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方案 | ST最新一代高灵敏度 STHS34PF80人体感应检测方案

大大通 2022-09-07 10:09 次阅读

本文介绍ST TMOS传感器在人体检测方面的优势,给智能产品带来了那些创新和解决了现有产品的哪些技术痛点,以及它的技术原理和应用。

随着科学与技术的发展,人们不断追求更低能耗和高准确率的智能电子产品。意法半导体推出基于红外信号的TMOS (温度感应半导体金属氧化物)人体存在检测传感器,助力智能产品性能的进一步提升和功能的更加完善。

优势1:能探测静止存在的物体。市场上用于人体感知的传感器有很多,例如PIR红外热释电传感器和毫米波雷达,由于工作原理限制PIR传感器和毫米波雷达都无法检测到静止的物体,而TMOS的存在检测模式便能解决这些问题。

优势2:定量检测。TMOS传感器是定量检测目标物,根据目标物的物体表面温度的大小,转化成具体的数值显示。因此在功能开发上更多可能,例如可以根据检测到的红外辐射量的变化情况来判断人的进出方向。

优势3:高灵敏。TMOS传感器对目标物的移动变化反应灵敏,能解决PIR径向检测不灵敏的技术痛点。

优势4:TMOS传感器在人体检测上的优势。因TMOS检测的波长范围是5~20um,人体表面温度散发的红外波长是9.8um,刚好位于传感器检测带宽的中心,所以易于检测人体的存在。

TMOS传感器是基于ST专有的MEMS技术,用于测量5~20um红外波长范围。TMOS传感器内置一个精度0.5°C的温度传感器,两个红外感应区(一个亮区,一个暗区),通过差动读数,消除自身温度的一个影响,更加准确的得到视角范围(FOV)内的目标物产生红外辐射的一个情况。

TMOS传感器内部示意图如下:

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TMOS根据监测到的红外辐射量的一个变化情况,经过内部算法的一个处理,能判断出目标物的一个运动状态是静止还是移动。

Presence模式图示:

1a2d13da-2d63-11ed-9ade-dac502259ad0.png

Motion模式示意图:

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存在检测:存在检测是通过观察TOBJECT的TMOS原始数据中每个低通滤波器(LPF_P_M & LPF_P)两个输出信号的差值来进行的。然后,将这两个信号的差值与可以为目标应用程序配置的PRESENCE_THS和HYST_PRES两个阈值进行比较。最后,当两个滤波信号的差值超过阈值时,设置存在检测标志信号(PRES_FLAG),如下图所示:

1acea358-2d63-11ed-9ade-dac502259ad0.png

运动检测:运动检测通过观察TOBJECT的TMOS原始数据中每个低通滤波器(LPF_P_M和LPF_M)两个输出信号的差值来进行运动检测。然后,将两个信号的差值与可以为目标应用程序配置的两个阈值MOTION_THS和HYST_MOT进行比较。最后,当两个滤波信号的差值超过阈值时,设置运动检测标志信号(MOT_FLAG),如下图所示:

1af9ad14-2d63-11ed-9ade-dac502259ad0.png

►场景应用图

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►产品实体图

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►展示板照片

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►方案方块图

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►核心技术优势

1、高灵敏度 2、能探测静止的物体 3、能区分静止和移动的物体 4、低功耗 5、可编程中断 6、定量检测 7、完全集成的小型化模块:3.2 x 4.2 x 1.455mm 8、温度测量 9、可编程ODR:0.25~30HZ

►方案规格

1、人体静止/移动检测 2、工作电压: 1.7V to 3.6V 3、目标物温度灵敏度: 2000LSB/’C 4、工作电流:10uA @ 1Hz 5、待机模式电流: 1uA 6、接口:I²C 和3线SPI 7、静止/移动检测距离可达到3M(无透镜),搭配合适透镜可有效延长距离 8、内置温度传感器,精度±0.5°C typ @ -10 ~ 60’C 9、工作波长范围:5um to 20um 10、视角范围/FoV: 80degree

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