Πολύ συχνά μας ρωτάτε για αισθητήρες ανίχνευσης κίνησης! Η αλήθεια είναι ότι είναι μια μεγάλη κατηγορία τόσο σε επίπεδο υποκατηγοριών όσο και σε επίπεδο τιμών και δυνατοτήτων. Σε αυτό το άρθρο θα αδράξουμε την ευκαιρία να ασχοληθούμε με τις βασικές τους κατηγορίες και να εμβαθύνουμε στις ιδιότητες των αισθητήρων mmWave, μιας κατηγορίας με μεγάλη δημοφιλία και πολύ μεγάλη ακρίβεια!
Τι είναι οι αισθητήρες mmWave?
Οι αισθητήρες millimeter wave (mmWave) είναι ανέπαφες συσκευές που χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας (συνήθως 30-300 GHz) για την ανίχνευση και τη μέτρηση της κίνησης, της απόστασης, της ταχύτητας, ακόμη και ανεπαίσθητων σωματικών κινήσεων όπως η αναπνοή ή οι καρδιακοί παλμοί. Λειτουργούν εκπέμποντας σήματα mmWave, αναλύοντας τις ανακλάσεις τους από αντικείμενα ή ανθρώπους και επεξεργαζόμενοι τα δεδομένα αυτά για να παρέχουν εξαιρετικά ακριβή ανίχνευση – ακόμη και μέσα από εμπόδια όπως πλαστικό, γυαλί ή ύφασμα ή ακόμα και μέσα σε ομιχλώδη η σκονισμένα σημεία!
Σε τι κατηγορία αισθητήρων θα τους βρούμε?
Οι αισθητήρες mmWave ανήκουν στην κατηγορία των ενεργών αισθητήρων κίνησης και εγγύτητας, συγκεκριμένα στην υποκατηγορία των αισθητήρων που βασίζονται σε ραντάρ. Σε αυτή την κατηγορία συναντάμε συνήθως και τους παρακάτω τύπους αισθητήρων:
- Παθητικοί υπέρυθρης ακτινοβολίας (Passive Infrared ή εν συντομία PIR)
- Υπερήχων (Ultrasonic)
- ToF (Optical Time-of-Flight)
Σύγκριση και επιλογή
Πως μπορείτε να διαλέξετε ανάμεσα σε αυτούς? Εξαρτάται από το τι ακριβώς θέλετε να κάνετε (ή να παρακολουθήσετε στην προκειμένη)!
Η κάθε κατηγορία έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά, που την κάνουν ιδανική για χρήση σε τελείως διαφορετικές περιπτώσεις!
Εξετάστε με προσοχή παράγοντες όπως η ευαισθησία (πόσο ευαίσθητος πρέπει να είναι ο αισθητήρας που θα επιλέξετε? Θα χρειαστεί να έχει ακρίβεια χιλιοστού ή θα πρέπει να ξεχωρίσει γρήγορη κίνηση σε μεγάλη εμβέλεια?…ή μήπως και τα δύο!!), το περιβάλλον εγκατάστασης (θα χρησιμοποιηθεί σε εξωτερικό χώρο? Κάτω από ήλιο ή πολύ φως?, θα έχει πολλή σκόνη?), η συνδεσιμότητα (με τι θα μπορεί να συνδεθεί, τι πρωτόκολλο υποστηρίζει), η κατανάλωση ενέργειας (θα λειτουργεί με μια μικρή μπαταρία ή θα έχει πρόσβαση σε άπλετο ρεύμα?) και φυσικά το κόστος αγοράς (πόσο αυστηρό είναι το budget απόκτησης του αισθητήρα σας?)!
Βασική Σύγκριση
Εμείς συγκεντρώσαμε κάποια γενικά αλλά βασικά χαρακτηριστικά σε έναν πίνακα για να βοηθήσουμε στην επιλογή σας!
Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα κάθε κατηγορίας
Αν αναζητάμε τον κατάλληλο αισθητήρα για μια εφαρμογή ή ένα έργο που έχουμε στο μυαλό μας, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τα βασικά πλεονεκτήματα και τις ιδιαιτερότητες κάθε κατηγορίας. Κάθε τύπος αισθητήρα έχει τη δική του «προσωπικότητα» και συμπεριφορά, και καλό είναι να τα γνωρίζουμε πριν προχωρήσουμε στην επιλογή. Ας δούμε κάποια δυνατά και αδύναμα σημεία σε κάθε μία από τις τέσσερις αυτές κατηγορίες:
mmWave – Μεγάλη εμβέλεια και αξιοπιστία
Οι αισθητήρες mmWave βασίζονται σε μικροκύματα και ξεχωρίζουν για την ικανότητά τους να λειτουργούν με αξιοπιστία σε διάφορα περιβάλλοντα.
