Diseño de referencia de detector de movimiento inalámbrico de baja potencia

Diseño de referencia para detectores PIR de bajo consumo para detección de movimiento con funcionalidad inalámbrica y una duración de batería de aproximadamente más de diez años.

Los sistemas de automatización utilizan sensores de movimiento para controlar funciones basadas en la presencia humana. Los nodos de sensores inalámbricos reducen los costos de instalación, pero el rendimiento de la batería es una limitación. Texas Instruments (TI) ha lanzado un detector infrarrojo pasivo (PIR) de baja potencia con conectividad inalámbrica que permite una vida útil de la batería de tipo botón de 10 años para simplificar el proceso de diseño. El diseño de referencia utiliza amplificadores operacionales de nanopotencia, comparadores y una unidad microcontroladora inalámbrica (MCU) de potencia ultrabaja sub-1 GHz SimpleLink™ para demostrar un detector de movimiento inalámbrico de baja potencia. Este sensor PIR puede detectar movimiento a una distancia de hasta 30 pies mientras consume solo 1.65uA en modo de espera. El diseño es adecuado para diversas aplicaciones, como detección de intrusos, detección de presencia, detección de movimiento, vigilancia de habitaciones, etc.

El diseño de referencia se basa en la unidad de microcontrolador (MCU) CC1310 de potencia ultrabaja que logra una mayor duración de la batería para los nodos finales del sensor. La MCU contiene un potente procesador ARM Cortex M3 con una frecuencia de reloj de hasta 48 MHz y 128 KB de memoria flash programable. La amplificación y el filtrado de la señal en la salida del sensor PIR son necesarios para garantizar que las etapas posteriores de la cadena de señal reciban amplitudes de señal suficientemente grandes para obtener información útil. Por lo tanto, se incluye un amplificador operacional LPV802 en el diseño de referencia debido a su bajo consumo de energía. Se usa un circuito comparador de ventana de baja potencia para convertir la salida del sensor filtrada en señales digitales para la entrada de MCU. El diseño está alimentado por una celda de moneda de iones de litio CR2032, elegida por su amplia disponibilidad en sistemas de factor de forma pequeño, como nodos finales de sensores. El diseño de referencia utiliza el sensor PIR IRS-B210ST01 de Murata, elegido por su paquete de montaje en superficie y salida analógica, lo que permite la demostración de un circuito de baja potencia en un área eficiente.

El detector de movimiento PIR de baja potencia tiene un consumo de corriente activo promedio de 1,12 mA y un consumo de corriente en espera promedio de 2,3 μA. Se estima que la duración de la batería con la batería de botón es de más de diez años. El rango de detección de movimiento del diseño es de aproximadamente 30 pies. La temperatura de funcionamiento del sistema está limitada por las pilas de botón CR2032 y oscila entre -30 °C y 60 °C. El diseño incluye un modo de espera en el que solo el sensor PIR está activo y consume una corriente de espera baja de 1,65 μA. El diseño de referencia cuenta con comunicación inalámbrica de movimiento sub-1 GHz impulsada por interrupciones para un mayor ahorro de energía. El diseño de referencia detecta el movimiento detectando las diferencias en la energía infrarroja (IR). La ganancia y el filtrado se utilizan para aumentar la salida del sensor pequeño y minimizar los disparos falsos. La salida analógica escalada se convierte en señales digitales mediante una función de comparación de ventana que ahorra energía al activar la MCU solo cuando es necesario.

Este diseño de referencia fue probado por TI. Viene con una lista de materiales (BOM), esquemas, archivo Gerber, diseño de placa de circuito impreso (PCB), símbolos de diseño asistido por computadora/ingeniería asistida por computadora (CAD/CAE), dibujo de ensamblaje, etc. Puede encontrar datos adicionales sobre el diseño de referencia en el sitio web de la empresa. Para obtener más información sobre este diseño de referencia, haga clic aquí.