Sensores de proximidade eficazes baratos para detectar pessoas?

Estou construindo um pequeno dispositivo que será montado no teto (junto com muitos outros idênticos), voltado para baixo. Eu gostaria de detectar quando alguém anda por baixo dela. Devido às restrições do meu sistema, o sensor precisa ser:

Barato - todo o dispositivo precisa custar cerca de US $ 5, então prefiro não gastar mais do que US $ 1 no sensor.
Compacto - todo o dispositivo tem cerca de 3 cm de diâmetro, portanto o sensor precisa ser significativamente menor que isso.
Alcance razoável - quando alguém está embaixo do dispositivo, sua cabeça pode estar a 50 cm - 1 metro de distância.

O sensor não precisa ser rápido - algumas verificações por segundo devem ser suficientes.

Barato praticamente exclui pirômetros 'IR passivos', e compactos e baratos excluem transponders ultrassônicos. Eu tentei um detector eletrostático, mas, embora ele faça um ótimo trabalho na detecção de objetos de plástico carregados, ele não responde a uma pessoa parada no chão de madeira.

Até agora, a melhor opção parece ser um LED de IR como um fotodiodo (eu tentei um fototransistor real, mas estranhamente recebi um sinal mais fraco que o LED). Usando uma configuração com um LED emitindo IR e outro LED com polaridade reversa conectado à entrada analógica de um Arduino, sou capaz de discernir um retorno útil refletindo da minha mão qualquer coisa até meio metro. Embora isso seja utilizável, ele está bem no limite do intervalo e estou preocupado que ele possa não funcionar no sistema finalizado. Ele tem a grande vantagem de poder colocar apenas um LED em cada placa e usar uma placa no modo de detecção enquanto outra fornece a iluminação.

Alguém pode sugerir uma opção melhor para detecção de proximidade ou um aprimoramento da opção IR ativa para ampliar seu alcance?

— Nick Johnson
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Consulte futurlec.com/PIR_Sensors.shtml para obter alguns componentes PIR com preços razoáveis.

— Russell McMahon

@ Russell Obrigado, mas eles ainda têm pelo menos o dobro do meu orçamento por sensor.

— Nick Johnson

Você diz um orçamento total de US $ 5 - o que é coberto por isso? A eletrônica de controle do sensor e a placa de circuito impresso podem estar abaixo de US $ 1. O que mais há em cada unidade e o que eles fazem?

— Russell McMahon

@Russell O PCB (cerca de US $ 1), o microcontrolador (cerca de US $ 2 para um ATTiny45), o LED (US $ 0,3 a US $ 1 dependendo das peças), o cabo para conectá-lo a dispositivos vizinhos (~ US $ 1, provavelmente em menor quantidade) e diversos componentes passivos (US $ 0,1-ish).

— Nick Johnson

ATTiny45 - em estoque Digikey. $ 2,20 / 1. $ 1,38 / 25. US $ 1,23 / 100. Conhecendo toda a especificação e o que era necessário, um processador mais barato provavelmente seria possível. Todo o projeto descrito é quase certamente factível por US $ 5 para materiais com até US $ 2 para sensor (es). ATTiny25 provavelmente está bem com volumes de US $ 1,89 / US $ 1,19 / 1,05 como acima. Existem peças mais baratas que provavelmente funcionariam para você. Qual é a especificação total? Que volume?

— Russell McMahon

Respostas:

Pela sua explicação e outra pergunta, parece que você está conectando seu LED IR diretamente à entrada ADC. Eu não acho que isso funcione muito bem à distância, a entrada ADC provavelmente terá uma impedância bastante baixa que atenuará seu sinal. Os fotodiodos possuem uma impedância muito grande, portanto, é necessário um amplificador de transimpedância para converter a corrente em voltagem.
Eu usaria algo que é projetado para detectar e não emitir, como um fotodiodo ou seu fototransistor IR (se não funcionou, provavelmente você não está usando corretamente) e alimentá-lo em um opamp e depois no ADC.
Na nota do aplicativo à qual você se conecta, há muitos exemplos de circuitos, todos envolvendo um transistor ou opamp para amplificar / armazenar em buffer o sinal. Experimente um destes e veja como ele funciona.

