Một ngôi nhà trở nên “thông minh” nhờ được tích hợp ngày càng nhiều thiết bị số hóa. Thế nhưng mức tiêu thụ điện năng cũng tăng lên đáng kể, bởi thiết bị thông minh cần chạy ở chế độ chờ để phản ứng tức thì trước các yêu cầu từ người dùng.

Để giải quyết vấn đề này, Infineon phát triển cảm biến radar Xensiv 60 GHz, có thể áp dụng cho hầu hết thiết bị trong nhà thông minh. Với độ nhạy cao, cảm biến radar này có thể phát hiện sự hiện diện của con người để kích hoạt thiết bị sẵn sàng hoạt động.

Nhờ cơ chế phát hiện sự hiện diện nhạy bén và chính xác, cảm biến này góp phần rất lớn trong việc chế tạo các thiết bị tiết kiệm năng lượng và tối ưu các tính năng thông minh.

Cải thiện hiệu quả tiết kiệm năng lượng

Theo khảo sát của trang Statista tại Đức vào năm 2021 với 3.000 người, có gần 3/4 sở hữu ít nhất một thiết bị thông minh trong nhà. Tại Mỹ, số liệu là tương tự; trong khi ở Trung Quốc tỷ lệ lên tới 90%, với đa dạng thiết bị như hệ thống chiếu sáng, thiết bị an ninh, thiết bị điện tử như TV, máy tính xách tay, loa, dụng cụ nhà bếp và điều hòa không khí… Tuy nhiên, tất cả thiết bị này đều tăng nhu cầu sử dụng năng lượng. Đây là tác động không mong muốn trong bối cảnh chi phí năng lượng tăng cao.

Để giảm mức tiêu thụ năng lượng, thay vì hoạt động ở chế độ chờ, các thiết bị được cài đặt chế độ ngủ sâu. Nhờ sử dụng cảm biến radar, các thiết bị có thể cảm nhận được sự vắng mặt, không có chuyển động của con người để chuyển sang chế độ ngủ và tiết kiệm năng lượng. Tùy thuộc vào cảm biến và cách triển khai, mô-đun radar sẽ tiêu thụ chỉ một vài milliwatt (tối đa 0,1 W), thấp hơn đáng kể mức năng lượng cần thiết ở chế độ bật hoặc chờ tiêu chuẩn.

Để tiết kiệm năng lượng, cần thay đổi quan điểm rằng thiết bị phải luôn sẵn sàng hoạt động, được điều khiển bởi người dùng hay ở chế độ chờ. Chẳng hạn, bộ điều nhiệt thông minh có thể mặc định tắt và chỉ kích hoạt mô-đun khi radar phát hiện chuyển động. Cụ thể, khi radar phát hiện chuyển động trong phòng, bộ điều nhiệt sẽ được kích hoạt để cập nhật dữ liệu tiêu chuẩn từ ngôi nhà và dữ liệu thời tiết từ Internet.

Một ví dụ khác, màn hình sẽ bật khi ai đó đi vào một khu vực xác định, ví dụ trong bán kính 1 mét tính từ vị trí đặt thiết bị. Vì vậy, người dùng không cần chạm vào màn hình để kích hoạt thiết bị rồi đợi cập nhật dữ liệu và hiển thị kết quả.

Cảm biến radar BGT60LTR11AIP của Infineon ở dòng TV The Frame 2021 của Samsung cho phép chuyển TV từ chế độ nghệ thuật sang chế độ ngủ nếu không có người ở gần.

Tương thích với nhà thông minh

Trong tất cả giải pháp phát hiện chuyển động hiện có, cảm biến radar có độ nhạy cao, phát hiện được những chuyển động nhỏ nhất, thậm chí không nhìn thấy bằng mắt thường. Cảm biến PIR (cảm biến thân nhiệt chuyển động) không thể sánh bằng radar về độ nhạy.

Thông thường, cảm biến hồng ngoại, cảm biến siêu âm, cảm biến camera và các loại cảm biến dựa trên hình ảnh sẽ yêu cầu không bị che phủ và cần thiết kế khoảng hở trên vỏ sản phẩm. Trong khi đó, cảm biến radar hoàn toàn ẩn bên trong thiết bị nhờ khả năng hoạt động xuyên qua vật liệu không dẫn điện. Nhờ đó, nhà sản xuất không cần điều chỉnh thiết kế sản phẩm. Đồng thời, cảm biến radar còn khắc phục được nỗi lo xâm phạm không gian riêng tư trên cảm biến sử dụng camera.

Một ưu thế nữa của cảm biến radar là chi phí. Việc triển khai cảm biến 3D time-of-flight (ToF) và cảm biến camera để phát hiện sự hiện diện khá tốn kém. Đơn cử, giải pháp PIR còn đòi hỏi thêm ống kính Fresnel, bộ khuếch đại và bộ điều khiển. Còn cảm biến radar BGT60LTR11AIP của Infineon chỉ cần linh kiện hỗ trợ tối thiểu, vận hành tự động nên ảnh hưởng rất nhỏ lên giá thành hệ thống.

Nhờ kích thước siêu nhỏ, cảm biến radar của Infineon dễ dàng tích hợp trong thiết bị điện tử nhỏ, mỏng.

Ngoài ra, cảm biến radar hoạt động hiệu quả trong môi trường bụi, khói và ẩm. Trong khi một số cảm biến ToF sử dụng tia laser hoặc các loại cảm biến dựa vào hình ảnh có thể giảm hiệu suất phát hiện trong những môi trường này.

Cảm biến radar còn bổ sung các chức năng khác cho thiết bị thông minh. Ví dụ ở hệ thống điều hòa không khí, cảm biến radar kết hợp cảm biến nhiệt độ và cảm biến CO2, để kích hoạt hệ thống khi có người ở trong phòng (khi mức CO2 quá cao hoặc nhiệt độ vượt quá cài đặt). Trong khi các công nghệ cảm biến khác chỉ cung cấp thông tin hai chiều đơn giản như hiện diện hay vắng mặt, cảm biến radar còn có thể kiểm tra số lượng người trong phòng và điều chỉnh mức độ phù hợp ở giai đoạn đầu. Thậm chí, cảm biến này còn kiểm tra vị trí, khoảng cách của mọi người để điều hướng luồng không khí.

Cảm biến radar còn được áp dụng trong nhiều thiết như như hệ thống âm thanh theo dõi vị trí người nghe để tối ưu hóa thông số âm lượng; TV có tính năng đo khoảng cách và đưa ra cảnh báo nếu mắt người xem quá gần màn hình; thiết bị dành cho người già cần được chăm sóc báo động trong trường hợp có người ngã.

Độc giả tham khảo thêm về các giải pháp cảm biến radar của Infineon tại đây.