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熱成像傳感器測量、警告人體存在

王彬 ? 2022-12-28 09:51 ? 次閱讀

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我們都有使用傳感器的經(jīng)驗。作為設(shè)計工程師,我們使用溫度傳感器——濕度、壓力、力、應(yīng)力、觸摸傳感器等。

人體傳感器呢?

在當今對占用敏感的位置和安全距離要求的世界中,在零售、商業(yè)、工業(yè)、市政、工廠和體育環(huán)境中保持安全的人與人空間的需求變得至關(guān)重要。我們一直在俱樂部和餐館看到最大入住率的跡象,但我們現(xiàn)在處于更嚴重的水平。

迄今為止,人物檢測一直是一項低級技術(shù)。警報系統(tǒng)使用來自開關(guān)、磁鐵或紅外 (IR)/微波運動檢測器的打開和關(guān)閉觸點來識別安全威脅。盡管如此,這些系統(tǒng)還不夠堅決,無法計算人類數(shù)量,并且在動物經(jīng)過時會發(fā)出誤報。

例如,視頻傳感器可以與人工智能結(jié)合使用來識別特定的形狀類型并區(qū)分狗和人。盡管如此,更持續(xù)的視頻監(jiān)控并不適合公眾。作為一項額外的挑戰(zhàn),視頻、人工智能和高功率處理器對于這樣一個簡單的任務(wù)來說既昂貴又復(fù)雜。

那么,當您采用低分辨率視頻傳感器陣列并將其調(diào)整為熱檢測時會發(fā)生什么?電荷耦合器件 (CCD) 圖像傳感器已經(jīng)對 IR 敏感,因此人體探測器在誕生時經(jīng)過了一些小調(diào)整。這就是 Panasonic 使用其用于人體檢測的 Grid-EYE ?傳感器系列所做的。

當與合適的軟件結(jié)合使用時,Panasonic Grid-EYE ?傳感器允許所有公共場所在寬闊的二維檢測平面上監(jiān)測熱差,并辨別、計數(shù)和測量兩個熱發(fā)射物體之間的距離。它也可以在沒有任何人為運動的情況下進行。

松下 Grid-EYE ?傳感器會在人員靠得太近、同一地點人數(shù)過多或人員誤入未經(jīng)授權(quán)的區(qū)域時向各種環(huán)境中的安保人員或員工發(fā)出警報。這一切都可以在不記錄可以識別某人的視頻圖像的情況下完成,因此它也消除了任何安全問題。

使用熱成像傳感器進行設(shè)計

窄角和廣角板載熱陣列傳感器均已上市。例如,AMG8854M01是一款表面貼裝模塊化窄角 8px x 8px(64 像素)高精度微機電系統(tǒng) (MEMS) IR 陣列,采用標準 5V 電源供電并使用簡單的 I 2 C 5連接針連接器(圖 1)。這可以輕松連接到幾乎任何微控制器,以讀取每個塊(從 -21°C 到 80°C)中的熱水平,精度為 ±3°C。

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圖 1:這種窄角模塊化熱陣列傳感器允許設(shè)計人員使用簡單的 5 針 I 2 C 連接器快速測試和評估 8px x8px 熱矩陣。(來源:貿(mào)澤電子

AMG8834是一款 3.3V 低增益版本、基于 I 2 C 的 8x8 熱陣列,采用表面貼裝回流焊封裝,也可提供。雖然多路復(fù)用時鐘通常僅支持兩個 I 2 C 從屬地址,但在微控制器上實現(xiàn)多個 I 2 C 端口相對容易,這是您想要做的,因為每次讀取都是 64 個 12 位熱值。當使用 I 2 C 接口進行掃描時,該設(shè)備提供每秒 1 或 10 幀的可選速率。

該傳感器有兩個版本;低增益和高增益,有助于傳感器與環(huán)境的匹配。高增益精度較好但溫度檢測范圍較窄,低增益精度較低但溫度檢測范圍較寬。無需外部紅外照明器即可間接讀取熱敏像素。較短波長的離散紅外光傳感器通常需要紅外照明器。

為了讓您立即開始測試,還提供了一個開發(fā)工具。MIKROE-2539為 Grid-EYE 傳感器提供分線板功能(圖2)。雖然接口非常簡單,工程實驗室可以使用幾個 I/O 引腳和電源連接快速啟動和運行傳感器(圖 3)。注意:當圖像平面準備好下載時,中斷可用于檢測通知。

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圖 2:模塊化開發(fā)板也可用于測試和評估。(來源:貿(mào)澤電子)

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圖 3:一個簡單的接口允許兩線 I 2 C 端口讀取和控制 Grid-EYE 傳感器。中斷和選擇線可以輕松實現(xiàn)更大的陣列。(來源:貿(mào)澤電子)

假設(shè) 64 像素不能提供足夠的檢測范圍。在這種情況下,松下提供了一種智能插值解決方案,有助于擴展工作數(shù)據(jù)點,同時僅使用單個 Grid EYE 即可顯著提高檢測范圍窗口內(nèi)的精度。單獨的傳感器非常適合進入和退出區(qū)域,并且可以準確地檢測到人何時通過檢測區(qū)域。需要全面覆蓋的大型辦公室和建筑物必須在戰(zhàn)略位置分布傳感器或?qū)⒍鄠€傳感器組合成一個更大的陣列。

盡管目前最關(guān)鍵的應(yīng)用之一是人體檢測,但這些傳感器還涵蓋了其他各種有益用途。例如,它們可用于農(nóng)業(yè)環(huán)境,以檢測有多少牛離開圍欄放牧以及有多少牛返回。它們還可以在制造測試環(huán)境中使用,以查找過熱且未按規(guī)范運行的系統(tǒng)。調(diào)試系統(tǒng)還可以利用這些作為 FLIR 相機的低成本替代品。

結(jié)論

當涉及到傳感器時,熱度確實很高。借助簡單的傳感器技術(shù),企業(yè)可以利用簡單而先進的檢測技術(shù)來為人群做好準備,消除人群,監(jiān)控設(shè)備,創(chuàng)造舒適的工作溫度,并最終繼續(xù)安全和高效的運營。

審核編輯黃昊宇

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