venerdì, Novembre 22, 2024
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Applicazioni con rilevamento ad alta precisione di sensori radar mmWave a bassa potenza da 60 GHz

I circuiti integrati per sensori basati su radar stanno diventando una tecnologia di rilevamento popolare grazie al loro ampio raggio di azione, all’elevata sensibilità al movimento e alle capacità di privacy. Con la loro elevata precisione, i sensori radar sono ampiamente utilizzati nei mercati automobilistico e industriale per applicazioni come il rilevamento di punti ciechi, il rilevamento di collisioni, la presenza di persone e il rilevamento del movimento. Negli ultimi anni, i sensori radar a 60 GHz e 77 GHz hanno sostituito i sensori radar a 24 GHz, offrendo una risoluzione più elevata, una maggiore precisione e fattori di forma più piccoli. Le nuove bande radar hanno consentito diverse nuove applicazioni nel mercato automobilistico e industriale, come il rilevamento della presenza di bambini nei veicoli e il rilevamento di cadute di anziani negli ospedali.

Nonostante i vantaggi unici del rilevamento radar, i sensori SoC a 60 GHz e 77 GHz ad alte prestazioni sono stati tradizionalmente limitati nelle applicazioni che potrebbero utilizzarli a causa del loro elevato consumo energetico.

I sensori radar più recenti come AWRL6432IWRL6432 di Texas Instruments consumano meno energia grazie all’uso di un’architettura a basso consumo e possono consentire l’implementazione del radar in nuove applicazioni industriali, di elettronica personale e automobilistiche. Grazie alle modalità di sospensione integrate e alle efficienti operazioni di duty cycle, questi radar a bassa potenza possono consentire al sistema di rilevamento di attivare il sensore e decidere in modo intelligente quando agire, entro un budget di potenza < 5 mW. Ciò può portare il rilevamento radar ad alte prestazioni alle applicazioni alimentate a batteria e con limitate risorse di alimentazione che in precedenza non potevano farne uso.

Questo articolo esplora come le case, le fabbriche, l’elettronica personale e i progetti automobilistici possono trarre vantaggio dai sensori radar a bassa potenza.

Rilevamento radar a bassa potenza per l’automazione degli edifici

Per supportare la prossima generazione di case e città intelligenti, le case e gli uffici devono essere più intelligenti, più interconnessi, efficienti, più sicuri e fornire un livello di comfort più elevato alle persone. Per raggiungere questi obiettivi è necessaria una consapevolezza dell’ambiente e dell’intelligenza artificiale. Sensori come l’IWRL6432 aiutano a soddisfare le richieste dei progettisti per una maggiore efficienza energetica e un rilevamento intelligente. Questi dispositivi consumano in media solo da 2 mW a 5 mW per effetto delle modalità di sospensione profonda, una caratteristica fondamentale per le case e gli edifici interconnessi con sensori che devono rilevare continuamente per periodi più lunghi. Nonostante il consumo energetico inferiore rispetto alle precedenti generazioni di sensori radar a onde millimetriche (mmWave), questi dispositivi offrono il livello di intelligenza necessario per le moderne applicazioni smart home e smart city attraverso funzionalità di elaborazione dei dati su chip, consentendo il rilevamento del movimento, il riconoscimento dei gesti e il processo decisionale all’edge.

Esempi di applicazioni supportate includono sensori di rilevamento del movimento e della presenza per la sicurezza di casa e ufficio, termostati intelligenti e sistemi HVAC per il controllo automatico del clima basato sul rilevamento del tasso di occupazione, tosaerba, aspirapolvere e robot di servizio in grado di rilevare piccoli oggetti anche al buio e fornire maggiore comfort agli utenti attraverso una maggiore efficienza.

 

Rilevamento radar per l’automazione degli edifici (campanello video e telecamera di sicurezza domestica).

