Estás sentado en una sala de conferencias, sumido en tus pensamientos o tecleando en el portátil, y de repente haces clic. Las luces se apagan. Tienes que agitar los brazos como un loco para que el sensor reconozca que existes.
Si eres integrador de sistemas para edificios inteligentes o te dedicas a la automatización de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, ésta es la pesadilla de tu existencia. Es la queja que recibes constantemente de los gestores de instalaciones. El problema no es la programación, sino el hardware. En concreto, la dependencia de los sensores PIR (infrarrojos pasivos) de la vieja escuela para cosas para las que nunca fueron diseñados.
Hoy tenemos que hablar del paso de la detección de movimiento básica a la verdadera detección de ocupación utilizando matrices ópticas (concretamente matrices de fotodiodos PIN de Si). Si todavía está especificando PIR para zonas fijas, está dejando el ahorro de energía (y la paciencia del cliente) sobre la mesa.
La verdad sobre el PIR: no es un sensor de ocupación
Seamos realistas por un segundo. Los sensores PIR son baratos. Por eso nos encantan. Pero llamar a un sensor PIR “sensor de ocupación” es una mentira que nos contamos a nosotros mismos en el sector.
PIR detecta cambia en la radiación infrarroja. Necesita movimiento a través de las zonas de la lente Fresnel para desencadenar un cambio de voltaje.
El principio básico es el siguiente en text-math:
Delta_V = R * P * (dT/dt)
Dónde Delta_V es el cambio de tensión, y dT/dt es el cambio de temperatura a lo largo del tiempo en el campo de visión del sensor.
Si dT/dt es cero (porque el tipo de la sala de reuniones no se ha movido en 5 minutos), la salida es cero. El sistema piensa que la sala está vacía. Las luces se apagan. La climatización baja. El inquilino se queja.
Para sensores inteligentes para edificios, confiar en PIR significa que estás confiando en probabilidad, no datos reales. Estás apostando a que alguien se moverá lo suficiente como para reiniciar el temporizador. Eso no es inteligente; eso es sólo adivinar.
Matriz de fotodiodos PIN de Si PDCA02-602
La serie Bee Photon PDCA se ha diseñado específicamente como un Fotodiodo de supresión de fondo para resolver complejos retos de detección en entornos industriales. Al utilizar una arquitectura de dos segmentos de alta precisión (PD A y PD B), este dispositivo permite el procesamiento diferencial de señales, filtrando eficazmente las interferencias de fondo. Es la principal elección para los fabricantes que diseñan interruptores ópticos y sensores de proximidad con supresión de fondo fiables.
Entre en el Challenger: Las matrices ópticas (PD Arrays)
Aquí es donde la tecnología se pone interesante. En lugar de buscar el movimiento del calor, utilizamos matrices ópticas. Específicamente, Fotodiodos PIN de Si dispuestos en una matriz (como una cuadrícula de 4×4 u 8×8, o incluso matrices lineales).
A diferencia de una cámara en toda regla (que plantea enormes problemas de privacidad con los RRHH), un Conjunto PD (Photodiode Array) le ofrece una representación espacial de baja resolución de la sala. Es suficiente para distinguir una forma humana o contar personas, pero no para ver de quién se trata.
Cómo funciona (Cosas de frikis)
Una matriz óptica mide la intensidad de la luz que incide sobre píxeles específicos. Cuando se utiliza para detección de ocupación, Por lo general, los emparejamos con un emisor de infrarrojos o utilizamos la diferenciación por luz ambiental.
La fotocorriente (Ip) generado por cada elemento de la matriz sigue esta relación:
Ip = R_lambda * P_in
- Ip: Fotocorriente (Amperios)
- R_lambda: Respuesta del sensor a una longitud de onda determinada (A/W)
- P_in: Potencia óptica incidente (vatios)
Al leer el Ip a través de una matriz de 16 elementos, se obtiene un “mapa de calor” de la obstrucción o reflexión de la luz.
Si utiliza un Conjunto PD de BeePhoton, no sólo recibes una señal binaria de “movimiento/no movimiento”. Obtienes datos vectoriales. Puedes ver donde es la persona.
¿Por qué es importante?
- Detección estacionaria: Aunque me quede sentado, estoy bloqueando la luz o reflejando una señal de infrarrojos de forma distinta a la silla vacía que tengo al lado. La matriz ve “presencia”, no solo “movimiento”.”
- Contar personas: Es el santo grial de la climatización. Un sensor PIR te dice que la habitación está “ocupada”. Una matriz óptica puede decirte “hay 5 personas aquí”.”
Caso práctico: La solución de la “sala de juntas sudorosa
Quiero compartir una breve historia (nombres ficticios, obviamente) sobre un proyecto en Chicago. Un edificio de oficinas genérico, con aspiraciones LEED Silver.
