模擬: 接近傳感在推動新興市場發(fā)展方面的作用

在音頻波束成形和外科手術(shù)機(jī)器人等新興市場中，接近傳感器實(shí)現(xiàn)了自主性和自動化、安全操作以及高能效。

接近傳感器在系統(tǒng)設(shè)計中非常普遍，因此不太經(jīng)常遇到“是否需要接近傳感器”這一問題，而更常見的是哪種類型能滿足設(shè)計目標(biāo)。在開發(fā)新技術(shù)時，合適的解決方案并不總是很直觀。其中，考慮規(guī)格十分重要，尤其是終端設(shè)備特性，以此來確定系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該采用哪種傳感技術(shù)。

自主性和自動化

人數(shù)統(tǒng)計、跌倒檢測和避障是接近傳感器的主要用例。人數(shù)統(tǒng)計顛覆了零售分析，無需攝像頭即可測量店鋪的客流量并減輕客戶的隱私顧慮。掃地機(jī)器人可以檢測自身環(huán)境以避免從樓梯上摔下來，而具有避障功能的無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)可以在樹木周圍穿梭，并在 50 米的范圍內(nèi)避開電線和其他障礙物。

對于需要自主性和自動化的應(yīng)用，兩個重要的因素是距離和視場，但這兩者之間需要權(quán)衡。更寬的視場通常意味著更短的傳感距離，這對于檢測有人接近可視門鈴等行為非常有用。反之亦然；更窄的視場通常意味著更長的傳感距離，這對于需要及時減速以便安全著陸的無人機(jī)等應(yīng)用大有裨益。不同的接近傳感模式將決定距離和視場。射頻 (RF) 波（雷達(dá)）的檢測距離為 0.04 米至 100 米以上，視場為 160 度，而近紅外波長（光學(xué)飛行時間 (ToF)）的檢測距離為 0.01 米至 20 米，視場為 0.15 度至 120 度。

鑒于新興的自主性和自動化應(yīng)用在檢測距離和視場要求方面的差異，德州儀器 (TI) 接近傳感器解決方案可提供一系列選項。使用 IWR6843 毫米波 (mmWave) 傳感器時，傳感距離可超過 100 米；使用 OPT3101 模擬前端時，視場可高達(dá) 120 度。

安全運(yùn)行

接近傳感器集自主性和自動化于一身，可實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。在高級駕駛輔助系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人等應(yīng)用中，接近傳感器可為非接觸式操作提供自適應(yīng)和預(yù)測性安全措施。根據(jù)國際電工委員會 61496-5 標(biāo)準(zhǔn)，此類傳感器可以監(jiān)控工廠的高風(fēng)險區(qū)域和盲點(diǎn)，或者在車輛撞到行人之前發(fā)出信號，讓車輛停下來。TI 的 77GHz AWR2544 雷達(dá)傳感器可實(shí)現(xiàn) 200 米或更遠(yuǎn)的探測距離，具有更高的距離分辨率，可改善角雷達(dá)應(yīng)用的性能，從而幫助提高車輛安全性。

測量速度和傳感分辨率在快速移動的裝配線或外科手術(shù)等場景中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。表 1 重點(diǎn)介紹了接近傳感解決方案之間的一些差異，以及它們在各種環(huán)境條件下的性能。

表 1：接近傳感解決方案的性能

能效

音頻波束成形是接近傳感器推動的一種趨勢，可讓電視、條形音箱、智能揚(yáng)聲器和類似應(yīng)用將音頻引導(dǎo)至 6 米至 8 米距離內(nèi)的人，通過出色音效改善用戶體驗。同樣，在采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中實(shí)施我們的 IWRL6432 毫米波雷達(dá)傳感器有助于將空氣引向人，從而降低能耗。這些智能轉(zhuǎn)向方法是通過監(jiān)控多個區(qū)域以定位存在以及跟蹤每個區(qū)域的移動等功能實(shí)現(xiàn)的。具體而言，60GHz 雷達(dá)傳感器具有更短的波長和更多的發(fā)射和接收天線，可以準(zhǔn)確檢測房間內(nèi)四人或更多人的存在、運(yùn)動和位置。

接近傳感器通過利用人體存在檢測來節(jié)省能源，有助于推動可持續(xù)建筑設(shè)計的進(jìn)步?？梢曢T鈴、信息亭和自動門等應(yīng)用可以處于低功耗模式并等待檢測到后采取行動。系統(tǒng)可處于低功耗模式是提高能效的有效方法，這對于電池供電型系統(tǒng)尤為重要。

結(jié)語

每種特定的傳感解決方案都有其獨(dú)特之處。例如，德州儀器的 IWR6843 和IWRL6432 雷達(dá)解決方案可在 100 米距離內(nèi)實(shí)現(xiàn) 4D（3D 和速度）檢測，分辨率為 4 厘米，并且能夠在單個傳感器中集成新型架構(gòu)射頻和微控制器，從而根據(jù)檢測做出決策。TI 的雷達(dá)器件還能穿透石膏板和塑料等非金屬材料，因此出于美觀考慮可以隱藏傳感器。我們的 OPT3101 模擬前端高度可定制，包括多目標(biāo)和多通道功能，不僅可以確定目標(biāo)的距離，還可以確定目標(biāo)的方向。

一個擁有接近傳感器的世界，不僅更加智能和高效，對用戶也更加友好。當(dāng)您每天早上走進(jìn)廚房時，咖啡機(jī)可以啟動沖泡流程，或者當(dāng)您離開時，您的筆記本電腦屏幕可以進(jìn)入隱私模式。通過低成本、電池供電的應(yīng)用，手勢檢測在每個家庭都能得以實(shí)現(xiàn)。選擇合適的接近傳感器對于推動新市場的發(fā)展至關(guān)重要，同時有助于我們構(gòu)想持續(xù)創(chuàng)新的世界。