¿Sensores de proximidad eficaces y baratos para detectar personas?

Estoy construyendo un pequeño dispositivo que se montará en el techo (junto con muchos otros idénticos), mirando hacia abajo. Me gustaría detectar cuando alguien camina debajo de él. Debido a las limitaciones de mi sistema, el sensor debe ser:

Barato: todo el dispositivo debe costar alrededor de $ 5, por lo que prefiero no gastar más de aproximadamente $ 1 en el sensor.
Compacto: todo el dispositivo tiene aproximadamente 3 cm de diámetro, por lo que el sensor debe ser significativamente más pequeño que eso.
Alcance razonable: cuando alguien está parado debajo del dispositivo, su cabeza puede estar a 50 cm - 1 metro de distancia.

El sensor no necesita ser rápido; unas pocas comprobaciones por segundo deberían ser suficientes.

Barato prácticamente descarta los pirómetros 'IR pasivos', y los compactos y baratos descartan los transpondedores ultrasónicos. Probé un detector electrostático, pero si bien hace un gran trabajo al detectar objetos de plástico cargados, no responde a una persona parada en un piso de madera.

Hasta ahora, la mejor opción parece ser un LED IR como fotodiodo (probé un fototransistor real, pero extrañamente recibí una señal más pobre que el LED). Utilizando una configuración con un LED que emite IR y otro LED de polarización inversa conectado a una entrada analógica de Arduino, puedo discernir un retorno útil que se refleja en mi mano en cualquier cosa hasta medio metro. Si bien esto es utilizable, está justo en el borde del rango, y me preocupa que no funcione en el sistema terminado. Tiene la gran ventaja de que puedo poner solo un LED en cada placa y usar una placa en modo de detección, mientras que otra proporciona la iluminación.

¿Alguien puede sugerir una mejor opción para la detección de proximidad, o un refinamiento a la opción IR activa para extender su alcance?

— Nick Johnson
fuente

Visite futurlec.com/PIR_Sensors.shtml para ver algunos componentes PIR a buen precio.

— Russell McMahon

@Russell Gracias, pero siguen siendo al menos el doble de mi presupuesto por sensor.

— Nick Johnson el

Usted dice un presupuesto total de $ 5, ¿qué cubre eso? La electrónica de control del sensor y la PCB pueden estar por debajo de $ 1. ¿Qué más hay en cada unidad y qué hacen?

— Russell McMahon

@Russell La PCB (alrededor de $ 1), el microcontrolador (alrededor de $ 2 por un ATTiny45), el LED ($ 0.3 - $ 1 dependiendo de las partes), el cable para conectarlo a dispositivos vecinos (~ $ 1, probablemente menos en cantidades) y misceláneos componentes pasivos ($ 0.1-ish).

— Nick Johnson

ATTiny45 - en stock Digikey. $ 2.20 / 1. $ 1.38 / 25. $ 1.23 / 100. Conocer toda la especificación y lo que se requería un procesador más barato probablemente sería posible. Todo el proyecto descrito es casi seguro factible por $ 5 para materiales con hasta $ 2 por sensor (es). ATTiny25 probablemente acepte volúmenes de $ 1.89 / $ 1.19 / 1.05 como arriba. Hay piezas más baratas que probablemente funcionarían para usted. ¿Cuál es la especificación total? Que volumen

— Russell McMahon

Respuestas:

Según su explicación y otra pregunta, parece que está conectando su LED IR directamente a la entrada ADC. No creo que esto funcione demasiado bien a distancia, la entrada ADC probablemente tendrá una impedancia bastante baja que atenuará su señal. Los fotodiodos tienen una impedancia muy grande, por lo que necesita un amplificador de transimpedancia para convertir la corriente en voltaje.
Usaría algo que esté diseñado para detectar en lugar de emitir, como un fotodiodo o su fototransistor IR (si no funcionó, entonces probablemente no lo esté usando correctamente), y alimente esto en un opamp, luego en el ADC.
En la nota de la aplicación a la que se vincula, hay muchos circuitos de ejemplo, todos los cuales involucran un transistor u opamp para amplificar / amortiguar la señal. Pruebe uno de estos y vea cómo funciona.

