熱成像傳感器測量、警告人體存在

我們都有使用傳感器的經(jīng)驗。作為設計工程師，我們使用溫度傳感器——濕度、壓力、力、應力、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。警報系統(tǒng)使用來自開關、磁鐵或紅外 (IR)/微波運動檢測器的打開和關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來說既昂貴又復雜。

那么，當您采用低分辨率視頻傳感器陣列并將其調整為熱檢測時會發(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。

圖 1：這種窄角模塊化熱陣列傳感器允許設計人員使用簡單的 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。

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）

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 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將多個傳感器組合成一個更大的陣列。

盡管目前最關鍵的應用之一是人體檢測，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)。調試系統(tǒng)還可以利用這些作為 FLIR 相機的低成本替代品。

結論

當涉及到傳感器時，熱度確實很高。借助簡單的傳感器技術，企業(yè)可以利用簡單而先進的檢測技術來為人群做好準備，消除人群，監(jiān)控設備，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