Des capteurs de proximité efficaces et bon marché pour détecter les personnes?

Je construis un petit appareil qui sera monté au plafond (avec de nombreux autres identiques), orienté vers le bas. Je voudrais détecter quand quelqu'un marche en dessous. En raison des contraintes de mon système, le capteur doit être:

Pas cher - l'appareil entier doit coûter environ 5 $, donc je préfère ne pas dépenser plus d'environ 1 $ sur le capteur.
Compact - l'ensemble de l'appareil mesure environ 3 cm de diamètre, le capteur doit donc être beaucoup plus petit que cela.
Portée raisonnable - lorsque quelqu'un se tient sous l'appareil, sa tête peut être à 50 cm - 1 mètre de distance.

Le capteur n'a pas besoin d'être rapide - quelques contrôles par seconde devraient suffire.

Bon marché exclut à peu près les pyromètres «IR passifs», et les transpondeurs à ultrasons compacts et bon marché excluent. J'ai essayé un détecteur électrostatique, mais bien qu'il détecte très bien les objets en plastique chargés, il ne répond pas du tout à une personne debout sur un plancher en bois.

Jusqu'à présent, la meilleure option semble être une LED IR comme photodiode (j'ai essayé un phototransistor réel, mais j'ai étrangement obtenu un signal plus faible que la LED). En utilisant une configuration avec une LED émettant des IR et une autre LED polarisée en inverse connectée à l'entrée analogique d'un Arduino, je suis en mesure de discerner un retour utile se reflétant sur ma main à n'importe quoi jusqu'à un demi-mètre. Bien que cela soit utilisable, il est juste au bord de la gamme, et je crains que cela ne fonctionne pas dans le système fini. Cela a l'avantage majeur de pouvoir placer une seule LED sur chaque carte et d'utiliser une carte en mode détection tandis qu'une autre fournit l'éclairage.

Quelqu'un peut-il suggérer une meilleure option pour la détection de proximité ou un raffinement de l'option IR active pour étendre sa portée?

— Nick Johnson
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Voir futurlec.com/PIR_Sensors.shtml pour certains composants PIR à bon prix.

— Russell McMahon

@Russell Merci, mais ils représentent toujours au moins le double de mon budget par capteur.

— Nick Johnson

Vous dites un budget total de 5 $ - qu'est-ce qui est couvert par cela? L'électronique de contrôle du capteur et le PCB peuvent coûter moins de 1 $. Qu'y a-t-il d'autre dans chaque unité et que font-ils?

— Russell McMahon

@Russell Le PCB (environ 1 $), le microcontrôleur (environ 2 $ pour un ATTiny45), la LED (0,3 $ - 1 $ selon les pièces), le câble pour le connecter aux appareils voisins (~ 1 $, probablement moins en quantité) et divers composants passifs (0,1 $-ish).

— Nick Johnson

ATTiny45 - en stock Digikey. 2,20 $ / 1. 1,38 $ / 25. 1,23 $ / 100. Connaître toute la spécification et ce qu'il fallait un processeur moins cher serait probablement possible. L'ensemble du projet tel que décrit est presque certainement faisable pour 5 $ pour les matériaux avec jusqu'à 2 $ pour les capteurs. ATTiny25 probablement OK 1,89 $ / 1,19 $ / 1,05 volumes comme ci-dessus. Il existe des pièces moins chères qui fonctionneraient probablement pour vous. Quelle est la spécification totale? Quel volume?

— Russell McMahon

Réponses:

D'après vos explications et d'autres questions, il semble que vous connectez votre LED IR directement à l'entrée ADC. Je ne pense pas que cela fonctionnera trop bien à distance, l'entrée ADC aura probablement une impédance assez faible qui atténuera votre signal. Les photodiodes ont une très grande impédance, vous avez donc besoin d'un amplificateur à transimpédance pour convertir le courant en tension.
J'utiliserais quelque chose qui est conçu pour détecter plutôt que pour émettre, comme une photodiode ou votre phototransistor IR (si cela ne fonctionnait pas, alors vous ne l'utilisez probablement pas correctement), et l'injecter dans un ampli-op, puis dans l'ADC.
Dans la note d'application à laquelle vous vous connectez, il existe de nombreux exemples de circuits, qui impliquent tous un transistor ou un amplificateur opérationnel pour amplifier / tamponner le signal. Essayez l'une d'entre elles et voyez comment elle fonctionne.

