트레버 다우드(Trevor Dowd), TI 제품 마케팅 엔지니어
기술 기고문 "저전력 60GHz mmWave 레이더 센서로 전보다 더 많은 응용 분야에서 고정밀 감지를 구현하는 방법"에서 Kishore Ramaiah는 60GHz 밀리미터파(mmWave) 레이더 센서로 산업용 및 가전제품 응용 분야에서 고정밀 감지를 구현하는 방법을 설명한다. 이번 기고문에서는 저전력 77GHz 레이더 센서가 다른 까다로운 응용 분야를 안정적이고 정확하게 감지하는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴볼 예정이다.
77GHz 주파수 대역의 레이더 센서는 전통적으로 사각지대 감지 및 자동 비상 제동과 같은 고급 운전자 지원 시스템 감지 응용 분야는 물론 산업용 탱크의 레벨 송신기에 주로 사용되었다. 그러나 비포장 도로용 차량, 전기 자전거, 자전거 및 주차 장벽에 대한 근접 및 거리 감지에 대한 요구도 증가하고 있다. 이러한 센서로 보다 안전한 작업 환경, 향상된 작동 편의성 및 효율성을 제공할 수 있다.
산업용 레벨 센서
정확하고 신뢰할 수 있는 레벨 측정은 석유 및 가스, 화학 및 석유화학, 물 및 폐수 관리, 식품 및 음료, 제약, 광산업에서 매우 중요한 기능이다. 77GHz 대역의 mmWave 레이더를 사용하는 레이더 센서로 복잡한 반사 및 간섭이 있는 까다로운 환경에서도 높은 정밀도와 분해능을 달성할 수 있다.
기존 기술에 비해 레이더 센서의 가장 큰 장점은 부식성, 마모성 또는 끈적한 물질에 대한 비접촉 측정이 가능하다는 점이다. 76~81GHz의 작동 대역폭을 갖춘 센서로 물질 수준의 작은 변화를 안정적으로 감지할 수 있으며, 장거리 또는 난기류, 거품, 증기, 먼지, 증기, 온도 변화 또는 습기가 있는 환경에서도 정밀하게 측정할 수 있다. 대역폭이 넓으면 레이더 처프의 시작 주파수와 끝 주파수 간의 차이가 더 커져 범위 분해능이 향상된다. 따라서 레이더 센서는 산업 환경의 안전성을 향상해 직원이 위험하거나 접근하기 어려운 구역에 물리적으로 접근하지 않고도 원격으로 레벨을 모니터링할 수 있게 한다. 배터리를 전원으로 사용한 운영의 경우, 저전력 레이더를 사용하면 유지 보수 없이도 수년간 지속되는 배터리 수명이 가능하다.
IWRL1432는 저전력 아키텍처를 사용하여 이러한 응용 분야에 대한 정확한 감지를 구현하는 77GHz 대역의 레이더 디바이스다. IWRL1432는 딥 슬립 모드가 내장되어 측정당 4mJ 미만을 소비하므로 배터리 수명이 매우 길다. 이러한 센서는 송신기당 출력 전력 11dBm으로 3cm에서 80m 초과까지 측정이 가능하다. 하드웨어 가속기와 마이크로컨트롤러가 작은 패키지에 완전히 통합되어 마이크로컨트롤러를 추가로 설치할 필요가 없다. 그림 1에는 레벨 센싱에 레이더 센서를 활용하는 산업용 탱크가 나온다.
그림 1: 산업용 탱크
전기 자전거 및 자전거
전기 자전거는 지속 가능하고 효율적인 교통 수단으로 최근 몇 년 동안 큰 인기를 얻었다. 그러나, 전기 자전거와 자전거의 운전자는 특히 저조도의 안개가 자욱한 상황에서 도로 위의 다른 사람들이 자전거를 보기가 쉽지 않을 때 사고에 취약할 수 있다.
IWRL1432와 같은 레이더 센서는 전방 또는 후방 근접 경고 또는 충돌 감지 기능을 제공하여 탑승자의 안전을 향상한다. 레이더 센서는 탑승자나 접근하는 차량에 있는 사람들에게 시각 또는 청각 신호로 잠재적인 충돌을 경고할 수 있다. 그림 2는 레이더 센서로 자전거 운전자의 안전을 향상하는 시나리오를 보여준다.
그림 2: 레이더 센서로 자전거 운전자의 안전 향상
주차 공간 센서
센서 기술은 주차 공간에 대한 효율적이고 안전한 출입 통제를 제공하는 데 중요한 역할을 한다. 주차장 입구나 출구 근처에 적외선 및 초음파 센서를 설치하면 차량의 존재를 감지할 수 있다. 그러나 이러한 센서 유형은 감지 범위가 제한되며 먼지, 온도 변화 또는 음파가 있는 경우 부정확한 경우가 많다.
IWRL1432와 같은 레이더 센서는 확장된 감지 범위(10m 초과)와 넓은 시야(150도)로 더 먼 거리와 더 넓은 입구에서 출입 통제를 가능하게 하여 이러한 한계를 극복한다. 또한 비나 극한의 온도와 같은 혹독한 환경 조건에서도 내구성이 뛰어나다. 레이더 센서는 차량과 사람을 구별하여 보행자에 의해 잘못 트리거 되지 않고 차량에 대해서만 개방되도록 할 수 있다. 레이더 센서를 출입 통제 시스템, 게이트 컨트롤러 및 주차 관리 소프트웨어에 쉽게 통합할 수도 있다.
비포장 도로용 차량
농업 장비, 건설 장비 및 기타 비포장 도로용 차량에 레이더 센서를 사용하여 귀중한 정보를 얻고 다양한 작업을 지원할 수 있다. 센서로 나무와 주변의 다른 기계들과 같은 장애물을 감지하고, 크고 번거로운 장비들을 조종할 때 충돌을 피할 수 있다. 또한 레이더 센서로 실제 지상 속도를 측정할 수 있다. 이는 고르고 단단하지 않은 지형과 진흙에서 중요하다. IWRL1432 레이더 센서는 사람과 장애물 감지에서 지상 속도 측정과 77GHz 범위의 안전 무결성 레벨 2 감지까지 비포장 도로용 차량의 운행을 개선하도록 돕고 효율성과 안전성을 높일 수 있다.
마무리
설계자는 77GHz IWRL1432 레이더 센서로 레벨 송신기, 전기 자전거, 주차 장벽 및 비포장 도로용 차량과 같은 감지 응용 분야의 과제를 해결할 수 있다. 저전력 운영, 다양한 환경 조건에서의 신뢰성, 넓은 시야 및 정확도는 효율적인 고성능 감지 솔루션을 구현하는 데 도움이 된다.
기타 리소스
- 주문:
- Resource Explorer의 mmWave 센서를 위한 레이더 툴박스에서 개발 지원, 프로젝트, 설명서 및 툴 알아보기
- Resource Explorer의 레이더 아카데미에서 TI mmWave 레이더에 대해 자세히 알아보기
- 비디오: "TI 저전력 mmWave 레이더로 레벨 감지 적용 분야 구현."
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