《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 業(yè)界動態(tài) > 如何使用 TI 毫米波占位傳感器設計高能效的智能空調(diào)

如何使用 TI 毫米波占位傳感器設計高能效的智能空調(diào)

2021-12-07
來源:電子創(chuàng)新網(wǎng)

  與以往相比,發(fā)達國家/地區(qū)和發(fā)展中國家/地區(qū)的人們?nèi)缃窀右蕾嚳照{(diào) (AC) 來獲得舒適的生活空間,因此,能源消耗也隨之快速增加。

  根據(jù)國際能源協(xié)會的“制冷的未來”報告,空調(diào)占當今總能源消耗的 10%。預計到 2050 年,這一使用量將增加兩倍,相當于美國、歐盟和日本目前的總發(fā)電量。到 2050 年,全球住宅和商業(yè)建筑中空調(diào)的數(shù)量將從今天的 16 億臺增加到 56 億臺。這相當于在接下來的 30 年中每秒鐘即有 10 臺新空調(diào)售出。

  占位感應在空調(diào)中的作用

  通過適應室內(nèi)活動水平并將氣流引導到更需要的地方,人體占位感應可以使空調(diào)更智能、更節(jié)能。圖 1 展示了一些場景,在這些場景中,占位感應(如在場/不在場、活動和人員位置檢測)提供反饋,通過調(diào)節(jié)室溫并將氣流導向室內(nèi)居用人員,可有助于節(jié)約能源并使環(huán)境更加舒適。

  

1638861123607269.png

  圖 1:展示從占位感應獲得的反饋如何確定空調(diào)使用情況的場景

  無源紅外傳感器和攝像頭解決方案是空調(diào)占位感應中使用的兩種技術。無源紅外傳感器成本低、功耗低,但在明亮日光下的誤檢測率較高,對精細運動缺乏敏感性。相比之下,攝像頭可提供出色的分辨率,但有可能出現(xiàn)更高的錯誤檢測率,尤其是檢測陰影和人像圖片。無源紅外傳感器和攝像頭解決方案都是光學傳感器,在設計中將需要光學設計,需要額外開孔,將可能影響外觀設計。

  整個行業(yè)采用占位感應來實現(xiàn)節(jié)能,同時也致力于通過邊緣處理使空調(diào)更加智能。除了通過存在檢測來控制空調(diào)操作以提高用戶舒適度之外,還不斷致力于采用單一傳感技術。未來,空調(diào)將集成用于用戶安全監(jiān)測的附加功能,例如跌倒事件檢測和生命體征監(jiān)測,包括心率和呼吸率。

  毫米波傳感器在占位感應中的優(yōu)勢

  TI 毫米波 (mmWave) 傳感器提供豐富的數(shù)據(jù)集,其中包含相關區(qū)域中每個對象的精確范圍、速度和到達方向信息。通過執(zhí)行對象檢測、分類和跟蹤的數(shù)字信號處理器 (DSP),可以獲取人員占位信息,例如人員在場、不在場、人數(shù)以及人員相對于空調(diào)設備的精確位置??照{(diào)設備可以使用這些信息來做出明智的決策;例如,當有人進入房間時,傳感器會在開啟氣流之前在最短預設時間內(nèi)跟蹤此人的在場狀態(tài)。如果此人留在房間里,空調(diào)通過使用跟蹤/定位信息將氣流向此人引導,以便為其提供舒適感??照{(diào)還會根據(jù)房間內(nèi)的人數(shù)調(diào)整溫度,以實現(xiàn)更大的舒適度和更好的節(jié)能效果。

  除了數(shù)據(jù)的準確性和精度之外,TI 的毫米波傳感器在創(chuàng)建高能效的智能空調(diào)解決方案時還提供了諸多優(yōu)勢,其中包括:

  減少了誤檢測

  可在惡劣環(huán)境下正常運行

  產(chǎn)品設計美觀,外型小巧

  使用傳感技術而非攝像頭,可減少隱私顧慮。在保護隱私的前提下,實現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計及目標追蹤

  實現(xiàn)邊緣智能化

  TI 毫米波 60GHz 傳感器在單個芯片上集成了調(diào)頻連續(xù)波收發(fā)器、片上監(jiān)控和校準機制、Arm? Cortex?-R4F 微控制器和 C674x DSP。此集成特性可支持在高度集成的傳感器上實現(xiàn)智能化,并在器件本身進行實時數(shù)據(jù)處理。

  一個示例應用使用 TI 的 IWR6843 60GHz 毫米波單芯片傳感器為商業(yè)和住宅空調(diào)實現(xiàn)占位感應。處理數(shù)據(jù)的傳感器使用 Capon 波束成形進行人員檢測,并且可以智能地對對象進行分類以更大程度地減少錯誤檢測。此示例應用展示了 +/-10 厘米的人員(包括移動和靜止)檢測精度,室內(nèi)檢測距離可長達 8 米。計數(shù)密度為每兩米 3 人,人數(shù)少于 5 人時,準確率為 100%;房間內(nèi)最多 9 人時,準確率為 85%。

  在不久的將來,空調(diào)將成為基于數(shù)據(jù)的完全獨立系統(tǒng),無需遙控器或通過空調(diào)控制單元進行人機交互??照{(diào)中的傳感技術不斷收集數(shù)據(jù),以便提供更佳的舒適度。例如,在辦公室環(huán)境中,傳感器可隨著時間的推移確定從上午 9 點到下午 5 點在辦公室的人數(shù)最多?;谶@些數(shù)據(jù),系統(tǒng)將學習在忙碌時段引導更多氣流,并在非高峰時段限制或關閉氣流,以便減少能源消耗,進而節(jié)省企業(yè)費用。

  住宅和商用空調(diào)的需求持續(xù)增長,到 2050 年將增加兩倍。使用毫米波技術的占位感應可以將整體空調(diào)能耗降低多達 35%。展望未來,毫米波技術不僅會繼續(xù)對 HVAC 系統(tǒng)的運行方式產(chǎn)生更大的影響,還能夠減少環(huán)境中的污染物總體排放量。





圖片.jpg


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權者。如涉及作品內(nèi)容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。