ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案

本文介紹ST TMOS傳感器在人體檢測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)，給智能產(chǎn)品帶來(lái)了那些創(chuàng)新和解決了現(xiàn)有產(chǎn)品的哪些技術(shù)痛點(diǎn)，以及它的技術(shù)原理和應(yīng)用。

隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人們不斷追求更低能耗和高準(zhǔn)確率的智能電子產(chǎn)品。意法半導(dǎo)體推出基于紅外信號(hào)的TMOS（溫度感應(yīng)半導(dǎo)體金屬氧化物）人體存在檢測(cè)傳感器，助力智能產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提升和功能的更加完善。

優(yōu)勢(shì)1：能探測(cè)靜止存在的物體。市場(chǎng)上用于人體感知的傳感器有很多，例如PIR紅外熱釋電傳感器和毫米波雷達(dá)，由于工作原理限制PIR傳感器和毫米波雷達(dá)都無(wú)法檢測(cè)到靜止的物體，而TMOS的存在檢測(cè)模式便能解決這些問(wèn)題。

優(yōu)勢(shì)2：定量檢測(cè)。TMOS傳感器是定量檢測(cè)目標(biāo)物，根據(jù)目標(biāo)物的物體表面溫度的大小，轉(zhuǎn)化成具體的數(shù)值顯示。因此在功能開(kāi)發(fā)上更多可能，例如可以根據(jù)檢測(cè)到的紅外輻射量的變化情況來(lái)判斷人的進(jìn)出方向。

優(yōu)勢(shì)3：高靈敏。TMOS傳感器對(duì)目標(biāo)物的移動(dòng)變化反應(yīng)靈敏，能解決PIR徑向檢測(cè)不靈敏的技術(shù)痛點(diǎn)。

優(yōu)勢(shì)4：TMOS傳感器在人體檢測(cè)上的優(yōu)勢(shì)。因TMOS檢測(cè)的波長(zhǎng)范圍是5~20um，人體表面溫度散發(fā)的紅外波長(zhǎng)是9.8um，剛好位于傳感器檢測(cè)帶寬的中心，所以易于檢測(cè)人體的存在。

TMOS傳感器是基于ST專有的MEMS技術(shù)，用于測(cè)量5~20um紅外波長(zhǎng)范圍。TMOS傳感器內(nèi)置一個(gè)精度0.5°C的溫度傳感器，兩個(gè)紅外感應(yīng)區(qū)（一個(gè)亮區(qū)，一個(gè)暗區(qū)），通過(guò)差動(dòng)讀數(shù)，消除自身溫度的一個(gè)影響，更加準(zhǔn)確的得到視角范圍（FOV）內(nèi)的目標(biāo)物產(chǎn)生紅外輻射的一個(gè)情況。

TMOS傳感器內(nèi)部示意圖如下：

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案

TMOS根據(jù)監(jiān)測(cè)到的紅外輻射量的一個(gè)變化情況，經(jīng)過(guò)內(nèi)部算法的一個(gè)處理，能判斷出目標(biāo)物的一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是靜止還是移動(dòng)。

Presence模式圖示：

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案

Motion模式示意圖：

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案

存在檢測(cè)：存在檢測(cè)是通過(guò)觀察TOBJECT的TMOS原始數(shù)據(jù)中每個(gè)低通濾波器(LPF_P_M & LPF_P)兩個(gè)輸出信號(hào)的差值來(lái)進(jìn)行的。然后，將這兩個(gè)信號(hào)的差值與可以為目標(biāo)應(yīng)用程序配置的PRESENCE_THS和HYST_PRES兩個(gè)閾值進(jìn)行比較。最后，當(dāng)兩個(gè)濾波信號(hào)的差值超過(guò)閾值時(shí)，設(shè)置存在檢測(cè)標(biāo)志信號(hào)(PRES_FLAG)，如下圖所示：

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)：運(yùn)動(dòng)檢測(cè)通過(guò)觀察TOBJECT的TMOS原始數(shù)據(jù)中每個(gè)低通濾波器(LPF_P_M和LPF_M)兩個(gè)輸出信號(hào)的差值來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。然后，將兩個(gè)信號(hào)的差值與可以為目標(biāo)應(yīng)用程序配置的兩個(gè)閾值MOTION_THS和HYST_MOT進(jìn)行比較。最后，當(dāng)兩個(gè)濾波信號(hào)的差值超過(guò)閾值時(shí)，設(shè)置運(yùn)動(dòng)檢測(cè)標(biāo)志信號(hào)(MOT_FLAG)，如下圖所示：

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案

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?場(chǎng)景應(yīng)用圖

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案場(chǎng)景圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

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?展示板照片

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?方案方塊圖

ST最新一代高靈敏度 STHS34PF80人體感應(yīng)檢測(cè)方案方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1、高靈敏度
2、能探測(cè)靜止的物體
3、能區(qū)分靜止和移動(dòng)的物體
4、低功耗
5、可編程中斷
6、定量檢測(cè)
7、完全集成的小型化模塊：3.2 x 4.2 x 1.455mm
8、溫度測(cè)量
9、可編程O(píng)DR：0.25~30HZ

?方案規(guī)格

1、人體靜止/移動(dòng)檢測(cè)
2、工作電壓: 1.7V to 3.6V
3、目標(biāo)物溫度靈敏度: 2000LSB/’C
4、工作電流：10uA @ 1Hz
5、待機(jī)模式電流: 1uA
6、接口：I2C 和3線SPI
7、靜止/移動(dòng)檢測(cè)距離可達(dá)到3M（無(wú)透鏡），搭配合適透鏡可有效延長(zhǎng)距離
8、內(nèi)置溫度傳感器，精度±0.5°C typ @ -10 ~ 60’C
9、工作波長(zhǎng)范圍：5um to 20um
10、視角范圍/FoV: 80degree