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ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 새로운 사람의 존재 및 모션 감지 솔루션을 출시해, 패시브 적외선(PIR: Passive Infrared) 감지 방식을 이용하는 경우가 대부분인 기존 보안 시스템, 홈 자동화 장비, IoT 기기의 성능을 강화한다.

STHS34PF80 센서는 감지 대상 물체의 움직임이 있어야만 센서에서 측정 가능한 응답을 얻게 되는 기존 PIR 감지기와 달리, 정지 상태의 물체를 감지할 수 있는 열 트랜지스터를 갖추고 있다. 또한 PIR은 움직이는 물체를 감지하는 데 프레넬(Fresnel) 렌즈가 필요하지만, ST의 새로운 감지기는 렌즈가 필요하지 않아 보다 간단한 구성이 가능하다.

ST의 AMS MEMS 서브그룹 사업본부장인 시모네 페리(Simone Ferri)는 “오늘날의 스마트 홈, 스마트 빌딩, IoT 애플리케이션은 지속 가능한 미래를 위해 조명, 난방, 보안, 안전 모니터링과 같은 시스템의 제어 기능을 개선하는 정확한 사람의 존재유무 감지 솔루션이 필요하다”며, “ST의 새로운 STHS34PF80은 비용 효율적인 초저전력 센서로서 감지 대상 거주자의 움직임과 상관없이 빌딩 자동화가 일관되게 작동하도록 지원한다. 이 디바이스는 CMOS 칩 제조, 실리콘 미세가공, 저전압 회로 설계 기능을 혁신적으로 조합해 구현됐다”고 말했다.

STHS34PF80은 존재유무 및 모션 감지를 지원하는 스마트 알고리즘을 내장했으며, 경보 및 보안 시스템, 홈 자동화, 스마트 조명, IoT 기기, 스마트 사물함, 스마트 월패드에 적용이 가능하다. 렌즈 없이 4m 거리와 80° 시야각을 지원함으로써 센서 전면의 넓은 영역을 처리한다. 10µA의 동작 전류로 기존 PIR 솔루션보다 전력소모가 적고, 3.2mm x 4.2mm x 1.455mm의 소형 표면실장 패키지로 자동화된 고속 어셈블리 공정에 적합하다. 이 센서는 원치 않는 직접 조명으로 인한 영향을 최소화하고, 전자파 간섭(EMI)에 대한 높은 내성을 가지고 있다.

STHS34PF80을 간단하게 평가할 수 있는 STEVAL-MKI231KA 키트도 지원된다. 개발자들은 X-NUCLEO-IKS01A3 또는 STEVAL-MKI109V3에 연결해 ST의  Unico-GUI 그래픽 인터페이스로 적외선(IR) 센서를 구성하고, 간단한 워크플로우로 측정을 수행할 수 있다. STHS34PF80용 드라이버는 깃허브(GitHub)에서 제공된다. 또한 X-CUBE-MEMS1 소프트웨어 패키지로 사람이나 물체의 존재유무를 감지하고 보정하기 위한 즉시 사용 가능한 라이브러리를 이용할 수 있다. 사용자는 STHS34PF80을 활용해 간단한 애플리케이션을 신속하게 실행해 결과를 테스트한 다음, 애플리케이션을 생성할 수 있다. 

STHS34PF80은 게이트에 입사되는 적외선 방사열 효과에 민감한 TMOS(Thermal MOSFET)와 함께 ST의 안정적이고 신뢰할 수 있는 SOI(Silicon-on-Insulator) CMOS 기술을 이용해 동일 칩에 효율적으로 통합된 디지털 판독 회로가 포함돼 있다. SOI 아키텍처는 ST의 입증된 MEMS(Micro Electromechanical Systems) 프로세스 기반의 미세가공을 통해 TMOS를 열적으로 격리해 정확한 온도 감지를 제공한다.

이 TMOS는 트랜지스터를 완전히 턴온하는 데 필요한 임계값 미만의 전압에서 전력을 공급받는다. 이 모드에서 드레인-소스 전류는 온도에 따라 크게 달라지게 되며, 작은 적외선 방사에서도 정확하게 측정 가능한 응답을 생성한다. 이로 인해, 사람이 움직이던지 혹은 서있던지, 센서는 방출되는 적외선을 정확히 감지할 수 있다.

임계값 미만 동작의 또 다른 이점은 트랜지스터가 매우 낮은 전력을 소모하기 때문에 STHS34PF80이 포함된 배터리 기반 센서의 충전 또는 배터리 교체 주기를 연장할 수 있다는 점이다. 또한 표준 CMOS 제조 기술은 웨이퍼 수율이 높기 때문에 비용 효율적인 센서를 생산할 수 있으며, 센서의 크기를 소형화하기 위해 서브 미크론 트랜지스터 공정이 적용된다. 이는 초전기-픽셀(Pyroelectric-Pixel) 크기에 따라 감도가 달라질 수 있는 PIR 센서와 대조되는 점이다. 통합 디지털 인터페이스를 통해서는 아날로그 프런트 엔드 회로 없이 호스트에 직접 연결할 수 있다.