PIR-Sensor zur Anwesenheits- und Bewegungserkennung ...

Der STHS34PF80-Sensor enthält Thermotransistoren, die stationäre Objekte erkennen können, im Gegensatz zu herkömmlichen PIR-Detektoren, bei denen sich das erkannte Objekt bewegen muss, um eine messbare Reaktion des Sensors zu erzeugen. Während PIRs eine Fresnel-Linse benötigen, um sich bewegende Objekte zu erkennen, ermöglicht der neuartige Detektor von ST eine einfachere, linsenfreie Konstruktion.

„Heutige Smart Homes, Smart Buildings und IoT-Anwendungen benötigen eine genaue Anwesenheitserkennung, um die Steuerung von Systemen wie Beleuchtung, Heizung, Sicherheit und Sicherheitsüberwachung für eine nachhaltige Zukunft zu verbessern“, sagte Simone Ferri, General Manager der AMS MEMS Sub-Group. STMicroelectronics. „Unser neuer STHS34PF80 ist ein wirtschaftlicher Sensor mit extrem geringem Stromverbrauch, der einen konsistenten Betrieb der Gebäudeautomation ermöglicht, unabhängig davon, ob sich erkannte Bewohner bewegen oder nicht. Es basiert auf einer innovativen Kombination aus CMOS-Chip-Herstellung, Silizium-Mikrobearbeitung und Designfähigkeiten für Niederspannungsschaltungen.“

Der STHS34PF80 integriert einen intelligenten Algorithmus zur Anwesenheits- und Bewegungserkennung und zielt auf Alarm- und Sicherheitssysteme, Hausautomation, intelligente Beleuchtung, IoT-Geräte, intelligente Schließfächer und intelligente Wandpads ab. Seine linsenlose Reichweite von vier Metern und das 80°-Sichtfeld decken einen großen Bereich vor dem Sensor ab. Mit einem Betriebsstrom von 10 µA ist der Stromverbrauch geringer als bei einem herkömmlichen PIR, und das oberflächenmontierbare Gehäuse mit den Maßen 3,2 x 4,2 x 1,455 mm ist kompakt und eignet sich für die automatisierte Hochgeschwindigkeitsmontage. Der Sensor weist eine hohe Beständigkeit gegenüber unerwünschten Auswirkungen direkter Beleuchtung und eine hohe Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMI) auf. Der STEVAL-MKI231KA vereinfacht das Experimentieren mit dem STHS34PF80. Durch den Anschluss an X-NUCLEO-IKS01A3 oder STEVAL-MKI109V3 können Entwickler die grafische Benutzeroberfläche Unico-GUI von ST verwenden, um den IR-Sensor zu konfigurieren und Messungen innerhalb eines vereinfachten Arbeitsablaufs durchzuführen. Treiber für den STHS34PF80 sind auf GitHub verfügbar. Darüber hinaus steht im Softwarepaket X-CUBE-MEMS1 eine gebrauchsfertige Bibliothek zur Kompensation und Erkennung der Anwesenheit von Personen oder Objekten zur Verfügung. Benutzer können schnell mit der Ausführung einfacher Anwendungen beginnen, indem sie die Vorteile des STHS34PF80 nutzen und die Ergebnisse testen, um mit der Erstellung einer Anwendung zu beginnen.

Der STHS34PF80 enthält thermische MOSFETs (TMOS), die empfindlich auf die Erwärmungseffekte der auf ihre Gates einfallenden Infrarotstrahlung reagieren, sowie digitale Ausleseschaltungen, die mithilfe der ausgereiften und zuverlässigen SOI-CMOS-Technologie (Silicon-on-Insulator) von ST effizient auf demselben Chip integriert sind . Die SOI-Architektur erleichtert die Mikrobearbeitung mit den bewährten MEMS-Prozessen (Mikroelektromechanische Systeme) von ST, um das TMOS für eine genaue Temperaturmessung thermisch zu isolieren.

Der TMOS wird mit einer Unterschwellenspannung betrieben, die unter der Spannung liegt, die zum vollständigen Einschalten des Transistors erforderlich ist. In diesem Modus ist der Drain-Source-Strom stark temperaturabhängig und erzeugt eine genau messbare Reaktion auf minimale Infrarotstrahlung. Dadurch kann der Sensor die Anwesenheit von Menschen über Infrarotemissionen erkennen, unabhängig davon, ob sich die Person bewegt oder stillsteht. Ein weiterer Vorteil des Sub-Threshold-Betriebs besteht darin, dass der Transistor sehr wenig Strom verbraucht, sodass batteriebetriebene Sensoren, die den STHS34PF80 enthalten, über lange Zeiträume zwischen Aufladung oder Batteriewechsel betrieben werden können. Darüber hinaus gewährleistet die Standard-CMOS-Fertigungstechnologie eine kostengünstige Sensorproduktion mit hoher Waferausbeute und nutzt auch die Transistorgeometrie im Submikrometerbereich für kleine Sensorabmessungen. Dies steht im Gegensatz zu PIR-Sensoren, deren Empfindlichkeit von der Größe des pyroelektrischen Pixels abhängen kann. Darüber hinaus ermöglicht die integrierte digitale Schnittstelle eine direkte Verbindung zum Host ohne analoge Frontend-Schaltkreise.

Der STHS34PF80 ist jetzt in Produktion und in einem 10-poligen Land-Grid-Array-Gehäuse (LGA) zum Preis ab 2,60 US-Dollar bei Bestellungen von 1000 Stück erhältlich.