เซ็นเซอร์เรดาร์อัตโนมัติทำให้คุณสามารถตรวจจับความเคลื่อนไหวได้อย่างชาญฉลาด

เซ็นเซอร์เรดาร์อัตโนมัติตัวใหม่ของ Infineon ช่วยเพิ่ม “ความชาญฉลาด” ให้กับการตรวจจับความเคลื่อนไหวแบบเดิมๆ เช่น การควบคุมระบบแสงสว่าง การเปิดประตูอัตโนมัติ หรือสัญญาณเตือนภัย เป็นต้น (ดูรูปที่ 1) โดยเซ็นเซอร์เรดาร์ XENSIV™ 60 GHz BGT60LTR11AIP เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวดอปเปลอร์ที่ใช้คลื่นความถี่ ISM 60 GHz มาในรูปแบบโซลูชันเรดาร์แพ็คเกจเดียว ซึ่งเรดาร์ชนิดนี้สามารถตรวจจับมนุษย์ได้ในระยะไกลถึง 5 ม. ในขณะที่ใช้พลังงานน้อยกว่า 5 mW

การผสานรวมความสามารถระดับสูงเข้าด้วยกัน ช่วยให้เอาชนะการออกแบบสายอากาศที่ซับซ้อนได้ ความรู้ด้าน RF และการประมวลผลสัญญาณเรดาร์ ทั้งนี้เซ็นเซอร์เรดาร์สามารถซ่อนอยู่ภายในอุปกรณ์หรือผลิตภัณฑ์เนื่องจากเซ็นเซอร์สามารถรับส่งสัญญานผ่านวัสดุที่ไม่ใช่โลหะได้ จึงสามารถผสานรวมเทคโนโลยีเรดาร์เข้ากับชีวิตประจำวัน เซ็นเซอร์ยังสามารถผสานรวมเข้ากับระบบต่างๆ เช่น แล็ปท็อป, แท็บเล็ต, ทีวี และลำโพง เป็นต้น ซึ่งจะช่วยปลุกให้อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานเมื่อตรวจพบการเคลื่อนไหวหรือทิศทางของการเคลื่อนไหว ถ้าตรวจไม่พบการเคลื่อนไหวในระยะเวลาที่กำหนด ก็จะทำให้ระบบเหล่านี้เข้าสู่โหมดสลีปหรือถูกล็อค เพื่อประหยัดพลังงานและกำจัดความจำเป็นในการเปิดใช้งานระบบด้วยคีย์เวิร์ดต่างๆ

รูปที่ 1 เซ็นเซอร์เรดาร์ทำให้การใช้งานการตรวจจับความเคลื่อนไหวแบบดั้งเดิมมีความชาญฉลาดยิ่งขึ้น

เรดาร์ดอปเปลอร์พลังงานต่ำ (LOW-POWER DOPPLER RADAR)

รูปที่ 2 แสดงภาพบล็อกไดอะแกรมของ BGT60LTR11AIP MMIC โดยแพ็คเกจ MMIC ประกอบด้วยตัวส่งสัญญาณหนึ่งชุดและสายอากาศรับสัญญาณแบบ Broad-Beam หนึ่งชุด และชุดสายอากาศทั้งสองมีความกว้างของลำคลื่นที่กำลังลดลงครึ่งหนึ่งของ 80 องศา ทั้งแนวนอนและแนวตั้งเพื่อการครอบคลุมมากที่สุด

ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าในตัว (Voltage-Controlled Oscillator: VCO) สร้างสัญญาณเรดาร์ความถี่ 60 GHz ที่เสถียรด้วยเฟสล็อกลูป (Phase Locked Loop) ทั้งนี้ห่วงโซ่สัญญาณที่ส่งไปประกอบด้วยเพาเวอร์แอมป์ขนาดกลางที่มีกำลังเอาต์พุตที่กำหนดค่าได้ ซึ่งสามารถควบคุมผ่านอินเตอร์เฟสอุปกรณ์ต่อพวงแบบอนุกรม (Serial Peripheral Interface) และมีเครื่องตรวจจับพลังงานในตัวที่จะตรวจสอบกำลังในการส่ง นอกจากนี้ MMIC มีตัวรับสัญญาณแบบควอเดรเจอร์เสียงรบกวนต่ำ พร้อมด้วยเครื่องขยายเสียงรบกวนต่ำ ที่ด้านหน้าของเครื่องแปลงผสมกันลงโฮโมดายน์แบบควอเดรเจอร์ เพื่อให้สามารถตรวจจับรับสัญญาณได้อย่างดีเยี่ยม แล้วตัวกรองโพลีเฟส RC จะสร้างสัญญาณออสซิเลเตอร์ในพื้นที่แบบควอเดรเจอร์สำหรับเครื่องแปลงผสมแบบควอเดรเจอร์เพื่อเครื่องผสมแบบควอเดรเจอร์จากสัญญาณ VCO ภายใน

รูปที่ 2 บล็อกไดอะแกรมการทำงานของเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว

รูปที่ 3 แผ่น PCB รองรับชุดวงจรสำหรับ MMIC ของเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว

หน่วยอะนาล็อกเบสแบนด์ประกอบด้วยวงจรสุ่มและคงค่าสัญญาณ สำหรับการทำงานที่มีรอบการทำงานแบบพลังงานต่ำ ตามด้วยตัวกรองความถี่สูง, แอมพลิฟายเออร์ที่ปรับได้ (Variable Gain Amplifier: VGA) และตัวกรองความถี่ต่ำ ทั้งนี้เครื่องตรวจจับเป้าหมายเป็นเครื่องเปรียบเทียบแบบอะนาล็อก ที่สร้างพัลส์ตามการเคลื่อนที่ของเป้าหมายที่อยู่ด้านหน้าของเรดาร์ ตัวจับความเคลื่อนไหวจะให้สัญญาณดิจิทัลสองสัญญาณเป็นเอาต์พุต โดยสัญญาณตัวหนึ่งจะระบุการเคลื่อนไหว และอีกตัวหนึ่งจะระบุทิศทางของการเคลื่อนไหว (เข้าใกล้หรือจากไป) ของเป้าหมายมนุษย์ ชุดรวมวงจรตรวจจับมีทั้งเวลาพักที่ผู้ใช้กำหนดค่าได้ การนับจำนวนครั้ง และเกณฑ์การตรวจจับเพื่อเพื่มความยืดหยุ่นและความคงทนให้มากที่สุดต่อสัญญาณเตือนที่ผิดพลาด ทั้งนี้เวลาพักคือระยะเวลาที่เอาต์พุตของเครื่องตรวจจับยังคงทำงานอยู่หลังจากที่ตรวจจับเป้าหมายได้แล้ว และการนับจำนวนครั้ง หมายถึงจำนวนพัลส์เอาต์พุตเปรียบเทียบ ที่กำหนดโดยเครื่องของรัฐเพื่อให้ได้ตรวจจับเป้าที่ถูกต้อง

MMIC มีอินพุต Quad-State สี่พิน คือ QS1-QS4 (ดูตารางที่ 1) ที่เพื่อให้ได้ความยืดหยุ่นของตัวแปรด้านประสิทธิภาพการทำงานแม้ว่าจะทำงานในโหมดอิสระ ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้สามารถเลือกได้ง่ายดายระหว่างค่าเกณฑ์สี่ค่าที่ QS2 เพื่อเพิ่มหรือลดความไวของเครื่องตรวจจับ เป็นต้น สำหรับผู้ใช้เรดาร์ที่มีประสบการณ์ MMIC ยังรองรับโหมดกึ่งอิสระและโหมด PSI โดยการเปลี่ยนโหมดการทำงานด้วยพิน QS1 ในโหมดเหล่านี้จะสามารถดึงข้อมูลดิบของเรดาร์เพื่อการประมวลผลสัญญาณบนเครื่องพีซี หรือหน่วยไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ภายนอกโดยใช้ SPI สำหรับการประมวลผลภายนอกนั้น บอร์ดประเมินสามารถติดกับบอร์ด Arduino MKR หรือ Infineon Radar Baseboard (MCU7)

