Sensor jarak efektif murah untuk mendeteksi orang?

8

Saya sedang membangun perangkat kecil yang akan dipasang di langit-langit (bersama dengan banyak yang identik lainnya), menghadap ke bawah. Saya ingin mendeteksi ketika seseorang berjalan di bawahnya. Karena kendala sistem saya, sensor harus:

  • Murah - seluruh perangkat perlu biaya sekitar $ 5, jadi saya lebih suka tidak menghabiskan lebih dari sekitar $ 1 pada sensor.
  • Ringkas - seluruh perangkat berdiameter sekitar 3cm, sehingga sensor harus jauh lebih kecil dari itu.
  • Jarak yang masuk akal - ketika seseorang berdiri di bawah perangkat, kepala mereka mungkin berjarak 50 cm - 1 meter.

Sensornya tidak harus cepat - beberapa cek per detik sudah cukup.

Cukup murah mengesampingkan pirometer IR pasif, dan mengesampingkan transponder ultrasonik yang ringkas dan murah. Saya mencoba detektor eletrostatik, tetapi meskipun ia berhasil mendeteksi benda-benda plastik yang terisi daya, ia tidak merespons seseorang yang berdiri di lantai kayu sama sekali.

Sejauh ini, pilihan terbaik tampaknya IR LED sebagai fotodioda (saya mencoba fototransistor sebenarnya, tetapi anehnya mendapat sinyal yang lebih buruk daripada LED). Dengan menggunakan pengaturan dengan satu IR pemancar LED, dan LED bias terbalik lainnya terhubung ke analog Arduino, saya dapat melihat pengembalian berguna yang mencerminkan tangan saya pada apa pun hingga setengah meter. Meskipun ini dapat digunakan, ini tepat di ujung kisaran, dan saya khawatir ini mungkin tidak berfungsi dalam sistem yang sudah selesai. Itu memang memiliki keuntungan besar bahwa saya dapat menempatkan hanya satu LED di setiap papan, dan menggunakan satu papan dalam mode penginderaan sementara yang lain memberikan pencahayaan.

Adakah yang bisa menyarankan opsi yang lebih baik untuk deteksi kedekatan, atau penyempurnaan terhadap opsi IR aktif untuk memperluas jangkauannya?

led sensor infrared proximity-sensor Nick Johnson
sumber
Lihat futurlec.com/PIR_Sensors.shtml untuk beberapa komponen PIR yang harganya bagus.
Russell McMahon
@Russell Terima kasih, tapi mereka masih setidaknya dua kali lipat anggaran saya per sensor.
Nick Johnson
Anda mengatakan total anggaran $ 5 - apa yang dicakup oleh itu? Kontrol elektronik dan sensor PCB bisa di bawah $ 1. Apa lagi yang ada di setiap unit dan apa yang mereka lakukan?
Russell McMahon
@Russell PCB (sekitar $ 1), mikrokontroler (sekitar $ 2 untuk ATTiny45), LED ($ 0,3 - $ 1 tergantung pada bagian), kabel untuk menghubungkannya ke perangkat tetangga (~ $ 1, mungkin kurang dalam jumlah), dan misc komponen pasif ($ 0,1-ish).
Nick Johnson
ATTiny45 - dalam stok Digikey. $ 2,20 / 1. $ 1,38 / 25. $ 1,23 / 100. Mengetahui seluruh spek dan apa yang dibutuhkan prosesor yang lebih murah mungkin akan mungkin. Seluruh proyek yang didekripsi hampir pasti dapat dilakukan dengan harga $ 5 untuk bahan-bahan hingga $ 2 untuk sensor. ATTiny25 mungkin OK $ 1,89 / $ 1,19 / 1,05 volume seperti di atas. Ada bagian yang lebih murah yang mungkin cocok untuk Anda. Apa spesifikasi totalnya? Volume apa?
Russell McMahon

Jawaban:

5

Dari penjelasan Anda dan pertanyaan lain, tampaknya Anda menghubungkan LED IR Anda langsung ke input ADC. Saya tidak berpikir ini akan bekerja dengan baik di kejauhan, input ADC mungkin akan memiliki impedansi yang cukup rendah yang akan melemahkan sinyal Anda. Fotodioda memiliki impedansi yang sangat besar sehingga Anda memerlukan penguat transimpedansi untuk mengubah arus menjadi tegangan.
Saya akan menggunakan sesuatu yang dirancang untuk merasakan daripada memancarkan, seperti fotodioda atau fototransistor IR Anda (jika itu tidak berhasil maka Anda mungkin tidak menggunakannya dengan benar), dan masukkan ini ke dalam opamp, kemudian ke ADC.
Dalam catatan aplikasi yang Anda tautkan, ada banyak contoh sirkuit, yang semuanya melibatkan transistor atau opamp untuk memperkuat / menyangga sinyal. Coba salah satunya dan lihat bagaimana kinerjanya.

