Détection infrarouge nouvelle génération avec le MAXREFDES131

La tendance est à l'automatisation, y compris dans les voitures, les opérations industrielles et même votre domicile. Pour prendre en charge cette automatisation, une grande diversité de capteurs est nécessaire. Cet article porte sur les applications domestiques et de bureau qui sont nécessaires pour détecter une présence dans une pièce ou dans une zone, ou si une personne y entre ou en sort.

La détection de présence à domicile ou au bureau fournit de nombreuses fonctionnalités, notamment l'activation ou la désactivation de l'éclairage lorsqu'une personne entre ou sort d'une zone, le contrôle du système CVC en fonction de la présence d'une personne, ainsi que les systèmes de sécurité de propriété qui peuvent détecter une activité inattendue.

De nombreux systèmes prenant en charge ces types d'application utilisent des capteurs infrarouges passifs (PIR). Les capteurs PIR sont d'usage courant dans l'immotique et dans les systèmes de sécurité pour la détection de présence et d'objets. Ils peuvent également être utilisés pour détecter les mouvements d'objets ou de personnes. Cependant, les applications de détection plus avancées présentent des exigences non prises en charge par les capteurs PIR en raison de leurs limitations.

Exigences des solutions de présence nouvelle génération

Les capteurs PIR ne peuvent pas détecter les objets immobiles ni la direction précise du mouvement, ni créer d'images thermiques. Ces tâches sont cruciales dans le développement de la nouvelle génération de systèmes d'automatisation et de sécurité. La capacité de détecter les personnes immobiles est essentielle dans la détection de présence. Lorsqu'une personne entre dans une pièce, le système domestique ou de bureau intelligent la détecte et ajuste automatiquement l'éclairage et le système CVC de la zone en fonction de la présence. Si la personne reste au même endroit pour une durée prolongée, le système doit pouvoir détecter sa présence malgré son immobilité.

La détection de direction du mouvement permet à un système intelligent d'activer l'éclairage et d'ajuster les paramètres du système CVC dans les pièces ou les zones vers lesquelles la personne se dirige avant qu'elle n'y entre.

La capacité de créer des images thermiques permet au système de déterminer si l'objet détecté est une personne, un animal ou autre, selon des formes prédéfinies. Cela permet au système intelligent d'ignorer les animaux domestiques ou autres animaux lorsqu'il doit déterminer si les paramètres environnementaux doivent être ajustés ou si l'objet détecté doit être ignoré dans les applications de sécurité.

Solution de Panasonic

Les capteurs PIR simples ne possèdent pas ces fonctionnalités, contrairement au capteur Grid-EYE de Panasonic (Figure 1). Si la plupart des capteurs PIR utilisent uniquement un élément de détection thermique, le Grid-EYE utilise une matrice 8 x 8 de 64 thermopiles lui permettant de mesurer la température réelle et les gradients de température dans une zone de visualisation de 60°. Le Grid-EYE inclut un circuit ASIC qui convertit les signaux des 64 thermopiles au format numérique et les référence à une température ambiante fournie par une thermistance interne avant de les transmettre à un microprocesseur. Lorsque le microprocesseur reçoit les signaux, il peut effectuer les calculs pour mapper les données de température à une image thermique.

Figure 1 : Capteur infrarouge matriciel Grid-EYE de Panasonic

De plus, le Grid-EYE peut détecter les mouvements de personnes et d'objets vers le haut, le bas, la gauche, la droite et en diagonale (Figure 2). Plusieurs objets se déplaçant dans des directions différentes peuvent être détectés. Ce dispositif peut également détecter les mouvements de la main à proximité immédiate, assurant ainsi le contrôle des gestes simples.

Figure 2 : La direction du mouvement peut être déterminée par un système à l'aide d'images thermiques provenant du capteur Grid-EYE de Panasonic

Conception de référence de Maxim

Les applications typiques d'automatisation et de sécurité pour le domicile et le bureau nécessiteraient plusieurs de ces capteurs pour couvrir les différentes pièces et/ou entrées. Les faire interfacer efficacement avec un emplacement de traitement principal pourrait constituer un problème logistique. Heureusement, Maxim a développé une solution avec sa carte de conception de référence MAXREFDES131# (Figure 3).

Figure 3 : Carte de conception de référence MAXREFDES131# 1-wire Grid-EYE de Maxim.

Cette carte intègre le capteur Grid-EYE AMG8833 de Panasonic et le pont 1-wire vers I²C DS28E17 de Maxim dans une conception de référence. Grâce au pont I²C DS28E17, la carte MAXREFDES131# peut communiquer avec le processeur principal jusqu'à une distance de 100 mètres via un seul fil, par rapport à un bus I²C typique qui n'a une portée que de quelques mètres. Sur le site Web de Maxim, une interface utilisateur graphique de démonstration est disponible et permet d'obtenir un « retour visuel pour 10 capteurs en chaîne MAXREFDES131# 1-Wire Grid-EYE ». Cependant, la portée maximale de la communication de 100 mètres s'applique toujours, quel que soit le nombre de cartes interconnectées. Cela permet à ces dispositifs d'être placés à distance et de transmettre des informations pertinentes vers un seul processeur hôte via un seul fil, sans nécessiter de processeurs hôtes distincts, chacun avec un ensemble de quelques capteurs, dans différents emplacements pour interfacer les uns avec les autres pour couvrir les zones souhaitées autour du domicile ou du bureau.

En cas d'utilisation de plusieurs cartes MAXREFDES131# dans une application, elles doivent être identifiables individuellement par le processeur afin de connaître l'emplacement physique surveillé par chaque carte. À cet effet, un commutateur adressable à 2 canaux 1-wire DS2413 est inclus pour permettre l'énumération individuelle de chaque unité intégrée sur la carte (Figure 4).

Figure 4 : Schéma fonctionnel de la conception de référence MAXREFDES131#. (Image fournie par Maxim Integrated)

Lorsque le DS2413 reçoit son code d'énumération, cela entraîne la connexion d'un commutateur SPDT double MAX4717 à COM2 pour établir la communication avec le DS28E17. Lorsque la carte est inactive, le MAX4717 est connecté à COM1 pour permettre au processeur hôte de communiquer avec les autres cartes MAXREFDES131# connectées en aval. La déconnexion de COM2 du DS28E17 le fait également passer en mode veille et déconnecte l'alimentation de l'AMG8833. En mode veille, la carte MAXREFDES131# consomme environ 0,5 mA, et environ 8 mA lorsqu'elle n'est pas en mode veille.

Maxim fournit un code d'exemple pour les plateformes mbed et Arduino, ainsi que l'interface utilisateur graphique de démonstration mentionnée précédemment sur son site Web. Avec ce code et l'interface utilisateur graphique, les développeurs peuvent rapidement configurer leur propre réseau de cartes MAXREFDES131# pour évaluation et ajustement à leurs applications.

Conclusion

Avec le MAXREFDES131#, les concepteurs peuvent développer les bases de la nouvelle génération d'applications de détection de présence et de mouvement pour les maisons ou les bureaux intelligents et pour les systèmes de sécurité. Cette conception de référence répond aux exigences avancées en matière de détection d'objets ou de personnes immobiles, de détermination de la direction du mouvement et de génération d'images thermiques, tout en fournissant une méthode simple et flexible pour communiquer avec un processeur hôte, et ce, dans une seule unité.