คลื่นมิลลิเมตรในสมาร์ทโฮม

[คลื่นมิลลิเมตรในสมาร์ทโฮม]
.
แอด: รู้มั้ยว่า Wifi2.4GHz ที่วิ่งอยู่ทั่วบ้านเรามีความยาวคลื่น 12 เซนติเมตร
ผบ.: แล้วไง
แอด: งั้นคลื่นวิทยุ AM นี่ยาว 1 กิโลเมตรเลยนะ
ผบ.: แล้วมันทำไม!? ว่างมากก็ช่วยดูลูกบ้าง

.

[คลื่นมิลลิเมตรคืออะไร]

-ถ้าผมเรียกคลื่นช่วงที่ใช้เป็น Wifi 2.4&5GHz ว่าคลื่นเซนติเมตร แล้วคลื่นที่มีความถี่สูงขึ้นไปอีก (จำนวนลูกคลื่นอัดแน่นขึ้น) ก็จะมีความยาวคลื่นที่สั้นลงและเข้าสู่หน่วยมิลลิเมตร เราเรียกคลื่นนั้นว่า “คลื่นมิลลิเมตร” (ความถี่ 30-300GHz)
.
เหตุที่ต้องพูดถึงเพราะมันเริ่มถูกนำมาใช้ในสมาร์ทโฮมตั้งแต่การเข้ามาของ Presence sensor (เซนเซอร์ตรวจจับคนได้แม้นั่งนิ่งๆ ไม่เหมือน PIR Motion sensor รุ่นเก่าที่ต้องโบกมือหนักมากถึงจะตรวจจับ)

.

[ปัญหาของ Motion sensor]

-นอกจาก PIR motion sensor ที่เรารู้จักกันดีอยู่แล้ว หลายคนคงรู้จัก Microwave radar ที่ใช้จับความเคลื่อนไหวแต่ไม่ค่อยนิยมมากนักในสมาร์ทโฮม เพราะจากที่เคยลองใช้มันจับได้ดีกว่า PIR ก็จริงแต่สุดท้ายพอนั่งนิ่งมันก็จับไม่ได้อยู่ดี (คือก็ไม่ได้ดีกว่า PIR มากนัก) แถมสัญญาณยังทะลุผนังจนบางทีก็หลอนว่าใครมา (PIR ไม่ทะลุ)
.
เรดาห์คือหลักการยิงคลื่นใดๆ ออกไปและรับคลื่นที่สะท้อนกลับเพื่อหาระยะและทิศทาง ซึ่ง Microwave radar ในอดีตใช้การยิงคลื่นความถี่ 2-10GHz มันช่างไม่ละเอียดเอาซะเลย

.

[ทำไมต้องคลื่นมิลลิเมตร]

-ตั้งแต่ช่วงปี 2000 กว่าๆ รถยนต์ขับอัตโนมัติเริ่มถูกพัฒนาอย่างหนัก Radar sensor ที่ใช้เริ่มพัฒนาคลื่นที่มีความถี่สูงขึ้นเพื่อการตรวจจับที่ละเอียดยิ่งขึ้น
.
ลองนึกถึงว่าคลื่นคือมือใหญ่ๆ ของเรา หากเราหลับตาและใช้มือคลำสิ่งของเราจะระบุขวดน้ำได้ง่ายกว่าระบุว่าผงทรายละเอียด 1 เม็ดนั้นคือทราย
.
เช่นเดียวกัน คลื่นที่ความยาวคลื่นสั้นลงจะตรวจจับขนาดที่เล็กลงได้ดีกว่า ว่ากันว่าคลื่นมิลลิเมตรมี resolution ในการตรวจจับถึง 0.1 มิลลิเมตรและตรวจจับได้แม้ชีพจรของมนุษย์

.

[กำเนิด Presence sensor]

-และวงการรถยนต์ก็ทำโมดูลของเรดาห์ที่ยิงคลื่นมิลลิเมตรให้มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ จนมันพอที่จะมาฝังอยู่ในเซนเซอร์ที่ใช้ในบ้านได้
.
เช่น Aqara Presence sensor ขนาดเล็กกว่ากำมือ ยิงคลื่นมิลลิเมตร (60GHz) และตรวจจับคนนั่งนิ่งได้อย่างแม่นยำ แถมยัง tracking หากคนเคลื่อนไหว (รู้ทิศทาง) และนำข้อมูลเหล่านี้ไปสั่งสมาร์ทโฮม

.

[อนาคต]

-ปัจจุบันคลื่นความถี่สูงขึ้นมากกว่า 300 GHz และเข้าสู่ช่วง 1000GHz หรือก็คือ THz (เทระเฮิรตซ์) กำลังถูกพัฒนาอย่างมาก ซึ่งที่ผ่านมามนุษย์ไม่ได้เข้าไปใช้ประโยชน์จากมันเนื่องจากการจะสร้างคลื่นช่วงนี้ไม่ได้ง่ายและการควบคุมก็ไม่ง่ายอีกเช่นกัน และมันคือคลื่นช่วงสุดท้ายที่เหลืออยู่ที่มนุษย์เราจะใช้ประโยชน์ได้เพราะสูงกว่านั้นจะเริ่มเข้าสู่ช่วงของแสง (อินฟราเรด) ที่เราใช้งานกันอยู่แล้ว
.
คุณประโยชน์ของคลื่นความถี่สูงมีมากมายนัก แต่หากมองในมุมของสมาร์ทโฮมแล้วสิ่งนึงที่อยากพูดถึงคือ..นอกจากคลื่นเหล่านี้จะรับส่งข้อมูลได้ปริมาณมหาศาลในเวลาอันสั้นแล้ว สิ่งที่มันต่างกับคลื่นไมโครเวฟปัจจุบัน (เช่น Wifi) คือมันยังสามารถปฏิบัติตัวเป็นเซนเซอร์ตรวจจับสิ่งรอบข้างสร้างเป็นภาพของสิ่งเคลื่อนไหวได้อีกด้วย
.
นั่นหมายความว่า อนาคตในบ้านเราอาจไม่ต้องติดตั้งเซนเซอร์จับความเคลื่อนไหวอีกต่อไป เพียงใช้ตัวรับส่งสัญญาณเทระเฮิรตซ์ (เทียบกับปัจจุบันคือ wifi router) ก็สามารถรับส่งข้อมูลและเป็นเซนเซอร์ได้ในตัวเดียวกัน
.
บทความอ้างอิง
1. https://ev-tech.jp/technology/automatic/page004.html
2. https://www.macnica.co.jp/…/articles/infineon/127045/
3. https://kotobank.jp/…/%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83…
4. https://www.youtube.com/watch?v=IRnIpExWYPA
.
#InsideSmartHome