Sensori di prossimità economici ed efficaci per rilevare persone?

Sto costruendo un piccolo dispositivo che verrà montato sul soffitto (insieme a molti altri identici), rivolto verso il basso. Vorrei rilevare quando qualcuno ci cammina sotto. A causa dei vincoli del mio sistema, il sensore deve essere:

Economico: l'intero dispositivo deve costare circa $ 5, quindi preferirei non spendere più di circa $ 1 sul sensore.
Compatto: l'intero dispositivo ha un diametro di circa 3 cm, quindi il sensore deve essere significativamente più piccolo di quello.
Raggio ragionevole: quando qualcuno è in piedi sotto il dispositivo, la sua testa può essere di 50 cm - 1 metro di distanza.

Non è necessario che il sensore sia veloce: alcuni controlli al secondo dovrebbero essere sufficienti.

Praticamente economico esclude i pirometri 'IR passivi' e compatto ed economico esclude transponder ad ultrasuoni. Ho provato un rivelatore eletrostatico, ma mentre fa un ottimo lavoro nel rilevare oggetti di plastica carica, non risponde affatto a una persona in piedi su un pavimento di legno.

Finora, l'opzione migliore sembra essere un LED IR come fotodiodo (ho provato un vero fototransistor, ma stranamente ho ottenuto un segnale più scarso rispetto al LED). Usando un'impostazione con un LED che emette IR e un altro LED polarizzato al contrario collegato a un ingresso analogico di Arduino, sono in grado di discernere un utile ritorno che si riflette sulla mia mano fino a mezzo metro. Mentre questo è utilizzabile, è proprio al limite della gamma e sono preoccupato che potrebbe non funzionare nel sistema finito. Ha il grande vantaggio che posso mettere solo un LED su ogni scheda e utilizzare una scheda in modalità di rilevamento mentre un'altra fornisce l'illuminazione.

Qualcuno può suggerire un'opzione migliore per il rilevamento di prossimità o un perfezionamento dell'opzione IR attiva per estenderne il raggio?

— Nick Johnson
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Vedi futurlec.com/PIR_Sensors.shtml per alcuni componenti PIR a buon prezzo.

— Russell McMahon,

@Russell Grazie, ma sono ancora almeno il doppio del mio budget per sensore.

— Nick Johnson,

Dici un budget totale di $ 5 - cosa copre questo? L'elettronica di controllo del sensore e il PCB possono essere inferiori a $ 1. Cos'altro c'è in ogni unità e cosa fanno?

— Russell McMahon,

@Russell Il PCB (circa $ 1), il microcontrollore (circa $ 2 per un ATTiny45), il LED ($ 0,3 - $ 1 a seconda delle parti), il cavo per collegarlo ai dispositivi vicini (~ $ 1, probabilmente meno in quantità) e misc componenti passivi ($ 0,1 ish).

— Nick Johnson,

ATTiny45 - in stock Digikey. $ 2.20 / 1. $ 1.38 / 25. $ 1.23 / 100. Conoscere l'intera specifica e ciò che era richiesto un processore più economico sarebbe probabilmente possibile. L'intero progetto come descritto è quasi certamente fattibile per $ 5 per materiali con un massimo di $ 2 per sensore / i. ATTiny25 probabilmente OK $ 1,89 / $ 1,19 / 1,05 volumi come sopra. Ci sono parti più economiche che probabilmente funzionerebbero per te. Qual è la specifica totale? Quale volume?

— Russell McMahon,

Risposte:

Dalla tua spiegazione e da altre domande, sembra che tu stia collegando il tuo LED IR direttamente all'ingresso ADC. Non penso che funzionerà troppo bene a distanza, l'ingresso ADC avrà probabilmente un'impedenza piuttosto bassa che attenuerà il tuo segnale. I fotodiodi hanno un'impedenza molto grande, quindi è necessario un amplificatore di transimpedenza per convertire la corrente in tensione.
Vorrei usare qualcosa che è progettato per il rilevamento piuttosto che per l'emissione, come un fotodiodo o il tuo fototransistor IR (se non ha funzionato, probabilmente non lo stai usando correttamente), e lo inserisco in un opamp, quindi nell'ADC.
Nella nota dell'app a cui ti colleghi, ci sono molti circuiti di esempio, che coinvolgono tutti un transistor o un opamp per amplificare / bufferizzare il segnale. Prova uno di questi e guarda come si comporta.

