радарског уређаја је фреквентно модулирани континуални талас (ФМЦВ) који ради у распону од 76 ГХз до 81 ГХз. Најбољи начин размишљања о радарском систему са једним чипом јесте гледање као само још један тип сензора. Као што се испоставило, радари мВаве су необично добри при детекцији објеката, детектовању покрета и мерењу удаљености од откривених објеката.

Подсетимо се да се радар користи за мерење удаљености, смера (угао) и брзине. Радари у полицијској брзини и пиштољи за брзу бејзболу су добри примери. Он-цхип предајник (ТКС) зрачи сигнал који се затим одрази од удаљеног објекта и враћа на пријемник (РКС) такођер на чипу. Трансмисани ФМЦВ сигнал је линеарна повећана фреквенцијска промена за кратко трајање звану чирп (види слику 3 ). Цхирпс се понављају по жељи.

Слика 3: ФМЦВ сигнал са чирпом има фреквенцију која се линеарно повећава у кратком временском периоду.

Слика 4 приказује поједностављени радарски примопредајник. Фреквенција повратног сигнала се мијеша на пријемнику (РКС) са пренетим фреквенцијама како би се произвела средња фреквенција (ИФ) која се дигитализује. Коришћење ових података са процесорима на чипу мери време транзита и израчунава растојање у односу на познату брзину радио таласа. Локација и угао (азимут) такође се могу детектовати коришћењем високо усмерених антена. ФМ радар вам такође омогућава мерење кретања и брзине. Резултат је веома флексибилан и програмабилан сензор који чини веома прецизан уређај за сензибилисање људи.

Слика 4: Поједностављено приказивање примопредајника једног радног чипа.

Неке од кључних предности радара у поређењу са другим сензорима близине су:

  • Они виде у мраку док видео камере не. На њих не утичу дима или прашина у ваздуху или јака сунчева светлост.
  • Њихова висока фреквенција обезбеђује већу прецизност у рјешавању предмета који су блиско размакнути. Они могу одредити локацију и правац кретања. Вишеструке антене формирају фазне низове са обликовањем снопа како би побољшале тачност пребројавања људи.
  • Они мјере фине степене кретања и брзине. Испитивања ПИР сензора насупрот ммВаве сензора доказују да се радарски сензори могу покупити на фине потезе као што је људско дисање.
  • Они могу открити људе и кретати кроз зидове. Тестови су показали да радарски сензори лако могу продрети у зид или пластичне зидове и пружити тачан број. Међутим, два слоја сувог зида или шперплоче у великој мери отежавају радарски сигнал, што отежава детекцију.

Док радарски сензори ммВаве добро функционишу код бројања људи, имајте на уму да велики део кредита за откривање и дискриминацију објеката иде на софтвер за обраду. Софистицирани алгоритми и ДСП микроконтролери су потребни да би добили најбоље резултате.