El problema: Tenían una enorme sala de conferencias orientada al sur. La climatización se controlaba mediante un único sensor PIR situado en una esquina. Cuando la sala estaba llena (20 personas), la carga de calor corporal era enorme. Pero si veían una presentación durante 30 minutos sin moverse mucho, el sistema entraba en “modo económico”, reduciendo el flujo de aire. La sala se llenaba, los niveles de CO2 aumentaban y la gente se quedaba dormida.
La solución: Arrancamos el PIR e instalamos un módulo sensor basado en un sensor de 16 elementos. Conjunto PD.
El resultado:
- Ahora el sistema sabía exactamente cuántas personas había en la sala (más o menos 1 persona).
- Atamos el sensores de conteo de personas directamente a la caja VAV (Volumen de Aire Variable).
- Si 20 personas entraron, el AC aumentó antes de la temperatura se disparó.
- Detección de ocupación permaneció activo incluso cuando todo el mundo estaba congelado como estatuas viendo un PowerPoint.
El derroche de energía se redujo en unos 12% porque el sistema no sobrepasaba la refrigeración tras falsas desconexiones, y las quejas por el confort se redujeron a cero.
Matriz de fotodiodos PIN de Si PDCA02-601
La serie PDCA de Bee Photon es un producto de ingeniería de precisión Fotodiodo PIN doble diseñado para la detección industrial de gama alta. A diferencia de los detectores estándar de un solo elemento, este dispositivo basado en silicio presenta una estructura de matriz segmentada (PD A y PD B), lo que lo convierte en la solución perfecta para la detección diferencial y interruptores ópticos con supresión de fondo. Con una amplia respuesta espectral de 350 nm a 1060 nm, garantiza un rendimiento versátil en las longitudes de onda del visible y el infrarrojo cercano.
Comparación: PIR frente a matrices ópticas
Vamos a desglosarlo para que puedas demostrar a tu jefe o cliente por qué el coste de la lista de materiales es mayor en el caso de las matrices.
| Característica | Infrarrojos pasivos (PIR) | Matrices ópticas (matriz PD) |
|---|---|---|
| Tipo de detección | Movimiento (diferencial de calor) | Presencia (espacial/óptica) |
| Detección estacionaria | Terrible (Requiere temporizadores) | Excelente (en tiempo real) |
| Salida de datos | Binario (On/Off) | Espacial / Recuento / Dirección |
| Privacidad | Alta | Alta (baja resolución, sin reconocimiento facial) |
| Coste | Bajo ($) | Medio ($$) |
| Valor HVAC | Básico (On/Off) | Avanzado (Ventilación con control de demanda) |
| Falsos disparadores | Alta (Deriva térmica/ventilación HVAC) | Bajo (verificación óptica) |
Integración de matrices de descargas parciales en la automatización de edificios
Si los integra en un sistema KNX, BACnet o IoT propietario, deberá gestionar los datos de forma diferente. Un PIR es un cierre de contacto seco o un simple lógico alto. Fácil.
Con detección de ocupación basado en matrices, estás tratando con señales analógicas que necesitan conversión.
Normalmente, la cadena de señales tiene este aspecto:
PD Array -> Amplificador de Transimpedancia (TIA) -> ADC -> MCU (Algoritmo) -> Salida al Sistema del Edificio
La parte crítica es la TIA. Dado que los fotodiodos producen corriente (Ip), hay que convertirlo en tensión (V_out).
La fórmula simplificada del texto es:
V_out = -Ip * Rf
- Rf: Valor de la resistencia de realimentación.
Necesitas una señal limpia. En BeePhoton, A menudo vemos que los integradores estropean la conexión a tierra en el frontal analógico, introduciendo ruidos que parecen “fantasmas” moviéndose en la habitación. No escatimes en el diseño de la placa de circuito impreso para el nodo sensor.
La controversia: “Cámaras” frente a “Sensores”
Esta es una opinión candente: Los defensores de la privacidad están acabando con los edificios inteligentes porque no entienden la tecnología.
Cuando usted dice “sensor óptico”, ellos oyen “cámara de vigilancia”.”
Hay que educar al cliente. Un 4×4 u 8×8 Conjunto PD no puede ver una cara. No puede leer un documento sobre una mesa. Esencialmente ve manchas. Podría decirse que más seguro que una cámara porque el hardware carece literalmente de resolución para espiar.
Sin embargo, proporciona la granularidad necesaria para sensores de conteo de personas. Esta distinción es vital cuando se vende a clientes corporativos con estrictas normas sindicales o preocupaciones por la privacidad.
Charla real sobre la aplicación
He visto demasiados edificios “inteligentes” que en realidad no son más que edificios tontos con un cableado caro.
Para obtener detección de ocupación Cierto, la colocación lo es todo.
- PIR: Lo escondes en un rincón.
- Matrices ópticas: Necesitas un soporte de techo, normalmente mirando hacia abajo (vista Nadir).
- Cobertura: Un solo conjunto de 16 elementos puede cubrir una superficie de 4 m x 4 m con la altura de techo habitual. Es posible que tengas que colocarlas en mosaico para grandes oficinas abiertas.
