Skip to main content

Intelligens otthon energiahatékony IoT radarérzékelőkkel

Megjelent: 2024. június 21.

Okosotthon radarérzékelők IoT bevezető kép logovalA radartechnológia és az IoT-érzékelők kombinálásával az intelligens otthon nemcsak biztonságosabbá és kényelmesebbé, hanem energiahatékonyabbá is válik.

 

Az intelligens otthoni alkalmazások és a csatlakoztatott eszközök száma gyorsan növekszik – ami nem meglepő, hiszen kényelmesebbé teszik a mindennapi életet. A Statista (www.statista.com) becslése szerint világszerte már mintegy 350 millió okosotthon létezik – és ez a szám folyamatosan növekszik. A hátrány a magas energiafogyasztás, aminek az oka, hogy sok eszköz állandóan aktív vagy készenléti üzemmódban van, hogy mindig készen álljon a használatra.

 

     
 

A radarérzékelők előnyei

• Kompaktak, így lehetővé teszik a viszonylag kis méretű IoT-rendszerek fejlesztését.

• Robusztusak, és számos környezeti és éghajlati körülmény között működnek. Működésüket még a hőmérséklet-ingadozás vagy a fényviszonyok sem befolyásolják jelentősen.

• Magas frekvencián (24 vagy 60 GHz) bocsátanak ki rádiófrekvenciás jeleket, amelyek a legtöbb anyagon (pl. műanyagon, üvegen és fán) áthatolnak. Ennek eredményeképpen pontos leolvasást biztosítanak még a falak vagy akadályok mögötti tárgyak esetében is, és elrejthetők a termékburkolatok vagy csomagolások alatt.

• Nagy mérési érzékenységet kínálnak, képesek például a nagyon kis mozgások érzékelésére. Ez azt jelenti, hogy létfontosságú adatok rögzítésére használhatók.

• Viszonylag kevés energiát fogyasztanak, ami lehetővé teszi az energiahatékony IoT-alkalmazásokat. Az akkumulátoros eszközök nagyon hosszú ideig működhetnek egyetlen elemmel.

 
     

  

Okosotthon radarérzékelők IoT bevezető kép

 

Készenléti helyett mélyalvó üzemmód

Gyakran olyan készülékek is készenléti üzemmódban vannak, amelyeknél ez nem lenne szükséges. Amikor például a lakók nincsenek otthon, a termosztátokat, az intelligens hangszórókat és a digitális asszisztenseket mélyalvó üzemmódba lehetne helyezni az energiafogyasztás csökkentése érdekében. A potenciális megtakarítás néhány wattól több mint 100 wattig terjedhet. Az eszközök számától és a mélyalvó üzemmódban töltött időtől függően azonban a megtakarítás gyorsan összeadódhat. Egy számítási példa azt mutatja: háztartásonként öt intelligens eszközzel naponta átlagosan 0,5 kWh takarítható meg – ami 300 millió háztartás esetében évi 55 TWh megtakarítást jelent.
Sok eszköz azonban nem rendelkezik energiatakarékos funkciókkal, például alvó üzemmóddal, vagy a felhasználók kikapcsolják azokat, mert kényelmetlen a használatuk. Ennek az a magyarázata, hogy a mélyalvó üzemmód széles körű alkalmazási funkcionalitással kombinálva gyakran túl hosszú indítási és várakozási időt eredményez a felhasználó számára.

 

Energiahatékonyság a radartechnológiának és az IoT-érzékelőknek köszönhetően

Hogyan kombinálható a könnyű használat az intelligenciával és az energiahatékonysággal? A radartechnológia és az IoT-érzékelők kombinációja új lehetőségeket nyit meg. Például egy intelligens otthoni eszközbe integrált radarérzékelőt lehet alkalmazni az emberek jelenlétének érzékelésére, s ha nincsenek jelenlétre utaló impulzusok, az okoseszköz automatikusan mélyalvó üzemmódba kapcsol. Az érzékelőtől és a kialakítástól függően a radarmodul mindössze néhány milliwattot fogyaszt, és a maximális fogyasztási szintje mindössze 0,1 W, ami jóval alacsonyabb, mint sok elektronikus eszköz bekapcsolt vagy normál készenléti üzemmódjának energiaigénye.

 

Okosotthon radarérzékelők 1ábra

1. ábra Az okosotthonok érzékelőinek növekvő száma az energia­fogyasztást is növeli


A radartechnológia előnyeit más (pl. infravörös) érzékelőkkel szemben egy szellőztető rendszer példáján is láthatjuk. A leghatékonyabban akkor működik, ha hőmérséklet- és CO2-érzékelőkkel kombináljuk, és a rendszer csak akkor lép működésbe, ha szükséges – azaz, ha valaki jelen van, ha a CO2-szint túl magas, vagy ha a hőmérséklet meghaladja az előre beállított határértéket. Más érzékelőkkel ellentétben a radar nemcsak azt érzékeli, hogy vannak-e emberek, hanem azt is, hogy hányan és hol vannak (milyen távolságban az érzékelőtől). Ez lehetővé teszi, hogy az érzékelő optimálisan beállítsa a légkondicionáló rendszer légáramlását.