— Oli Glaser
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Sto davvero cercando di ridurre il conteggio e il costo dei componenti e utilizzare lo stesso dispositivo alternativamente per rilevare ed emettere mi è sembrato un buon modo per farlo. Non tutti i circuiti di campionamento implicano un opamp, e le tensioni che vedo sull'AVR sono in un intervallo utilizzabile senza uno: sto solo cercando di capire cosa funziona meglio.

— Nick Johnson,

Quale circuito campione stai guardando? Tutti quelli che vedo coinvolgono un transistor o un opamp. Penso che potrebbe essere piuttosto traballante senza uno ad una distanza ragionevole, poiché l'irradiamento sarà proporzionale alla distanza al quadrato e i 20 Meg usati potrebbero causare problemi. Se stai cercando di mantenere il conto alla rovescia dei componenti, allora userei il fototransistor, dovrebbe essere molto più sensibile. Comprendo il desiderio di mantenere bassi i costi, ma $ 0,02 per un transistor jellybean sembrerebbero la pena di garantire che le cose funzionino come dovrebbero.

— Oli Glaser,

2A, che in realtà è un "circuito fondamentale", ma come ho osservato, l'intervallo di tensione è ragionevole. L'irraggiamento sarà proporzionale alla distanza al quadrato anche con un amplificatore operazionale, e penso che la differenza tra esso e i livelli di fondo possa essere impossibile da misurare su circa 50 cm comunque, ma proverò un amplificatore operazionale. Un fototransistor IR è più simile a $ 0,5 che a $ 0,02, sfortunatamente.

— Nick Johnson,

Guardando la scheda tecnica del mio microcontrollore scelto (ATTiny45), in realtà supporta già un guadagno 20x sull'ADC differenziale, quindi spero di poter saltare l'opamp esterno, se conosco solo i parametri giusti per la parte resistore del partitore di tensione - di cui Sono ancora al buio e sembra ancora che la sperimentazione sia l'unica vera soluzione.

— Nick Johnson,

Quindi, ho provato un opamp con circuito 6A dall'appunto - con un resistore da 10M era in realtà meno sensibile del semplice divisore di tensione da 10M.

— Nick Johnson,

(1) LED utilizzati per lavare l'area dall'alto con IR modulato con rilevatori IR più economici che funzionano per te. (A LED, fotodiodo, ...)

(2) SE sei in grado di fornire emettitori a livello del pavimento rivolto verso l'alto, puoi utilizzare l'interruzione del raggio con i sensori sopra. Gli emettitori IR possono essere facilmente invisibili (il filtro IR può essere nero e opaco alla luce visibile.) Gli emettitori dovrebbero poter essere "calpestabili" resistenti ai danni.

(3) Emettitori sopra con catarifrangenti a livello del pavimento: non è necessario che siano visibilmente riflettenti. Più soggetto a danni rispetto agli emettitori di basso livello.

(4) Alibaba India ha schede sensore IR attive a Rs157 = ~~~ $ US3. Questo è intero PCB e volume sconosciuto. Fornisce un'idea del basso ordine di costo per le unità completate.

(5) Il capacitivo può essere in grado di funzionare nel tuo raggio d'azione.

Philips PCF8883 sembra promettente , al prezzo di Digikey a $ 1,08 / 2500 o $ 2,80 / 1 .

Se è possibile installare le piastre del sensore a livello del pavimento anziché sopra gli obiettivi, il rilevamento capacitivo dovrebbe essere molto adatto.

Molti circuiti di sensori capacitivi di merito variabile qui tramite immagini di Google

Alcuni componenti del sensore PIR a buon prezzo

Coppie di sensori ad ultrasuoni Da $ US2,90 / coppia 1, $ US 2,30 / 100.

— Russell McMahon
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Grazie per i suggerimenti L'idea 1 è più o meno quella che sto pensando come la mia opzione principale, solo io posso usare un LED IR sia come sensore che come rivelatore; un modulo emette mentre l'altro rileva. Preferirei non richiedere di posizionare e alimentare nulla a livello del pavimento, però. Ho visto sensori piroelettrici economici come $ 1 su Aliexpress, ma tendono ad essere troppo grandangolari, oltre a richiedere circuiti di interfaccia.

— Nick Johnson,

puoi usare la luce e il fotoresistenza, che saranno i più economici, ma i fotoresistori sono sensibili a tutte le luci. L'idea è che la luce sarà riflessa dal terreno e misurata dal ldr. Se l'ostacolo è il valore letto non sarà lo stesso : così rilevazione. Ma ldr come ho detto è sensibile, quindi dove è usato è importante

— stuoia
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