Nový senzor STHS34PF80 od STMicroelectronics pomáhá detekovat přítomnost i pohyb osob a objektů

STMicroelectronics (ST) představuje vysoce integrovaný senzor s extrémně nízkou spotřebou energie s tepelnými tranzistory. Novinka otevírá možnosti k nahrazení konvenčních pasivních infračervených detektorů a přináší novou technologii pro detekci přítomnosti a pohybu člověka. Tím pomáhá vylepšovat bezpečnostní systémy, zařízení pro automatizaci domácností, zařízení IoT a další, jež obvykle používají řešení na bázi konvenčních PIR (passive infrared sensor) senzorů.

STHS34PF80 obsahuje tepelné tranzistory, které dokážou detekovat statické objekty, na rozdíl od běžných PIR detektorů, které vyžadují, aby se detekovaný objekt pohyboval (pro vyvolání měřitelné odezvy). Zatímco PIR detektory potřebují ke snímání pohybujících se objektů Fresnelovu čočku, nový detektor od ST umožňuje jednodušší konstrukci bez čočky. Moderní chytré domácnosti, chytré budovy a aplikace internetu věcí potřebují přesnou detekci přítomnosti osob k tomu, aby se zlepšilo ovládání systémů, jako je osvětlení, vytápění, zabezpečení a monitorování bezpečnosti.

Senzor STHS34PF80 je vybaven inteligentním algoritmem pro dynamickou i statickou detekci přítomnosti osob. Jeho detekční dosah bez použití čočky jsou čtyři metry a zorné pole 80° pokrývá velkou oblast před senzorem. Díky napájecímu proudu pouhých 10 µA je spotřeba energie nižší než u běžných PIR detektorů. Zároveň je k dispozici v kompaktním 10vývodovém LGA (Land-Grid array) pouzdru pro povrchovou montáž o rozměrech 3,2 x 4,2 x 1,455 mm. Snímač má vysokou odolnost proti nežádoucím účinkům přímého osvětlení a vysokou odolnost proti elektromagnetickému rušení (EMI).

Vývojový kit STEVAL-MKI231KA nabízí jednoduchý způsob pro testování STHS34PF80. Spojení s dalšími vývojovými deskami X-NUCLEO-IKS01A3 nebo STEVAL-MKI109V3 umožňuje používat grafický nástroj Unico-GUI sloužící k jednoduché konfiguraci a urychlení vývoje. Ovladače pro STHS34PF80 jsou k dispozici na GitHubu (viz odkaz). Kromě toho je v softwarovém balíčku X-CUBE-MEMS1 k dispozici příklad pro detekci přítomnosti osob nebo objektů.

Jak to funguje?

STHS34PF80 obsahuje tepelné tranzistory MOSFET (TMOS), které jsou citlivé na účinky infračerveného záření dopadajícího na jejich hradla. Zároveň má také digitální čtecí obvody integrované na stejném čipu pomocí ST proprietární technologie CMOS SOI (Silicon-on-insulator). Tranzistor TMOS je napájen podprahovým napětím, které je nižší než napětí potřebné k plnému otevření tranzistoru. V tomto režimu je proud „drain-source“ silně závislý na teplotě a vytváří přesně měřitelnou odezvu na minimální infračervené záření. To umožňuje snímači detekovat přítomnost osoby či objektu prostřednictvím infračerveného záření, ať už se pohybuje, nebo stojí.

Další výhodou podprahového provozu je, že tranzistor spotřebovává velmi málo energie, což umožňuje bateriově napájeným systémům, které obsahují STHS34PF80, pracovat po dlouhou dobu mezi nabíjecími cykly. Standardní výrobní technologie CMOS navíc zajišťuje cenově efektivní výrobu s vysokou výtěžností waferů (kalkulační cena 2,6 USD/ks). Využívá submikronovou geometrii tranzistorů, díky které se dosahuje malých rozměrů snímače. To kontrastuje se senzory PIR, jejichž citlivost může záviset na velikosti pyroelektrického pixelu. Integrované digitální rozhraní I²C/ SPI navíc umožňuje přímé digitální spojení s externím  mikrokontrolérem.

Odkazy:

[1] Datasheet STHS34PF80: https://www.st.com/resource/en/datasheet/sths34pf80.pdf

[2] STEVAL-MKI231KA: https://www.st.com/en/evaluation-tools/steval-mki231ka.html

[3] X-NUCLEO-IKS01A3: https://www.st.com/en/ecosystems/x-nucleo-iks01a3.html

[4] STEVAL-MKI109V3: https://www.st.com/en/evaluation-tools/steval-mki109v3.html

[5] Unico-GUI: https://www.st.com/en/development-tools/unico-gui.html

[6] X-CUBE-MEMS1: https://www.st.com/en/embedded-software/x-cube-mems1.html

[7] GitHub:https://github.com/STMicroelectronics/sths34pf80-pid

[8] www.st.com/infrared-sensor