Rilevamento radar a bassa potenza per l’automazione di fabbrica

Per soddisfare la crescente domanda di beni di consumo e la logistica necessaria alla movimentazione delle merci, i produttori necessitano di una maggiore efficienza nell’automazione dei processi di produzione e nel trasporto intelligente. Interazione più sicura tra gli esseri umani e le macchine con sensori intelligenti e affidabili che creano una “rete di sicurezza” che consente alle macchine di rilevare gli oggetti in modo accurato e rapido.

I veicoli a guida automatica (AGV,  Automated guided vehicles) e i robot automatizzati (AMR, Automated Machine Robots) dotati di sensori possono vedere gli ostacoli, inclusi gli esseri umani, e manovrare dal punto A al punto B lungo percorsi pianificati. I sensori mmWave a bassa potenza consentono di incrementare il periodo di attività per AGV e AMR e il costo inferiore consente una più facile adozione della tecnologia.

In un contesto residenziale, i sensori IWRL6432 in un rasaerba robotizzato o in un aspirapolvere possono rilevare piccoli ostacoli che altre tecnologie di rilevamento non riescono a rilevare. Il minor consumo energetico consente ai dispositivi di funzionare per una durata maggiore prima della ricarica delle batterie.

Il rilevamento con radar mmWave nelle applicazioni di automazione industriale (tosaerba, robot logistici e aspirapolvere).

Rilevamento radar a bassa potenza per l’elettronica personale

Con l’integrazione del sensore a 60 GHz con fattore di forma ridotto, laptop e notebook possono ora rilevare la presenza di spettatori, la televisione può rilevare la presenza di persone e accendersi, può rilevare gesti e fornire un’esperienza utente personalizzata. I dispositivi per il fitness e gli orologi intelligenti possono stimare la frequenza cardiaca e la frequenza respiratoria delle persone fornendo un contesto di salute che può indurre le persone ad adottare uno stile di vita più sano.

Rilevamento con radar mmWave nelle applicazioni di elettronica personale (laptop, televisori e sistemi home theater e soundbar).

Rilevamento radar a bassa potenza per applicazioni automobilistiche nell’abitacolo

Nel mercato automobilistico, c’è una crescente tendenza all’introduzione di sensori nel veicolo per il rilevamento e il monitoraggio della preveggenza all’interno dell’abitacolo, in parte guidata da normative di sicurezza come il programma europeo di valutazione delle auto nuove (Euro NCAP). A partire dal 2025, Euro NCAP assegnerà punti ai veicoli in grado di rilevare e avvisare quando un bambino viene lasciato a bordo di un veicolo parcheggiato.

I sensori radar mmWave a bassa potenza da 60 GHz possono aiutare i carmaker a soddisfare questi requisiti normativi, ottimizzando al contempo il costo totale del sistema di sensori scalando un singolo sensore per più funzioni.

I sensori radar a 60 GHz ad alte prestazioni sono spesso utilizzati per applicazioni nell’abitacolo a causa della loro sensibilità di rilevamento e capacità di classificare il movimento, ma richiedono un consumo energetico estremamente basso per sostituire i sensori a ultrasuoni comunemente utilizzati oggi per il rilevamento delle intrusioni. Ulteriori informazioni su questo aspetto sono contenute nell’articolo “Soddisfa i requisiti di rilevamento della presenza di bambini Euro NCAP con sensori radar mmWave a bassa potenza da 60 GHz.

Ogni fase del ciclo di vita della vettura ha requisiti diversi per le prestazioni di rilevamento nell’abitacolo o per il consumo di energia.

I sensori radar a bassa potenza da 60 GHz consentono applicazioni di rilevamento più recenti nei mercati in cui i rigorosi budget di potenza precedenti limitavano le capacità di rilevamento superiori a 20 metri con elevata precisione. Mentre l’innovazione continua in questo spazio, i progettisti possono sviluppare applicazioni più piccole e più capaci che renderanno il nostro mondo più interconnesso e le nostre case ed edifici sempre “più intelligenti”.

Kishore Ramaiah è Business Manager and Marketing Director, Industrial Radar presso Texas Instruments.