Günstige effektive Näherungssensoren zur Erkennung von Personen?


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Ich baue ein kleines Gerät, das (zusammen mit vielen anderen identischen) an der Decke montiert wird und nach unten zeigt. Ich würde gerne erkennen, wenn jemand darunter geht. Aufgrund der Einschränkungen meines Systems muss der Sensor sein:

  • Günstig - das gesamte Gerät muss ungefähr 5 US-Dollar kosten, daher würde ich lieber nicht mehr als ungefähr 1 US-Dollar für den Sensor ausgeben.
  • Kompakt - das gesamte Gerät hat einen Durchmesser von ca. 3 cm, daher muss der Sensor deutlich kleiner sein.
  • Angemessene Reichweite - Wenn jemand unter dem Gerät steht, kann sein Kopf 50 cm - 1 Meter entfernt sein.

Der Sensor muss nicht schnell sein - ein paar Überprüfungen pro Sekunde sollten ausreichen.

Billig schließt "passive IR" -Pyrometer so gut wie aus, und kompakte und billige schließen Ultraschalltransponder aus. Ich habe einen eletrostatischen Detektor ausprobiert, aber obwohl er aufgeladene Plastikgegenstände hervorragend erkennt, reagiert er überhaupt nicht auf eine Person, die auf einem Holzboden steht.

Bisher scheint die beste Option eine IR-LED als Fotodiode zu sein (ich habe einen tatsächlichen Fototransistor ausprobiert, aber seltsamerweise ein schlechteres Signal als die LED erhalten). Mit einem Setup mit einer LED, die IR emittiert, und einer anderen LED in Sperrrichtung, die an den Analog-Eingang eines Arduino angeschlossen ist, kann ich eine nützliche Rückgabe erkennen, die von meiner Hand bis zu einem halben Meter reflektiert wird. Dies ist zwar verwendbar, befindet sich jedoch am Rande des Bereichs, und ich befürchte, dass es im fertigen System möglicherweise nicht funktioniert. Es hat den großen Vorteil, dass ich nur eine LED auf jeder Karte platzieren und eine Karte im Erfassungsmodus verwenden kann, während eine andere die Beleuchtung liefert.

Kann jemand eine bessere Option für die Näherungserkennung oder eine Verfeinerung der aktiven IR-Option zur Erweiterung der Reichweite vorschlagen?


Unter futurlec.com/PIR_Sensors.shtml finden Sie einige preisgünstige PIR-Komponenten.
Russell McMahon

@ Russell Danke, aber sie sind immer noch mindestens doppelt so hoch wie mein Budget pro Sensor.
Nick Johnson

Sie sagen, das Gesamtbudget beträgt 5 US-Dollar - was wird dadurch abgedeckt? Sensorsteuerelektronik und Leiterplatte können unter 1 US-Dollar liegen. Was ist noch in jeder Einheit und was machen sie?
Russell McMahon

@Russell Die Leiterplatte (ca. 1 US-Dollar), der Mikrocontroller (ca. 2 US-Dollar für einen ATTiny45), die LED (0,3 bis 1 US-Dollar je nach Teil), das Kabel zum Anschließen an benachbarte Geräte (~ 1 US-Dollar, wahrscheinlich weniger) und vieles mehr passive Komponenten ($ 0.1-ish).
Nick Johnson

ATTiny45 - auf Lager Digikey. 2,20 $ / 1. 1,38 $ / 25. $ 1,23 / 100. Wenn man die gesamte Spezifikation kennt und weiß, was erforderlich ist, ist wahrscheinlich ein billigerer Prozessor möglich. Das gesamte beschriebene Projekt ist mit ziemlicher Sicherheit für 5 USD für Materialien und bis zu 2 USD für Sensoren möglich. ATTiny25 wahrscheinlich OK $ 1,89 / $ 1,19 / 1,05 Volumen wie oben. Es gibt billigere Teile, die wahrscheinlich für Sie funktionieren würden. Was ist die Gesamtspezifikation? Welches Volumen?
Russell McMahon

Antworten:


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Aus Ihrer Erklärung und anderer Frage, es scheint Sie Ihren IR - LED direkt an den ADC - Eingang anschließen. Ich denke nicht, dass dies in einiger Entfernung zu gut funktioniert. Der ADC-Eingang hat wahrscheinlich eine recht niedrige Impedanz, die Ihr Signal dämpft. Fotodioden haben eine sehr große Impedanz, daher benötigen Sie einen Transimpedanzverstärker, um den Strom in Spannung umzuwandeln.
Ich würde etwas verwenden, das eher zum Erfassen als zum Senden gedacht ist, wie eine Fotodiode oder Ihren IR-Fototransistor (wenn es nicht funktioniert hat, verwenden Sie es wahrscheinlich nicht richtig), und dies in einen Operationsverstärker und dann in den ADC einspeisen.
In der App-Notiz, auf die Sie verlinken, gibt es viele Beispielschaltungen, die alle einen Transistor oder einen Operationsverstärker zum Verstärken / Puffern des Signals enthalten. Probieren Sie eines davon aus und sehen Sie, wie es funktioniert.


