Новая линейка модулей теплового зрения Grid-EYE от Panasonic

Ранее мы уже писали об уникальных матричных модулях теплового зрения Grid-EYE от Panasonic. Теперь модельный ряд этих компонентов пополнился новыми представителями с увеличенным радиусом действия. Модули Grid-EYE High performance способны работать с объектами, расположенными на удалении до 7 м. Еще одной приятной новостью для разработчиков станет появление отладочного набора Grid-EYE Evaluation Kit, который позволяет быстро оценить все возможности технологии Grid-EYE.

Рис. 1.	Матричные инфракрасные датчики Grid-EYE от Panasonic.

Модули AMG88 Grid-EYE от Panasonic представляют собой практически законченную систему теплового зрения. Они позволяют формировать тепловое изображение окружающих объектов в виде матрицы 8×8 и передавать его в управляющий контроллер (Рис. 2). Каждой клетке матрицы ставится в соответствие температура объекта, который попал в зону обзора конкретной чувствительной ячейки.

Рис. 2.	Принцип работы модулей Grid-EYE AMG88xx.

Модуль AMG88 представляет собой гибридную сборку, помещенную в металлокерамический корпус. AMG88 объединяет в одном конструктиве оптическую линзу, керамическое основание, детектор ИК-излучения в виде МЭМС-матрицы 8×8, термистор, цифроаналоговую интегральную микросхему, которая нужна для обработки сигналов с матрицы, управления и связи с внешним контроллером (Рис. 3).

Рис. 3.	Конструкция и функциональная схема AMG88.

Принцип работы AMG88 выглядит следующим образом (Рис. 4). Тепловой инфракрасный поток от окружающих объектов направляется линзой на чувствительную матрицу размером 8×8 датчиков. Угол обзора каждого сенсора равен примерно 7.5°. Общий угол обзора AMG88 составляет 60°. Поток ИК излучения, поглощаясь датчиками матрицы, преобразуется в термо-ЭДС. Далее сигналы с помощью мультиплексора подаются на усилитель. После этого происходит оцифровка данных и формирование теплового изображения с помощью методов цифровой обработки сигналов. После обработки пользователю доступно тепловое изображение. Обмен с AMG88 производится с помощью быстродействующей шины I²C. Частота формирования кадров может варьироваться от 1 до 10 кадров/с.

Рис. 4.	Применение модулей Grid-EYEA MG88xx.

Как было сказано выше, измерение термо-ЭДС датчиков матрицы производится после усиления. Существует две разновидности модулей: High gain с большим коэффициентом усиления и Low gain с малым коэффициентом усиления. Для моделей High gain точность измерений составляет ±2.5°C. Для моделей Low gain она несколько ниже ±3.0°C. Однако модели Low gain отличаются расширенным диапазоном рабочих температур -20…80 °С, в то время как High gain работают лишь при положительных температурах 0…80 °С.

Кроме того, модели AMG88 отличаются уровнем используемого напряжения питания. Модули AMG883х используют напряжение 3.3 В, а модули AMG885х требуют 5 В.

Ранее семейство AMG88 включало четырех представителей:

AMG8831 – датчик с высоким усилением сигналов датчиков матрицы (High gain), повышенной точностью измерений ±2.5 °C, рабочим диапазоном температур 0…80 °C и напряжением питания 3.3 В.

AMG8851 – датчик с высоким усилением сигналов датчиков матрицы (High gain), повышенной точностью измерений ±2.5 °C, рабочим диапазоном температур 0…80 °C и напряжением питания 5 В.

AMG8832 – датчик с низким усилением сигналов датчиков матрицы (Low gain), точностью измерений ±3.0 °C, расширенным рабочим диапазоном температур -20…+80°C и напряжением питания 3.3 В.

AMG8852 – датчик с низким усилением сигналов датчиков матрицы (Low gain), точностью измерений ±3.0 °C, расширенным рабочим диапазоном температур -20…80 °C и напряжением питания 5 В.

Перечисленные датчики могли работать с объектами на удалении до 5 метров и имели уровень шума порядка 0.08 °C (диапазон 1 Гц) и 0.26 °C (диапазон 10 Гц). Недавно компания Panasonic анонсировала новую линейку модулей с увеличенным радиусом действия до 7 м! При этом их шумовые характеристики значительно улучшились 0.05 °C (диапазон 1 Гц) и 0.16 °C (диапазон 10 Гц).

