I circuiti integrati per sensori basati su radar stanno diventando una tecnologia di rilevamento popolare grazie al loro ampio raggio di azione, all’elevata sensibilità al movimento e alle capacità di privacy. Con la loro elevata precisione, i sensori radar sono ampiamente utilizzati nei mercati automobilistico e industriale per applicazioni come il rilevamento di punti ciechi, il rilevamento di collisioni, la presenza di persone e il rilevamento del movimento. Negli ultimi anni, i sensori radar a 60 GHz e 77 GHz hanno sostituito i sensori radar a 24 GHz, offrendo una risoluzione più elevata, una maggiore precisione e fattori di forma più piccoli. Le nuove bande radar hanno consentito diverse nuove applicazioni nel mercato automobilistico e industriale, come il rilevamento della presenza di bambini nei veicoli e il rilevamento di cadute di anziani negli ospedali.
Nonostante i vantaggi unici del rilevamento radar, i sensori SoC a 60 GHz e 77 GHz ad alte prestazioni sono stati tradizionalmente limitati nelle applicazioni che potrebbero utilizzarli a causa del loro elevato consumo energetico.
I sensori radar più recenti come AWRL6432 e IWRL6432 di Texas Instruments consumano meno energia grazie all’uso di un’architettura a basso consumo e possono consentire l’implementazione del radar in nuove applicazioni industriali, di elettronica personale e automobilistiche. Grazie alle modalità di sospensione integrate e alle efficienti operazioni di duty cycle, questi radar a bassa potenza possono consentire al sistema di rilevamento di attivare il sensore e decidere in modo intelligente quando agire, entro un budget di potenza < 5 mW. Ciò può portare il rilevamento radar ad alte prestazioni alle applicazioni alimentate a batteria e con limitate risorse di alimentazione che in precedenza non potevano farne uso.
Questo articolo esplora come le case, le fabbriche, l’elettronica personale e i progetti automobilistici possono trarre vantaggio dai sensori radar a bassa potenza.
Rilevamento radar a bassa potenza per l’automazione degli edifici
Per supportare la prossima generazione di case e città intelligenti, le case e gli uffici devono essere più intelligenti, più interconnessi, efficienti, più sicuri e fornire un livello di comfort più elevato alle persone. Per raggiungere questi obiettivi è necessaria una consapevolezza dell’ambiente e dell’intelligenza artificiale. Sensori come l’IWRL6432 aiutano a soddisfare le richieste dei progettisti per una maggiore efficienza energetica e un rilevamento intelligente. Questi dispositivi consumano in media solo da 2 mW a 5 mW per effetto delle modalità di sospensione profonda, una caratteristica fondamentale per le case e gli edifici interconnessi con sensori che devono rilevare continuamente per periodi più lunghi. Nonostante il consumo energetico inferiore rispetto alle precedenti generazioni di sensori radar a onde millimetriche (mmWave), questi dispositivi offrono il livello di intelligenza necessario per le moderne applicazioni smart home e smart city attraverso funzionalità di elaborazione dei dati su chip, consentendo il rilevamento del movimento, il riconoscimento dei gesti e il processo decisionale all’edge.
Esempi di applicazioni supportate includono sensori di rilevamento del movimento e della presenza per la sicurezza di casa e ufficio, termostati intelligenti e sistemi HVAC per il controllo automatico del clima basato sul rilevamento del tasso di occupazione, tosaerba, aspirapolvere e robot di servizio in grado di rilevare piccoli oggetti anche al buio e fornire maggiore comfort agli utenti attraverso una maggiore efficienza.
Rilevamento radar per l’automazione degli edifici (campanello video e telecamera di sicurezza domestica).
Rilevamento radar a bassa potenza per l’automazione di fabbrica
Per soddisfare la crescente domanda di beni di consumo e la logistica necessaria alla movimentazione delle merci, i produttori necessitano di una maggiore efficienza nell’automazione dei processi di produzione e nel trasporto intelligente. Interazione più sicura tra gli esseri umani e le macchine con sensori intelligenti e affidabili che creano una “rete di sicurezza” che consente alle macchine di rilevare gli oggetti in modo accurato e rapido.
I veicoli a guida automatica (AGV, Automated guided vehicles) e i robot automatizzati (AMR, Automated Machine Robots) dotati di sensori possono vedere gli ostacoli, inclusi gli esseri umani, e manovrare dal punto A al punto B lungo percorsi pianificati. I sensori mmWave a bassa potenza consentono di incrementare il periodo di attività per AGV e AMR e il costo inferiore consente una più facile adozione della tecnologia.
In un contesto residenziale, i sensori IWRL6432 in un rasaerba robotizzato o in un aspirapolvere possono rilevare piccoli ostacoli che altre tecnologie di rilevamento non riescono a rilevare. Il minor consumo energetico consente ai dispositivi di funzionare per una durata maggiore prima della ricarica delle batterie.
Rilevamento radar a bassa potenza per l’elettronica personale
Con l’integrazione del sensore a 60 GHz con fattore di forma ridotto, laptop e notebook possono ora rilevare la presenza di spettatori, la televisione può rilevare la presenza di persone e accendersi, può rilevare gesti e fornire un’esperienza utente personalizzata. I dispositivi per il fitness e gli orologi intelligenti possono stimare la frequenza cardiaca e la frequenza respiratoria delle persone fornendo un contesto di salute che può indurre le persone ad adottare uno stile di vita più sano.
Rilevamento radar a bassa potenza per applicazioni automobilistiche nell’abitacolo
Nel mercato automobilistico, c’è una crescente tendenza all’introduzione di sensori nel veicolo per il rilevamento e il monitoraggio della preveggenza all’interno dell’abitacolo, in parte guidata da normative di sicurezza come il programma europeo di valutazione delle auto nuove (Euro NCAP). A partire dal 2025, Euro NCAP assegnerà punti ai veicoli in grado di rilevare e avvisare quando un bambino viene lasciato a bordo di un veicolo parcheggiato.
I sensori radar mmWave a bassa potenza da 60 GHz possono aiutare i carmaker a soddisfare questi requisiti normativi, ottimizzando al contempo il costo totale del sistema di sensori scalando un singolo sensore per più funzioni.
I sensori radar a 60 GHz ad alte prestazioni sono spesso utilizzati per applicazioni nell’abitacolo a causa della loro sensibilità di rilevamento e capacità di classificare il movimento, ma richiedono un consumo energetico estremamente basso per sostituire i sensori a ultrasuoni comunemente utilizzati oggi per il rilevamento delle intrusioni. Ulteriori informazioni su questo aspetto sono contenute nell’articolo “Soddisfa i requisiti di rilevamento della presenza di bambini Euro NCAP con sensori radar mmWave a bassa potenza da 60 GHz“.
I sensori radar a bassa potenza da 60 GHz consentono applicazioni di rilevamento più recenti nei mercati in cui i rigorosi budget di potenza precedenti limitavano le capacità di rilevamento superiori a 20 metri con elevata precisione. Mentre l’innovazione continua in questo spazio, i progettisti possono sviluppare applicazioni più piccole e più capaci che renderanno il nostro mondo più interconnesso e le nostre case ed edifici sempre “più intelligenti”.
Kishore Ramaiah è Business Manager and Marketing Director, Industrial Radar presso Texas Instruments.