 

A 24 és 60 GHz-es radarok az alkalmazások széles körét teszik lehetővé

Az Infineon Technologies a radareszközök változatos portfólióját kínálja számos alkalmazáshoz. A termékek többek között lehetővé teszik a pontos mozgás- és jelenlét-érzékelést az intelligens világítási rendszerek számára, a gesztusfelismerést az intuitív ember-gép interfészekhez az intelligens otthoni eszközökben, a létfontosságú adatok érintés nélküli rögzítését az egészséget felügyelő rendszerekben, valamint a fejlett tárgyszegmentálást és -követést az ipari folyamatok optimalizálásához.
A 24 GHz-es radarcsalád nagy rugalmasságot nyújt a rendszertervezésben, és a felhasználási esetek széles körét lefedi: használható a mozgás és az irány, valamint egy és több célpont sebességének, érkezési szögének és helyzetének meghatározására.
Az Infineon portfóliójában a nagyobb sávszélességet és nagyobb pontosságot igénylő alkalmazásokhoz olcsó és kompakt 60 GHz-es radarok tartoznak, alacsony energiafogyasztással (2. ábra).

 

Okosotthon radarérzékelők portfólió áttekintése 2ábra

2. ábra A 60 GHz-es radarportfólió áttekintése


A 60 GHz-es radarérzékelők az olyan alkalmazások mellett, mint a megfigyelő, világítási és intelligens otthoni eszközökben alkalmazott rövid távú lokalizáció a fogyasztói elektronikában, egészségügyi forgatókönyvekben, vezetőtámogató rendszerekben és ipari alkalmazásokban létfontosságú adatgyűjtésre is használhatók. Minden 60 GHz-es IoT-radarérzékelő méretoptimalizált, és a tokban antennák is találhatók.
A BGT60TR13C modell például egy adó- és három vevőantennával rendelkezik. Az L-alakú antennaelrendezés lehetővé teszi a vízszintes és függőleges szögmérést, míg a rendkívül nagy pontosság a milliméter alatti tartományban történő mozgásérzékelést. A radarérzékelőt például a szórakoztatóelektronikában adatgyűjtésre használják.
A BGT60LTR11AIP egy 60 GHz-es Doppler-radarérzékelő integrált adó- és vevőantennával, valamint integrált mozgás- és irányérzékelővel. Többféle üzemmódot támogat, köztük egy teljesen autonóm üzemmódot, amely nem igényel szoftver- vagy hardvertervezést. Autonóm üzemmódban a radar akár hét méteres távolságból is képes érzékelni egy embert, kevesebb mint 5 mW fogyasztás mellett. Ez teszi a radarérzékelőt ideális mozgásérzékelővé, például intelligens világítás- vagy klímavezérlésben, automatikus ajtónyitásban vagy érintésmentes kapcsolókban, valamint intelligens biztonsági és riasztórendszerekben, beleértve az IP-kamerákat is.
A BGT60UTR11AIP a BGT60 család legújabb tagja, amely a mindössze 4,05 × 4,05 mm-es méretével a legkisebb és legkompaktabb radar a piacon. Igényes alkalmazásokhoz tervezték, ennek megfelelően a frekvenciamodulált folyamatos hullámú radartechnológia érzékenységével és megbízhatóságával rendelkezik.

 

Okosotthon radarérzékelők kiegészítő fejlesztőkészletek 3ábra

3. ábra A radarokat kiegészítő fejlesztőkészletek: 24 GHz-es demó Distance2goL (balra), demó BGT60TR13C MMIC (középen) és 60 GHz-es csatlakoztatott érzékelőkészlet (jobbra)


Az Infineon a fejlesztést beágyazott és PC-alapú kiértékelésre szolgáló fejlesztőkészletekkel támogatja, beleértve az algoritmusfejlesztéshez, prototípusok készítéséhez és beágyazott megvalósításhoz szükséges átfogó szoftverfejlesztő készleteket (SDK-kat) és példákat.

Szerzők: Vidya Sriram – vállalati termékmenedzser, Analóg és érzékelők, Rutronik
Okan Kamil Sen – szenzorrendszerek és IoT FAE, Infineon Technologies

 

Rutronik Magyarország Kft.
1117 Budapest, Alíz utca 1.
Tel.: +36 1 231 3349
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

 

#018ed3