— Oli Glaser
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J'essaie vraiment de réduire le nombre et le coût des composants, et utiliser le même appareil alternativement pour détecter et émettre semblait être un bon moyen de le faire. Tous les exemples de circuits n'impliquent pas un ampli-op, et les tensions que je vois sur l'AVR sont dans une plage qui est utilisable sans un - j'essaie juste de comprendre ce qui fonctionne le mieux.

— Nick Johnson

Quel circuit d'échantillonnage regardez-vous? Tous ceux que je peux voir impliquent un transistor ou un ampli op. Je pense qu'il peut être assez floconneux sans un à une distance raisonnable, car l'irradiance sera proportionnelle à la distance au carré et les 20 Meg utilisés peuvent causer des problèmes. Si vous essayez de réduire le nombre de composants, j'utiliserais le phototransistor, il devrait être beaucoup plus sensible. Je comprends le désir de réduire les coûts, mais 0,02 $ pour un transistor Jellybean semblerait valoir la peine de s'assurer que les choses fonctionnent comme elles le devraient.

— Oli Glaser

2A, qui est en fait un «circuit fondamental», mais comme je l'ai observé, la plage de tension est raisonnable. L'irradiance sera proportionnelle à la distance au carré même avec un ampli-op, et je pense que la différence entre celui-ci et les niveaux de fond peut être impossible à mesurer sur environ 50 cm de toute façon, mais je vais essayer un ampli-op. Un phototransistor IR ressemble plus à 0,5 $ qu'à 0,02 $, malheureusement.

— Nick Johnson

En regardant la fiche technique de mon microcontrôleur choisi (ATTiny45), il prend déjà en charge un gain 20x sur ADC différentiel, donc j'espère que je peux ignorer l'ampli op externe, si je connais juste les bons paramètres pour la partie résistance du diviseur de tension - à propos de laquelle Je suis toujours dans le noir, et il semble toujours que l'expérimentation soit la seule vraie solution.

— Nick Johnson

J'ai donc essayé un ampli-op avec le circuit 6A de l'appendice - avec une résistance de 10M, il était en fait moins sensible que le simple diviseur de tension de 10M.

— Nick Johnson

(1) LED utilisées pour laver la zone par le haut avec IR modulé avec les détecteurs IR les moins chers qui fonctionnent pour vous. (LED, photodiode, ...)

(2) SI vous pouvez fournir des émetteurs au niveau du sol vers le haut, vous pouvez utiliser l'interruption du faisceau avec les capteurs ci-dessus. Les émetteurs infrarouges peuvent facilement être très évidents (le filtre infrarouge peut être noir et opaque à la lumière visible).

(3) Émetteurs au-dessus avec réflecteurs au niveau du sol - n'ont pas besoin d'être visuellement réfléchissants. Plus susceptible d'être soumis à des dommages que les émetteurs de bas niveau.

(4) Alibaba India a des cartes de capteurs IR actives à Rs157 = ~~~ $ US3. Il s'agit de PCB entier et de volume inconnu. Donne une idée de l'ordre inférieur des coûts pour les unités terminées.

(5) Le capacitif peut être conçu pour fonctionner à votre portée.

Philips PCF8883 semble prometteur , au prix de Digikey à 1,08 $ / 2500 $ ou 2,80 $ / 1 .

Si vous pouvez installer les plaques du capteur au niveau du sol plutôt qu'au-dessus des cibles, la détection capacitive devrait être très appropriée.

De nombreux circuits de capteurs capacitifs de mérite variable ici via Google images

Certains composants de capteur PIR à un prix avantageux

Paires de capteurs à ultrasons À partir de 2,90 $ US / paire 1, 2,30 $ / 100 $.

— Russell McMahon
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Merci pour les suggestions. L'idée 1 est plus ou moins ce que je pense être mon option principale, seulement je peux utiliser une LED IR comme capteur et détecteur; un module émet tandis que l'autre détecte. Je préfère cependant ne pas placer ni alimenter quoi que ce soit au niveau du sol. J'ai vu des capteurs pyroélectriques aussi bon marché que 1 $ sur Aliexpress, mais ils ont tendance à être trop grand angle, ainsi qu'à nécessiter des circuits d'interface.

— Nick Johnson

vous pouvez utiliser la lumière et la photorésistance. Ce qui sera le moins cher. Mais les photorésistances sont sensibles à toutes les lumières. L'idée est que la lumière sera réfléchie par le sol et mesurée par le ldr. Si l'obstacle est la valeur lue ne sera pas la même : donc la détection. Mais comme je l'ai dit, ldr est sensible, alors où il est utilisé est important

— tapis
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