— Oli Glaser
fuente

Realmente estoy tratando de reducir el recuento de componentes y el costo, y usar el mismo dispositivo alternativamente para detectar y emitir parecía una buena manera de hacerlo. No todos los circuitos de muestra involucran un opamp, y los voltajes que veo en el AVR están en un rango que se puede usar sin uno, solo estoy tratando de descubrir qué funciona mejor.

— Nick Johnson

¿Qué circuito de muestra estás mirando? Todos los que puedo ver involucran un transistor u opamp. Creo que puede ser bastante escamoso sin uno a una distancia razonable, ya que la irradiación será proporcional a la distancia al cuadrado y los 20 Meg utilizados pueden causar problemas. Si está tratando de mantener la cuenta regresiva de los componentes, entonces usaría el fototransistor, debería ser mucho más sensible. Entiendo el deseo de mantener los costos bajos, pero $ 0.02 por un transistor Jellybean parece valer la pena para garantizar que las cosas funcionen como deberían.

— Oli Glaser

2A, que en realidad es un 'circuito fundamental', pero como he observado, el rango de voltaje es razonable. La irradiancia será proporcional a la distancia al cuadrado incluso con un amplificador operacional, y creo que la diferencia entre este y los niveles de fondo puede ser imposible de medir en unos 50 cm de todos modos, pero intentaré un amplificador operacional. Desafortunadamente, un fototransistor IR es más como $ 0.5 que $ 0.02.

— Nick Johnson el

Mirando la hoja de datos de mi microcontrolador elegido (el ATTiny45), en realidad ya admite una ganancia de 20x en ADC diferencial, por lo que espero poder omitir el amplificador operacional externo, si solo conozco los parámetros correctos para la parte de resistencia del divisor de voltaje, sobre el cual Todavía estoy en la oscuridad, y todavía parece que la única solución real es la experimentación.

— Nick Johnson

Entonces, probé un opamp con circuito 6A de la nota de aplicación: con una resistencia de 10M, en realidad era menos sensible que el simple divisor de voltaje de 10M.

— Nick Johnson

(1) LED utilizados para lavar el área desde arriba con IR modulada con detectores de IR más baratos que funcionan para usted. (LED, fotodiodo, ...)

(2) SI puede proporcionar emisores al nivel del piso hacia arriba, puede usar la interrupción del haz con los sensores de arriba. Los emisores de IR pueden ser fácilmente muy inobservables (el filtro de IR puede ser negro y opaco a la luz visible). Los emisores deben poder ser resistentes al daño "caminando".

(3) Emisores arriba con reflectores a nivel del piso - no necesitan ser visiblemente reflectantes. Más propensos a sufrir daños que los emisores de bajo nivel.

(4) Alibaba India tiene placas de sensores IR activas a Rs157 = ~~~ $ US3. Esto es PCB completo y volumen desconocido. Da una idea del orden inferior del costo de las unidades completadas.

(5) Se puede hacer que capacitivo funcione en su rango.

Philips PCF8883 suena prometedor , con un precio de Digikey de $ 1.08 / 2500 o $ 2.80 / 1 .

Si puede instalar las placas del sensor a nivel del piso en lugar de sobre los objetivos, entonces la detección capacitiva debería ser muy adecuada.

Muchos circuitos de sensores capacitivos de mérito variable aquí a través de imágenes de Google

Algunos componentes del sensor PIR a buen precio

Pares de sensores ultrasónicos Desde $ US2.90 / par 1, $ US2.30 / 100's.

— Russell McMahon
fuente

Gracias por las sugerencias Idea 1 es más o menos lo que estoy pensando como mi opción principal, solo que puedo usar un LED IR como sensor y detector; un módulo emite mientras el otro detecta. Sin embargo, prefiero no requerir colocar y alimentar nada a nivel del piso. He visto sensores piroeléctricos tan baratos como $ 1 en Aliexpress, pero tienden a tener un ángulo demasiado amplio y requieren circuitos de interfaz.

— Nick Johnson

puede usar la luz y el fotorresistor, que será el más barato, pero los fotorresistores son sensibles a todas las luces. La idea es que la luz se reflejará en el suelo y se medirá por el ldr.Si es un obstáculo, el valor leído no será el mismo : detección, pero ldr como dije es sensible, por lo que es importante saber dónde se utiliza

— estera
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