Si busca componentes, consulte nuestro Fotodiodos PIN de Si página. Tenemos matrices genéricas que se adaptan a la mayoría de los diseños de carcasas personalizadas.
Por qué la granularidad de los datos gana contratos
A partir de 2024, los propietarios de edificios no sólo quieren ahorrar energía, sino también datos. Quieren conocer los índices de utilización del espacio.
- “¿Estamos usando la Sala de Conferencias B?”
- “¿Tenemos que limpiar los baños de la 3ª planta si nadie los ha usado hoy?”.”
No puedes responder a eso con PIR. Usted puede responder con detección de ocupación utilizando matrices ópticas. Usted vende inteligencia empresarial, no solo interruptores de la luz. Eso le permite cobrar una prima por sus servicios de integración.
Matriz de fotodiodos PIN de Si PDCA02-102
En PDCA02-102 es un sistema de alto rendimiento Fotodiodo PIN de Si diseñado para sistemas ópticos de medición y alineación de precisión. Diseñado por Bee Photon, este Fotodiodo de 2 segmentos ofrece una amplia gama de respuesta espectral 400nm a 1100nm, que cubre todo el espectro de luz visible hasta la región del infrarrojo cercano (NIR).
Con su compacto encapsulado COB (Chip on Board) y su ventana de resina, la PDCA02-102 garantiza durabilidad y fácil integración en módulos ópticos compactos. Está optimizado específicamente para aplicaciones industriales en las que la alta sensibilidad y los tiempos de respuesta rápidos son fundamentales.
Errores comunes que hay que evitar
- Reflexiones: Las matrices ópticas pueden ser engañadas por espejos o suelos muy pulidos si el algo no está bien afinado.
- La luz del sol: La luz solar directa sobre un fotodiodo puede saturarlo. Asegúrese de que su sensores inteligentes para edificios tienen filtros ópticos que bloquean el UV/IR ambiental que coincide con el pico del sol, o utilizan la modulación.
- Complicar en exceso: No siempre se necesita una matriz. ¿Para un armario? Utiliza un interruptor de puerta o un PIR. No sobredimensione. Utilice matrices para espacios de gran valor (salas de reuniones, oficinas abiertas, vestíbulos).
FAQ: Detección de ocupación y sensores ópticos
P1: ¿Pueden funcionar los arrays ópticos de detección de ocupación en condiciones de oscuridad total?
Sí y no. El fotodiodo necesita fotones para funcionar. Sin embargo, la mayoría de los detección de ocupación Los sistemas que utilizan matrices PD son sistemas “activos”. Incluyen un emisor de LED IR (infrarrojos) que inunda la habitación con luz invisible. La matriz ve el reflejo de esta luz IR. Así que, para el ojo humano, funciona en la oscuridad, pero técnicamente está viendo iluminación IR.
P2: ¿Cuál es la precisión de estos sensores de recuento de personas en comparación con las cámaras de vídeo?
Los análisis de vídeo (cámaras de IA) suelen ser 98-99% precisos, pero caros e invasivos para la intimidad. Óptica Matrices PD suelen estar en el rango de precisión de 90-95% para el recuento. Para el control de la demanda de HVAC, 90% es más que suficiente. No es necesario saber si hay exactamente 21 personas; con saber que hay “unas 20” frente a “3” es suficiente para ajustar el caudal de aire de forma eficiente.
P3: ¿Es difícil actualizar de PIR a matrices ópticas?
Depende del cableado. Si sus antiguos sensores PIR son simples dispositivos de contacto seco de 2 o 3 hilos, no puede cambiarlos por una matriz de gran cantidad de datos sin cambiar el controlador backend (o añadir una pasarela). Sin embargo, muchos sensores inteligentes para edificios utilizando matrices ahora vienen con backhaul inalámbrico (LoRaWAN, Zigbee) o salidas estándar 0-10V que imitan los sensores heredados al tiempo que proporciona una mejor lógica interna.
¿Preparado para mejorar su capacidad de detección?
Deje de permitir que los errores arruinen su reputación como integrador. La tecnología de detección de presencia real ya está aquí, y es escalable.
Tanto si necesita Conjunto PD componentes para su propio diseño de hardware o asesoramiento para seleccionar el fotodiodo adecuado para su aplicación, BeePhoton está aquí para ayudarle. Entendemos la física para que no tengas que adivinar.
- Consulte nuestro Fotodiodos PIN de Si para su próximo diseño de PCB.
- ¿Necesita especificaciones concretas? Visite nuestro Categoría de matriz PD.
¿Tiene un plano complicado o necesita un sensor personalizado? Póngase en contacto con nosotros. Nos encanta resolver los problemas que hacen desistir a otros ingenieros.
Póngase en contacto con BeePhoton hoy mismo o envíenos un correo electrónico a info@photo-detector.com para solicitar un presupuesto o una consulta técnica. Hagamos que sus edificios sean realmente inteligentes.