Στα θετικά τους:
Έχουν μεγάλη εμβέλεια (από πολύ μικρή μέχρι πολύ μεγάλη απόσταση) και δεν επηρεάζονται από παράγοντες όπως φως, υγρασία ή θερμοκρασία. Δηλαδή, όσο κι αν αλλάξει ο καιρός ή ο φωτισμός στον χώρο, ένας αισθητήρας mmWave θα κάνει τη δουλειά του με αξιοπιστία.
Μειονεκτήματα:
Επειδή είναι τόσο ευαίσθητοι, μπορούν να ανιχνεύσουν κινήσεις που ίσως δεν μας ενδιαφέρουν, όπως π.χ. ένας ανεμιστήρας ή ένα κατοικίδιο. Θέλει λίγο παραπάνω προσοχή στην τοποθέτηση για να μην είναι εύκολο να μπερδευτεί. Επίσης, καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια σε σχέση με άλλους αισθητήρες.
Εάν βρεθούν σε περιβάλλον με πολλές άλλες ηλεκτρονικές συσκευές ενδέχεται να υπάρξουν παρεμβολές στο σήμα.
PIR – Οικονομική και απλή λύση
Αν έχεις δει φωτιστικά που ανάβουν όταν περνάς από μπροστά τους, τότε πιθανότατα έχουν μέσα αισθητήρα PIR. Είναι από τους πιο απλούς και οικονομικούς. ιδιαίτερα σε εφαρμογές ανίχνευσης κίνησης.
Τι μας αρέσει:
Είναι φτηνοί και καταναλώνουν ελάχιστη ενέργεια – ιδανικοί για συσκευές που θέλουμε να λειτουργούν για καιρό με μπαταρία.
Τι πρέπει να προσέξουμε:
Ένας αισθητήρας PIR δεν θα τα πάει καλά με στατικά αντικείμενα ή όταν υπάρχουν πολλά αντικείμενα ανάμεσα στον αισθητήρα και την κίνηση που πρέπει να ανιχνεύσει. Επίσης, αν έχεις πολλές κινήσεις ταυτόχρονα, δεν μπορεί να τις ξεχωρίσει, και εάν βρεθεί κοντά σε κλιματιστικό ή σε αλλαγές θερμοκρασίας μπορεί να δώσει λανθασμένα σήματα.
Ultrasonic – Σταθερότητα και ευαισθησία στην απόσταση
Οι αισθητήρες υπερήχων μετρούν την απόσταση μέσω κυμάτων ήχου (σα νυχτερίδες!) και είναι ιδανικοί για αρκετές εφαρμογές εντοπισμού.
Πλεονεκτήματα:
Έχουν πολύ καλή ακρίβεια και αντιλαμβάνονται καλά το χώρο γύρω τους. Δίνουν γρήγορες και αξιόπιστες μετρήσεις και δεν τους επηρεάζει το φως ή η θερμοκρασία.
Μειονεκτήματα:
Αν το περιβάλλον που θα τοποθετηθεί ο αισθητήρας σας είναι πολύ θορυβώδες ή έχει πολλά αντικείμενα γύρω, μπορεί να μπερδευτεί. Θέλει προσεκτική εγκατάσταση για να μη μπλοκάρουν το σήμα του έπιπλα ή άλλα τριγύρω αντικείμενα. Επίσης από πλευράς ενεργειακής κατανάλωσης δεν συγκαταλέγεται στους οικονομικούς.. Εάν τοποθετηθεί σε χώρο με απορροφητικές επιφάνειες (όπως υφάσματα ή χαλιά) η απόδοση του μπορεί να μειωθεί αφού το ηχητικό σήμα θα αποδυναμωθεί.
Optical ToF – Ακρίβεια και ταχύτητα σε μικρό μέγεθος
Οι αισθητήρες Time-of-Flight χρησιμοποιούν φως για να μετρήσουν αποστάσεις με εξαιρετική ακρίβεια και ταχύτητα. Περιγράφοντας το απλά, στέλνουν μια δέσμη και μετράνε τον χρόνο που κάνει να επιστρέψει. Είναι σαν να έχεις ένα μικρό λέιζερ-χάρακα!