Новыми модулями стали:

AMG8833 – датчик с высоким усилением сигналов датчиков матрицы (High gain), повышенной точностью измерений ±2.5 °C, рабочим диапазоном температур 0…80 °C и напряжением питания 3.3 В.

AMG8853 – датчик с высоким усилением сигналов датчиков матрицы (High gain), повышенной точностью измерений ±2.5 °C, рабочим диапазоном температур 0…80 °C и напряжением питания 5 В.

AMG8834 – датчик с низким усилением сигналов датчиков матрицы (Low gain), точностью измерений ±3.0 °C, расширенным рабочим диапазоном температур -20…80 °C и напряжением питания 3.3 В.

AMG8854 – датчик с низким усилением сигналов датчиков матрицы (Low gain), точностью измерений ±3.0 °C, расширенным рабочим диапазоном температур -20…80 °C и напряжением питания 5 В.

Остальные характеристики новые модули унаследовали от своих предшественников. Это касается и простой схемы включения, которая требует только подачи питания и нескольких пассивных компонентов.

Еще одной приятной новостью для разработчиков станет отладочный набор Grid-Eye Evaluation Kit (Рис. 5). Кроме непосредственно датчиков Grid-EYE он включает в себя: управляющий микроконтроллер ATSAMD21G18A с ядром Cortex-M0+ и рабочей частотой 48 МГц, Bluetooth модуль PAN1740 со встроенным ядром Cortex-M0+ и рабочей частотой 16 МГц. Набор Grid-Eye Evaluation Kit может работать как независимо, так и совместно с модулями Arduino.

Рис. 5.	Отладочный набор Grid-Eye Evaluation Kit.

Стоит отметить, что для взаимодействия с Grid-Eye Evaluation Kit к услугам пользователей предлагается дополнительное ПО, которое можно запустить на ПК или на смартфоне (Рис. 6). Данная утилита позволяет наглядно познакомиться с работой модулей теплового зрения Grid-EYE.

Рис. 6.	Прикладное ПО для отладочного набора Grid-Eye Evaluation Kit.

Модули теплового зрения Grid-EYE от Panasonic найдут свое применение как в простых игрушках и робототехнике, так и в системах безопасности, коммерческой электронике и многих других областях.

Характеристики модулей Grid-EYE AMG88xx:

• размер матрицы: 64 пиксела (8×8);
• общий угол обзора: 60°;
• точность измерения температуры датчиками матрицы: ±2.5 °C (модели AMG8831, AMG8851, AMG8833, AMG8853); ±3.0 °C (модели AMG8832, AMG8852, AMG8834, AMG8854);
• разрешение при измерении температуры датчиками матрицы: 0.25 °C;
• разрешение температуры термистора: 0.0625 °C;
• частота кадров: 1…10 кадров /с;
• коммуникационный интерфейс: I²C;
• напряжение питания: 3.3 В (модели AMG8831, AMG8832, AMG8833, AMG8834); 5 В (модели AMG8851, AMG8852, AMG8853, AMG8854);
• потребляемый ток: 4.5 мА (normal mode); 0.8 мА (stand-by mode); 0.2 мА (sleep mode);
• диапазон рабочих температур: 0…80 °C (модели AMG8831, AMG8851, AMG8833, AMG8853); -20…80 °C (модели AMG8832, AMG8852, AMG8834, AMG8854);
• диапазон температур хранения: -20…80 °C;
• габаритные размеры: 11.6 × 4.3 × 8.0 мм.

Характеристики отладочного набора Grid-Eye Evaluation Kit:

• состав набора: отладочная плата, кабель USB, руководство пользователя;
• датчик теплового зрения: Grid-EYE AMG8832;
• модуль Bluetooth: Bluetooth PAN1740 со встроенным ядром Cortex-M0+ и рабочей частотой 16 МГц;
• управляющий контроллер: Atmel ATSAM-D21G18A с ядром Cortex-M0+ и рабочей частотой 48 МГц;
• режимы работы: независимый или Arduino-совместимый;
• питание: 5 В USB.

Посмотреть подробнее характеристики датчиков Grid-EYE от Panasonic