Cómo una detección de presencia fiable y asequible puede cambiar la forma de gestionar el espacio en el futuro

Resumen

Este artículo examinará primero el papel creciente de la detección de presencia. A continuación, repasará los sistemas de detección que existen actualmente en el mercado y detallará específicamente las ventajas de los sensores infrarrojos activos frente a los pasivos. Por último, presentará una nueva solución de seguimiento por infrarrojos activos.

¿Qué es la detección de presencia?

La detección de presencia, también conocida como detección de presencia humana, es la capacidad de identificar o localizar la existencia de personas en un área o espacio físico concreto.

Por qué es importante la detección de presencia

La detección de presencia en espacios interiores es cada vez más importante, y se ha acelerado especialmente con los recientes desarrollos de COVID-19. Los casos de uso interesantes para la detección de presencia pueden variar en espacios interiores como oficinas, cabinas de ascensor, pasillos y espacios comerciales. En los ascensores, por ejemplo, la detección puede ser una herramienta útil, incluso para salvar vidas, en una situación de emergencia. En las aplicaciones minoristas, la detección de presencia puede utilizarse para controlar los patrones de comportamiento, y estos datos pueden ayudar a optimizar la colocación de los productos, lo que beneficia tanto a los minoristas como a los consumidores. Además, la detección de presencia puede utilizarse para detectar la utilidad de un espacio de oficina. Por ejemplo, si las oficinas están infrautilizadas debido a los desplazamientos o al trabajo desde casa, una empresa puede utilizar la detección de presencia para evaluar el uso y reducir el número de oficinas si es necesario. La detección de presencia también puede aplicarse en aplicaciones como las oficinas móviles, donde en algunos lugares un trabajador remoto no tiene una oficina designada, sino que necesita encontrar un espacio de trabajo disponible a través de un proveedor de oficinas móviles. Estas aplicaciones requieren soluciones inteligentes, rentables y fáciles de integrar en los diseños actuales.

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Sistemas de detección de presencia en el mercado actual

Existen múltiples soluciones de detección de presencia en el mercado, como el tiempo de vuelo, el radar, las cámaras 2D y los detectores de presencia por infrarrojos pasivos o activos. Su rango de precios, pero también su precisión, pueden diferir considerablemente. Aunque un sensor de tiempo de vuelo de alta gama ofrece la mayor precisión en la detección de presencia, se encuentra en el extremo superior de la escala de precios. Por tanto, se utiliza para soluciones críticas, como las interacciones entre humanos y robots. Los detectores de presencia por infrarrojos, en cambio, pueden proporcionar un nivel de precisión deseable para aplicaciones menos críticas a un coste mucho menor.

Ventajas de los detectores infrarrojos activos sobre los pasivos

Aunque tanto los sensores activos como los pasivos pueden proporcionar una solución rentable, los sensores activos pueden utilizarse en el modo de recuento de alta precisión. Además, es obligatorio que un sensor de detección de presencia reconozca los mínimos movimientos en diversos escenarios de iluminación. El sensor de infrarrojos activo es mucho más eficaz porque emite activamente luz infrarroja para detectar a las personas. Esto contrasta con la detección pasiva, que se basa únicamente en los reflejos de la luz infrarroja del cuerpo humano.

Una solución de infrarrojos activos también puede contener un sensor de infrarrojos (IR) activo que puede utilizarse no sólo para detectar a las personas en movimiento, sino también a las que no se mueven, evitando así los falsos negativos. Gracias a su principio óptico, el sensor puede ocultarse tras un plástico o un cristal tintado, que es transparente a los infrarrojos y, por tanto, puede integrarse fácilmente en el diseño del producto y en el entorno interior.

Soluciones de detección infrarroja activa

La placa de evaluación ADPD1080 de Analog Devices, mostrada en la Figura 1, realiza un seguimiento activo por infrarrojos.

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Figura 1: Placa de evaluación ADPD1080 para la detección de movimiento y presencia de largo alcance.