Toolbox ของ Infineon รองรับแพลตฟอร์ม BGT60LTR11AIP MMIC ด้วยซอฟต์แวร์สาธิตและส่วนต่อประสานผู้ใช้แบบกราฟิกของเรดาร์ เพื่อแสดงผลและวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้มาในโดเมนเวลาและความถี่ ทั้งนี้เซ็นเซอร์จะต้องปฏิบัติตามข้อบังคับ ETSI & FCC

ความง่ายต่อการใช้งาน

BGT60LTR11AIP เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวด้วยไมโครเวฟแบบครบวงจร ที่จะให้ทั้งข้อมูลความเคลื่อนไหวและทิศทางของการเคลื่อนไหว รวมถึงสถานการณ์ควบคุมอุปกรณ์ เรดาร์ยังใช้งานง่ายแบบที่ไม่เคยมีมาก่อนในโหมดการทำงานอิสระแบบครบวงจร

MMIC ขนาดเล็ก 3.3 x 6.7 x 0.56 มม. มีสายอากาศภายในแพ็คเกจลามิเนต 2 ชั้นซึ่งช่วยกำจัดการออกแบบสายอากาศที่ซับซ้อนในส่วนของผู้ใช้งาน และยังช่วยให้ลูกค้าได้ใช้วัสดุมาตรฐาน FR4 สำหรับการออกแบบ PCB ภายใน MMIC นี้ ทั้งนี้ BGT60LTR11AIP MMIC ใช้วงจรสนับสนุนเพียงเล็กน้อย (ดูรูปที่ 3) ได้แก่ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าสัญญาณรบกวนต่ำ แหล่งกำเนิดออสซิลเลเตอร์คริสตัลความถี่ 38.4 MHz และตัวเก็บประจุภายนอก และมีไฟ LED สองดวงที่แสดงการทำงานของเซ็นเซอร์เรดาร์ โดยไฟสีเขียวคือเมื่อตรวจพบเป้าหมาย และไฟสีแดงสำหรับทิศทางการเคลื่อนไหวของเป้าหมาย

นอกจากการทำให้การรวมระบบง่ายขึ้นแล้ว โซลูชันแบบออล-อิน-วันนี้ ช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบได้อย่างรวดเร็ว เพื่อการประเมินคุณลักษณะผลิตภัณฑ์เบื้องต้น บอร์ดสาธิตที่แสดงในรูปที่ 3 คือโซลูชันแบบครบวงจรที่แสดงถึงคุณลักษณะของเซ็นเซอร์เรดาร์ MMIC และสามารถใช้งานได้สำหรับระบบ โดยการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟระหว่าง VCC และการเชื่อมต่อกราวด์บนบอร์ด

BGT60LTR11AIP MMIC เป็นอุปกรณ์ทดแทนขนาดเล็กที่น่าสนใจและคุ้มค่าสำหรับเซ็นเซอร์ตรวจจับคลื่นอินฟราเรด ทั่วไปในการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำหรือพลังงานแบตเตอรี่

ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ คลิกที่นี่

OktoberTech Asia Pacific 2021 ครั้งแรกในรูปแบบออนไลน์ จะจัดขึ้นในวันที่ 27 ตุลาคม 2564 โดยบริษัท Infineon Technologies Asia Pacific ในหัวข้อ Innovating for sustainability with highlights on Future Energy Systems, Sustainable Mobility and Sustainable Cities
สามารถลงทะเบียนเข้าร่วมงานได้แล้วตอนนี้ หรือดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ คลิกที่นี่