Πλεονεκτήματα:
Είναι πολύ ακριβείς και γρήγοροι στις μετρήσεις τους ενώ παράλληλα είναι μικροί σε μέγεθος. Μπορούν να μετρήσουν αποστάσεις με ακρίβεια και να δουλέψουν σε εφαρμογές που απαιτούν απόλυτες τιμές.
Στα αδύναμα σημεία:
Δεν τους αρέσει το έντονο φως ή οι ανακλαστικές επιφάνειες. Έχουν μικρότερη εμβέλεια από έναν μέσο mmWave και χρειάζονται «καθαρή» οπτική επαφή με το αντικείμενο που μετράνε, αλλιώς δεν δίνουν σωστά αποτελέσματα.
Τελικά? Γιατί τόσο ενδιαφέρον γύρω από τους mmWave?
Οι τεχνολογικές ευκολίες που βελτιώνουν την καθημερινότητα μας, βρίσκουν πολλές εφαρμογές. Παρότι ακόμα και ένας αισθητήρας PIR μπορεί να αποτελέσει σημαντική βοήθεια παρέχοντας απλούς αλλά απαραίτητους αυτοματισμούς , δεν έχει την ίδια αίγλη με το επίπεδο αυτοματισμού και βοήθειας που μπορεί να παρέχει ένας αισθητήρας mmWave.
Σκεφτείτε για παράδειγμα μια καμπίνα αυτοκινούμενου οχήματος. Ένας αισθητήρας mmWave έχει την ικανότητα να παρακολουθεί τον οδηγό-επιβάτη και να αντιδρά ανάλογα εάν εκείνος χάσει τις αισθήσεις του ή εάν κοιμηθεί.
Σε ένα εναλλακτικό παράδειγμα ένας mmWave μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρατηρεί έναν ηλικιωμένο και να ενημερώνει εάν παρατηρηθεί οποιαδήποτε αστάθεια στην καρδιακή του λειτουργία ή ακόμα και εάν υπάρξει κάποιο ατύχημα!
Ακόμα και σε πιο εμπορικές εφαρμογές, μεγάλης κλίμακας, όπως σε ένα εμπορικό κέντρο ή ένα αεροδρόμιο, θα μπορούσε να παρακολουθήσει την ασφάλεια ενός χώρου, να καταμετρήσει αριθμό ατόμων για να αποφευχθούν και να περιοριστούν οι μεγάλες ουρές και αναμονές και για να υποβοηθηθούν λοιποί αυτοματισμοί!
Δεν θα μπορούσαμε να μην αναφέρουμε ότι με τέτοια ευαισθησία, οι δυνατότητες εφαρμογής στον χώρο της ρομποτικής είναι ανεξάντλητες! Ενσωματώνοντας αισθητήρες mmWave σε ρομποτικές πλατφόρμες μπορούμε να ανεβάσουμε κατά πολύ το επίπεδο διάδρασης και αντίληψης του ρομπότ μας δημιουργώντας μια τεχνολογικά προηγμένη πλατφόρμα με πολλές δυνατότητες (αποφυγή εμποδίων, αναγνώριση και παρακολούθησή κατοικίδιου, ανίχνευση υπερχύλισης νερού στο σπίτι και πολλά άλλα!)
Τα αγαπημένα μας mmWave!
Τι να κρατήσουμε από την σύγκριση?
Όπως βλέπουμε, κάθε αισθητήρας έχει τη χάρη του και η σωστή επιλογή εξαρτάται από τις ανάγκες του έργου μας. Αν μας ενδιαφέρει αξιοπιστία σε δύσκολα περιβάλλοντα, οι mmWave και Ultrasonic είναι εξαιρετικές επιλογές. Αν προτεραιότητα είναι η χαμηλή κατανάλωση και το κόστος, ο PIR είναι η πιο πρακτική λύση. Για εφαρμογές που απαιτούν ακρίβεια σε μικρό χώρο, ένας Optical ToF είναι ο ιδανικός αισθητήρας.
Εσύ ποιον αισθητήρα σκέφτεσαι να χρησιμοποιήσεις;
Βρες τον κατάλληλο στο Grobotronics Makerstore