La placa de evaluación consta de la gestión de la energía, un fotodiodo, seis LEDs y un frontal fotométrico, el ADPD1080. Los LEDs infrarrojos emiten luz, y la intensidad de la luz reflejada se mide hasta 5 m del sensor.

El movimiento puede detectarse por el cambio de intensidad: cuando no hay movimiento en la habitación, la intensidad permanece inalterada. El fotodiodo está centrado entre los LED y puede colocarse detrás de una pantalla de plástico tintada de negro, una característica de diseño adicional que ofrece al cliente la opción de una colocación discreta.

La placa de evaluación consta de dos configuraciones. El primero es para la proximidad, y el segundo funciona mejor para distancias más largas. Esto se debe a la intensidad de los LEDs. El ADPD1080 es un front-end fotométrico completo con ocho entradas front-end, que se conectan a los fotodiodos. También tiene tres controladores de LED incorporados y ofrece dos franjas horarias, que se pueden programar independientemente para leer el fotodiodo y controlar los LED. Gracias a estas franjas horarias, es posible activar diferentes modos sin reprogramar los registros para ahorrar energía (aproximadamente un 20% en comparación con la versión anterior). Además, lleva incorporado un sistema de rechazo de la luz ambiental para filtrar otros factores lumínicos, como la luz del sol, las lámparas u otras luces ambientales. Incluso las lámparas fluorescentes, a pesar de su amplio espectro de frecuencias, y las luces LED, a pesar de su frecuencia de conmutación, están efectivamente filtradas.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques del ADPD1080. La corriente del fotodiodo se amplifica y convierte con un amplificador de transimpedancia. A continuación, el filtro de paso de banda y el integrador se utilizan para filtrar la luz ambiental. El filtro de paso de banda bloquea la luz DC, y el integrador se utiliza para filtrar la componente AC de la luz ambiental, reduciéndola en 80 dB. El principio de funcionamiento del frontal analógico se muestra en la Figura 3.

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Figura 2. Esquema de la placa de evaluación del ADPD1080.

Figura 3: Configuración de la temporización del frontal fotométrico del ADPD1080.

Una medición real muestra las ventajas

La placa de evaluación se probó fijándola al techo de una oficina en varios entornos de prueba. En cada prueba, la persona examinada caminó por la oficina a diferentes intervalos, y se registró la señal del sensor. La figura 4 muestra la señal del sensor y una clara respuesta de movimiento para la prueba mostrada. En la parte izquierda se representa el valor de la intensidad, mientras que en la derecha se muestra el cambio de intensidad. El cambio de intensidad correspondiente al movimiento es significativo.

Figura 4: Respuesta del sensor de infrarrojos al movimiento al caminar: valor de intensidad (izquierda) y cambio de intensidad correspondiente (derecha).

En una segunda prueba, la tarjeta de evaluación se puso a prueba en circunstancias más difíciles. La persona de prueba permaneció inmóvil y permitió muy poco movimiento para probar la capacidad de detectar no sólo el movimiento sino también la presencia de personas. La figura 5 muestra la señal y un claro cambio de intensidad.

Figura 5: Respuesta del sensor IR a la posición de parada con movimiento limitado: valor de intensidad (izquierda) y cambio de intensidad correspondiente (derecha).

Conclusión

En conclusión, el ADPD1080 proporciona una experiencia inmediata, ya que ofrece una solución de detección de presencia por infrarrojos activos que no sólo es barata y muy precisa, sino también de pequeño tamaño. Funciona con una potencia mucho menor que las soluciones de tiempo de vuelo o de radar, y puede medir hasta 5 m de distancia. Sus sólidas funciones permiten una fácil integración en los productos existentes y, además de la detección de presencia, puede utilizarse para diversos casos de uso, como la detección de gestos. En general, los beneficios pueden permitir a los clientes mejorar la eficiencia y la seguridad con costes reducidos, ayudando a dar forma a la gestión de las instalaciones en el futuro.

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