模擬: 接近傳感在推動(dòng)新興市場(chǎng)發(fā)展方面的作用

在音頻波束成形和外科手術(shù)機器人等新興市場(chǎng)中，接近傳感器實(shí)現了自主性和自動(dòng)化、安全操作以及高能效。

接近傳感器在系統設計中非常普遍，因此不太經(jīng)常遇到“是否需要接近傳感器”這一問(wèn)題，而更常見(jiàn)的是哪種類(lèi)型能滿(mǎn)足設計目標。在開(kāi)發(fā)新技術(shù)時(shí)，合適的解決方案并不總是很直觀(guān)。其中，考慮規格十分重要，尤其是終端設備特性，以此來(lái)確定系統設計應該采用哪種傳感技術(shù)。

自主性和自動(dòng)化

人數統計、跌倒檢測和避障是接近傳感器的主要用例。人數統計顛覆了零售分析，無(wú)需攝像頭即可測量店鋪的客流量并減輕客戶(hù)的隱私顧慮。掃地機器人可以檢測自身環(huán)境以避免從樓梯上摔下來(lái)，而具有避障功能的無(wú)人機導航系統可以在樹(shù)木周?chē)┧?，并? 50 米的范圍內避開(kāi)電線(xiàn)和其他障礙物。

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

鑒于新興的自主性和自動(dòng)化應用在檢測距離和視場(chǎng)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(shí)，傳感距離可超過(guò) 100 米；使用 OPT3101 模擬前端時(shí)，視場(chǎng)可高達 120 度。

安全運行

接近傳感器集自主性和自動(dòng)化于一身，可實(shí)現安全運行。在高級駕駛輔助系統和工業(yè)機器人等應用中，接近傳感器可為非接觸式操作提供自適應和預測性安全措施。根據國際電工委員會(huì ) 61496-5 標準，此類(lèi)傳感器可以監控工廠(chǎng)的高風(fēng)險區域和盲點(diǎn)，或者在車(chē)輛撞到行人之前發(fā)出信號，讓車(chē)輛停下來(lái)。TI 的 77GHz AWR2544 雷達傳感器可實(shí)現 200 米或更遠的探測距離，具有更高的距離分辨率，可改善角雷達應用的性能，從而幫助提高車(chē)輛安全性。

測量速度和傳感分辨率在快速移動(dòng)的裝配線(xiàn)或外科手術(shù)等場(chǎng)景中發(fā)揮著(zhù)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(dòng)的一種趨勢，可讓電視、條形音箱、智能揚聲器和類(lèi)似應用將音頻引導至 6 米至 8 米距離內的人，通過(guò)出色音效改善用戶(hù)體驗。同樣，在采暖、通風(fēng)和空調系統中實(shí)施我們的 IWRL6432 毫米波雷達傳感器有助于將空氣引向人，從而降低能耗。這些智能轉向方法是通過(guò)監控多個(gè)區域以定位存在以及跟蹤每個(gè)區域的移動(dòng)等功能實(shí)現的。具體而言，60GHz 雷達傳感器具有更短的波長(cháng)和更多的發(fā)射和接收天線(xiàn)，可以準確檢測房間內四人或更多人的存在、運動(dòng)和位置。

接近傳感器通過(guò)利用人體存在檢測來(lái)節省能源，有助于推動(dòng)可持續建筑設計的進(jìn)步?？梢曢T(mén)鈴、信息亭和自動(dòng)門(mén)等應用可以處于低功耗模式并等待檢測到后采取行動(dòng)。系統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尤為重要。

結語(yǔ)

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

一個(gè)擁有接近傳感器的世界，不僅更加智能和高效，對用戶(hù)也更加友好。當您每天早上走進(jìn)廚房時(shí)，咖啡機可以啟動(dòng)沖泡流程，或者當您離開(kāi)時(shí)，您的筆記本電腦屏幕可以進(jìn)入隱私模式。通過(guò)低成本、電池供電的應用，手勢檢測在每個(gè)家庭都能得以實(shí)現。選擇合適的接近傳感器對于推動(dòng)新市場(chǎng)的發(fā)展至關(guān)重要，同時(shí)有助于我們構想持續創(chuàng )新的世界。