Radarsensoren von Infineon
Für ein effizientes und nachhaltiges Smart Home
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Radarsensoren für ein intelligentes Zuhause
Von allen verfügbaren Lösungen zur Bewegungserkennung haben Radarsensoren die höchste Empfindlichkeit, selbst bei kleinsten Bewegungen, die teilweise sogar für das menschliche Auge unsichtbar sind. PIR(Passive Infrared)-Sensoren können in Bezug auf die Empfindlichkeit nicht mithalten. Außerdem sind Radarsensoren im Gegensatz zu PIR-Sensoren nicht von der Körperwärme abhängig, da es sich um eine aktive Detektionstechnologie handelt. Das bedeutet, dass eine Person auch dann erfasst wird, wenn sie sich kaum oder gar nicht bewegt.
Einer der größten Vorteile ist aber die Fähigkeit, auch durch nichtleitende Materialien hindurch zu detektieren. Während Infrarot-, Ultraschall-, Kamera- und andere bildbasierte Sensoren nicht abgedeckt werden dürfen und somit Öffnungen im Produktgehäuse benötigen, kann ein Radarsensor vollständig in einer Anwendung versteckt werden. Es müssen also keine Kompromisse beim Produktdesign nötig. Zudem entfallen zusätzliche Fertigungsschritte und Kosten für ein Gehäuse mit entsprechenden Anpassungen.
Eine weitere Möglichkeit ist die kamerabasierte Bewegungserkennung, zum Beispiel für Sicherheitskameras, Fernseher, Laptops und andere Geräte, die bereits über einen geeigneten Bildsensor verfügen. Optische Systeme haben jedoch einen sehr hohen Energiebedarf, da sie unter Umständen gute Umgebungslichtbedingungen benötigen. Außerdem ist eine Bildverarbeitung erforderlich, um Bewegungen in einem Video zu erkennen, was ebenfalls viel Rechenleistung und Energie benötigt. Hinzu kommt, dass bildgebende Systeme in die Privatsphäre eindringen und die Nutzer ihnen daher nicht uneingeschränkt vertrauen.
Zudem erhöht der Rückgang der Preise für Unterhaltungselektronik den Kostendruck auf die Komponenten. Aus diesem Grund sind 3D-ToF(Time of Flight)- und Kamerasensoren oft zu teuer, um sie für die Anwesenheitserkennung einzusetzen. Auch leistungsfähige PIR-Lösungen, die nicht nur das Design des Produktgehäuses beeinflussen, sondern unter anderem eine zusätzliche Fresnellinse, einen Verstärker und einen Controller erfordern, erhöhen die Systemkosten.
Im Vergleich dazu benötigt der Radarsensor BGT60LTR11AIP laut Infineon nur ein Minimum an unterstützenden Komponenten, insbesondere im autonomen Betrieb. Damit hat er den geringsten Einfluss auf die Systemkosten. Aufgrund ihrer geringen Größe und Bauhöhe können Radarsensoren auch in kleine und dünne elektronische Geräte integriert werden.
Und schließlich arbeiten Radarsensoren zuverlässig in staubigen, verrauchten, nebligen und feuchten Umgebungen, in denen die Erkennungsleistung von laserbasierten ToF-Sensoren oder anderen bildgebenden Sensor-Technologien beeinträchtigt sein kann.
Zusätzliche intelligente Funktionen
Vielen Anwendern ist nicht bewusst, dass auch eine unsachgemäße Handhabung der Geräte zu unnötigem Energieverbrauch führt. Sie verschwenden ungewollt Energie, weil sie vielleicht zu bequem sind, ihre Geräte auszuschalten oder die Einstellungen zu ändern, wenn sie vorübergehend abwesend sind. Mithilfe von Radarsensoren kann das automatisch geregelt werden, ohne dass der Nutzer darüber nachdenken muss.
Neben der An- und Abwesenheitserkennung lassen sich mit Radarsensoren weitere Funktionen in intelligente Anwendungen integrieren, zum Beispiel in Klimaanlagen. Hier sind Radarsensoren am effektivsten, wenn sie mit Temperatur- und CO2-Sensoren kombiniert werden, sodass das System nur bei Bedarf aktiviert ist – zum Beispiel, wenn sich jemand im Raum befindet, der CO2-Gehalt zu hoch ist oder die Raumtemperatur einen vordefinierten Grenzwert überschreitet.
Andere Sensortechnologien liefern dagegen oft nur binäre Informationen wie An- oder Abwesenheit. Darüber hinaus kann ein Radarsensor auch die Anzahl der Personen im Raum überprüfen und die Leistung entsprechend frühzeitig anpassen oder sogar die Positionen und Abstände der Personen überprüfen, um die Richtung des Luftstroms zu steuern.
Viele weitere Anwendungen sind denkbar, zum Beispiel Soundsysteme, die die Position des Zuhörers verfolgen und anhand der Trackingdaten die Lautstärke und Klangparameter kontinuierlich optimieren. Oder Fernsehgeräte mit Kinderschutzmechanismen, die den Abstand messen und eine Warnung ausgeben, sobald sich die Augen des Kindes zu nahe am Bildschirm befinden. Auch Anwendungen für ältere oder pflegebedürftige Menschen sind denkbar, etwa Alarmsysteme, die bei einem Sturz Hilfe rufen.
Mit wenig Aufwand können Radarsensoren also nicht nur den Energiebedarf senken und zum Komfort der Nutzer beitragen, sondern auch für deren Wohlbefinden und Sicherheit in einer intelligenten Umgebung sorgen.
Der Autor
Bernd Hettich
ist Product Marketing Manager bei Infineon Technologies und weltweit verantwortlich für fünf 24-GHz- und zwei 60-GHz-Radarsensoren für Industrie- und Unterhaltungselektronik-Anwendungen.
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- Energieeffizienz durch Radarsensoren
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