Ich versuche wirklich, die Anzahl und die Kosten der Komponenten zu reduzieren, und es schien mir eine gute Möglichkeit zu sein, dasselbe Gerät abwechselnd zum Erfassen und Senden zu verwenden. Nicht alle Beispielschaltungen enthalten einen Operationsverstärker, und die Spannungen, die ich am AVR sehe, liegen in einem Bereich, der ohne einen verwendet werden kann. Ich versuche nur herauszufinden, was am besten funktioniert.
Nick Johnson

Welche Beispielschaltung sehen Sie? Alle, die ich sehen kann, beinhalten entweder einen Transistor oder einen Operationsverstärker. Ich denke, dass es ohne einen in angemessener Entfernung ziemlich schuppig sein kann, da die Bestrahlungsstärke proportional zum Quadrat der Entfernung ist und die verwendeten 20 Meg Probleme verursachen können. Wenn Sie versuchen, die Anzahl der Komponenten niedrig zu halten, würde ich den Fototransistor verwenden, er sollte weitaus empfindlicher sein. Ich verstehe den Wunsch, die Kosten niedrig zu halten, aber 0,02 USD für einen Jellybean-Transistor scheinen sich zu lohnen, um sicherzustellen, dass die Dinge so funktionieren, wie sie sollten.
Oli Glaser

2A, die eigentlich eine "Grundschaltung" ist, aber wie ich beobachtet habe, ist der Spannungsbereich angemessen. Die Bestrahlungsstärke ist selbst mit einem Operationsverstärker proportional zur Entfernung im Quadrat, und ich denke, dass der Unterschied zwischen dieser und den Hintergrundpegeln ohnehin nicht über 50 cm gemessen werden kann, aber ich werde einen Operationsverstärker ausprobieren. Ein IR-Fototransistor kostet leider eher 0,5 als 0,02 US-Dollar.
Nick Johnson

Wenn ich mir das Datenblatt meines gewählten Mikrocontrollers (des ATTiny45) anschaue, unterstützt es tatsächlich bereits die 20-fache Verstärkung des Differential-ADC. Hoffentlich kann ich den externen Operationsverstärker überspringen, wenn ich nur die richtigen Parameter für den Widerstandsteil des Spannungsteilers kenne - über welche Ich bin immer noch im Dunkeln und es klingt immer noch so, als wäre Experimentieren die einzige wirkliche Lösung.
Nick Johnson

Also habe ich einen Operationsverstärker mit Schaltung 6A aus der Appnote ausprobiert - mit einem 10M-Widerstand war er tatsächlich weniger empfindlich als der einfache 10M-Spannungsteiler.
Nick Johnson

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IR

(1) LEDs zum Waschen des Bereichs von oben mit moduliertem IR mit den billigsten IR-Detektoren, die für Sie arbeiten. (LED, Fotodiode, ...)

(2) Wenn Sie in der Lage sind, Emitter auf Bodenhöhe nach oben bereitzustellen, können Sie die Strahlunterbrechung mit den darüber liegenden Sensoren verwenden. IR-Strahler können leicht sehr undurchsichtig sein (IR-Filter können schwarz und für sichtbares Licht undurchsichtig sein.) Strahler sollten in der Lage sein, beschädigungsresistent zu werden.

(3) Emitter oben mit bodennahen Reflektoren - müssen nicht sichtbar reflektierend sein. Eher anfällig für Beschädigungen als Emittenten mit niedrigem Füllstand.

(4) Alibaba India verfügt über aktive IR-Sensorplatinen für Rs157 = ~~~ $ US3. Dies ist die gesamte Leiterplatte und das Volumen unbekannt. Gibt eine Vorstellung von der untersten Kostenreihenfolge für fertige Einheiten.


(5) Möglicherweise kann Kapazitiv auf Ihre Reichweite eingestellt werden.

Philips PCF8883 klingt vielversprechend und kostet bei Digikey 1,08 $ / 2500 $ oder 2,80 $ / 1 .

Wenn Sie die Sensorplatten nicht über den Zielen, sondern auf Bodenhöhe installieren können, sollte die kapazitive Erfassung sehr gut geeignet sein.

Viele kapazitive Sensorschaltungen mit variablem Wert hier über Google-Bilder


Einige preisgünstige PIR-Sensorkomponenten


Ultraschall - Sensorpaare von $ US2.90 / pair 1 ist, $ US2.30 / 100 Jahren.


Danke für die Vorschläge. Idee 1 ist mehr oder weniger das, was ich als meine führende Option betrachte. Nur ich kann eine IR-LED sowohl als Sensor als auch als Detektor verwenden. Ein Modul sendet aus, während das andere erkennt. Ich möchte jedoch lieber nichts auf Bodenhöhe platzieren und mit Strom versorgen. Ich habe pyroelektrische Sensoren gesehen, die bei Aliexpress so günstig wie 1 US-Dollar sind, aber sie sind in der Regel zu weitwinklig und erfordern Schnittstellenschaltungen.
Nick Johnson

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Sie können Licht und Fotowiderstand verwenden. Dies ist am billigsten. Fotowiderstände sind jedoch für alle Lichter empfindlich. Die Idee ist, dass das Licht vom Boden reflektiert und vom ldr gemessen wird. Wenn das Hindernis ist, ist der abgelesene Wert nicht der gleiche Aber ldr, wie gesagt, ist empfindlich, also ist es wichtig, wo es verwendet wird

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