— Oli Glaser
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Estou realmente tentando reduzir a contagem e o custo dos componentes, e usar o mesmo dispositivo alternadamente para detectar e emitir parecia uma boa maneira de fazer isso. Nem todos os circuitos de amostra envolvem um opamp, e as tensões que vejo no AVR estão em uma faixa que pode ser usada sem um - estou apenas tentando descobrir o que funciona melhor.

— Nick Johnson

Qual circuito de amostra você está vendo? Todos os que eu vejo envolvem um transistor ou opamp. Eu acho que pode ser bastante esquisito sem um a uma distância razoável, pois a irradiância será proporcional à distância ao quadrado e os 20 Meg usados podem causar problemas. Se você está tentando manter a contagem de componentes baixa, então eu usaria o fototransistor, ele deve ser muito mais sensível. Entendo o desejo de manter o custo baixo, mas US $ 0,02 para um transistor de geléia pareceria valer a pena para garantir que as coisas funcionassem como deveriam.

— Oli Glaser

2A, que na verdade é um 'circuito fundamental', mas como observei, a faixa de tensão é razoável. A irradiância será proporcional à distância ao quadrado, mesmo com um amplificador operacional, e acho que a diferença entre ele e os níveis de fundo pode ser impossível medir mais de 50 cm, mas tentarei um amplificador operacional. Infelizmente, um fototransistor de infravermelho custa mais de US $ 0,5 do que US $ 0,02.

— Nick Johnson

Olhando para a folha de dados do meu microcontrolador escolhido (o ATTiny45), ele realmente já suporta um ganho de 20x no ADC diferencial, por isso espero poder pular o opamp externo, se conhecer os parâmetros corretos para a parte do resistor do divisor de tensão - sobre qual Ainda estou no escuro e ainda parece que a experimentação é a única solução real.

— Nick Johnson

Então, tentei um opamp com o circuito 6A do apêndice - com um resistor de 10M, na verdade, era menos sensível que o simples divisor de tensão de 10M.

— Nick Johnson

(1) LEDs usados para lavar a área de cima com infravermelho modulado com detectores de infravermelho mais baratos que funcionam para você. (LED, fotodiodo, ...)

(2) Se você conseguir fornecer emissores no nível do piso voltado para cima, poderá usar a interrupção do feixe com os sensores acima. Os emissores de infravermelho podem ser facilmente muito óbvios (o filtro de infravermelho pode ser preto e opaco à luz visível.) Os emissores devem poder resistir a danos.

(3) Emissores acima com refletores no nível do piso - não precisam ser visivelmente refletivos. É mais provável que esteja sujeito a danos do que emissores de baixo nível.

(4) A Alibaba India possui placas de sensores de IR ativos em Rs157 = ~~~ $ US3. Este é o PCB inteiro e o volume é desconhecido. Dá uma idéia da ordem de custo mais baixa para as unidades concluídas.

(5) Pode-se fazer com que o capacitivo funcione ao seu alcance.

O Philips PCF8883 parece promissor , com preço de Digikey de US $ 1,08 / 2500 ou US $ 2,80 / 1 .

Se você pode instalar as placas do sensor no nível do chão, e não acima dos alvos, a detecção capacitiva deve ser muito adequada.

Muitos circuitos de sensor capacitivo de mérito variável aqui via imagens do Google

Alguns componentes do sensor PIR com preços razoáveis

Pares de sensores ultrassônicos De US $ 2,90 / par 1, US $ 2,30 / 100.

— Russell McMahon
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Obrigado pelas sugestões. A idéia 1 é mais ou menos o que estou pensando como minha principal opção, apenas eu posso usar um LED IR como sensor e detector; um módulo emite enquanto o outro detecta. Eu prefiro não exigir colocar e alimentar qualquer coisa no nível do chão, no entanto. Eu vi sensores piroelétricos tão baratos quanto $ 1 no Aliexpress, mas eles tendem a ser muito angulares, além de exigirem circuitos de interface.

— Nick Johnson

você pode usar a luz e o fotorresistor.que será mais barato.Mas os fotorresistores são sensíveis a todas as luzes.A idéia é que a luz seja refletida pelo solo e medida pelo ldr.Se houver obstáculo, o valor lido não será o mesmo : então detecção. Mas o ldr, como eu disse, é sensível, portanto, onde está sendo usado é importante

— esteira
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