Oli Glaser
sumber
Saya benar-benar mencoba untuk mengurangi jumlah komponen dan biaya, dan menggunakan perangkat yang sama secara bergantian untuk merasakan dan memancarkan sepertinya cara yang baik untuk melakukan itu. Tidak semua rangkaian sampel melibatkan opamp, dan tegangan yang saya lihat pada AVR berada dalam kisaran yang dapat digunakan tanpa satu - Saya hanya mencoba mencari tahu apa yang paling berhasil.
Nick Johnson
Sirkuit sampel mana yang Anda lihat? Semua yang saya lihat melibatkan transistor atau opamp. Saya pikir itu mungkin cukup rapuh tanpa satu pada jarak yang wajar, karena irradiansi akan sebanding dengan jarak kuadrat dan 20 Meg yang digunakan dapat menyebabkan masalah. Jika Anda mencoba untuk menjaga komponen menghitung mundur maka saya akan menggunakan fototransistor, itu harus jauh lebih sensitif. Saya mengerti keinginan untuk menekan biaya, tetapi $ 0,02 untuk transistor jellybean sepertinya layak untuk memastikan semuanya berjalan sebagaimana mestinya.
Oli Glaser
2A, yang sebenarnya merupakan 'rangkaian fundamental', tetapi seperti yang telah saya amati, rentang tegangan masuk akal. Irradiansi akan sebanding dengan jarak yang dikuadratkan bahkan dengan op-amp, dan saya pikir perbedaan antara itu dan tingkat latar belakang mungkin tidak mungkin untuk mengukur lebih dari 50cm, tetapi saya akan mencoba op-amp. Sayangnya, fototransistor IR lebih dari $ 0,5 daripada $ 0,02.
Nick Johnson
Melihat datasheet mikrokontroler yang saya pilih (ATTiny45), sebenarnya sudah mendukung 20x gain pada diferensial ADC, jadi semoga saya bisa melewatkan opamp eksternal, jika saya hanya tahu parameter yang tepat untuk bagian resistor dari pembagi tegangan - yang mana Saya masih dalam kegelapan, dan masih terdengar seperti eksperimen adalah satu-satunya solusi nyata.
Nick Johnson
Jadi, saya mencoba opamp dengan rangkaian 6A dari appnote - dengan resistor 10M itu sebenarnya kurang sensitif daripada pembagi tegangan 10M sederhana.
Nick Johnson
5

IR

(1) LED digunakan untuk mencuci area dari atas dengan IR termodulasi dengan detektor IR termurah yang cocok untuk Anda. (LED, fotodioda, ...)

(2) JIKA Anda dapat memberikan penghasil emisi di lantai atas menghadap ke atas, Anda dapat menggunakan gangguan balok dengan sensor di atas. Emitter IR dapat dengan mudah sangat tidak terlihat (filter IR dapat berwarna hitam dan buram ke cahaya tampak.) Emitor harus dapat dibuat "berjalan" tahan terhadap kerusakan.

(3) Emitter di atas dengan reflektor lantai - tidak perlu terlihat reflektif. Lebih rentan terkena kerusakan daripada penghasil emisi tingkat rendah.

(4) Alibaba India memiliki papan sensor IR aktif di Rs157 = ~~~ $ US3. Ini seluruh PCB dan volumenya tidak diketahui. Memberi gambaran tentang urutan bawah biaya untuk unit yang selesai.

(5) Kapasitif mungkin dapat dibuat bekerja pada kisaran Anda.

Philips PCF8883 terdengar menjanjikan , dengan harga Digikey pada $ 1,08 / 2500 atau $ 2,80 / 1 .

Jika Anda dapat memasang pelat sensor di lantai dan bukan di atas target, maka penginderaan kapasitif harus sangat sesuai.

Banyak sirkuit sensor kapasitif dari variabel yang pantas di sini melalui gambar Google

Beberapa komponen sensor PIR berharga murah

Pasangan sensor ultrasonik Mulai dari $ US2.90 / pair 1's, $ US2.30 / 100's.

Russell McMahon
sumber
Terima kasih atas sarannya. Ide 1 kurang lebih adalah apa yang saya pikirkan sebagai opsi utama saya, hanya saya yang bisa menggunakan IR LED sebagai sensor dan detektor; satu modul memancarkan sementara yang lain mendeteksi. Saya lebih suka tidak membutuhkan penempatan dan menyalakan apa pun di lantai. Saya telah melihat sensor piroelektrik semurah $ 1 di Aliexpress, tetapi mereka cenderung sudut yang terlalu lebar, serta membutuhkan sirkuit antarmuka.
Nick Johnson
0

Anda dapat menggunakan cahaya dan photoresistor. Yang akan termurah.Tetapi photoresistor sensitif terhadap semua lampu. Idenya adalah bahwa cahaya akan dipantulkan oleh tanah dan diukur oleh ldr. Jika ada kendala nilai membaca tidak akan sama : jadi deteksi. Tapi ldr seperti yang saya katakan sensitif sehingga di mana itu digunakan adalah penting

tikar
sumber