Low-power, highly reliable IR range detection systems

Abstract

A e ciência energética e cada vez mais uma preocupação de engenheiros e da população em geral. Em sistemas alimentados a baterias, esta preocupação torna-se mais evidente quando as pessoas interagem com estes diariamente. É então frustrante quando a uma bateria descarregada impossibilita a utilização destes sistemas. Um caso particular de sistemas que muitas vezes são alimentados por baterias são as torneiras automáticas. Estes sistemas necessitam de constante manutenção, quer devido a descarga das baterias, quer devido a falhas na deteção de presença. O princípio de funcionamento destes sistemas baseia-se essencialmente numa deteção por infravermelhos com recurso a um pequeno circuito de ativação de uma electro-válvula. Nesta dissertação foi proposta uma implementação semelhante com algumas alterações. Utilizaram-se técnicas de baixo consumo, algoritmos de deteção por infravermelhos e ainda recolha de energia para aumentar a duração da bateria. Ao usar um microcontrolador para executar as tarefas requeridas, foi adicionada ao sistema alguma inteligência. Foi ainda estudada a possibilidade de tornar o sistema completamente autónomo em termos de geração e consumo de energia. Embora a auto-su ciência não tenha sido alcançada, foram obtidos resultados importantes que poderão contribuir para melhorar o desempenho dos sistemas deste género.

Energy consumption is one of the major concerns amongst engineers and general population. In battery powered systems, when people interact with them in a daily basis, this concern is even more evident. It is frustrating when a depleted battery makes impossible its normal use. A particular case of a battery powered system is the automatic faucet. These need constant maintenance to replace dead batteries and even due to failures in presence detection. The working principle of these systems is essentially based in an infrared detection followed by a activation circuit of an electro-valve. In this dissertation a similar, with some changes, implementation was proposed. The use low-power techniques, infrared detection algorithms and energy harvesting to increase battery duration. By using a microcontroller to perform the required operations, some intelligence was given to the system. It was also veri ed the possibility to make the system self sustainable in therms of energy consumption and harvesting. Although self-sustainability was not achieved, several important results were obtained which can contribute to improve the performance of similar systems.