Микроволновый датчик движения доплера

Микроволновый датчик присутствия на эффекте Допплера

Датчик обнаруживает неподвижных и движущихся людей так же, как PIR-датчики, но он может делать это также за дверями и тонкими стенами, используя эффект Доплера. Обнаружение людей, животных и теплых тел вообще в течение многих лет производилось с помощью пассивных инфракрасныех детекторов, также известных как PIR, которые работают путем устанавки пироэлектрического датчика за линзой Френеля, которая фокусирует инфракрасные лучи, приходящие от расположенного перед ним в пределах определенного угла теплого тела, на поверхности датчика . Датчики PIR покрывают широкий диапазон применений и представляют недорогое решение для защиты от вторженияя, автоматически активируют устройства, когда обнаружены двигающиеся люди. Но у них есть ограничение: они обнаруживают только то, что находится в пределах видимости: они не могут обнаружить, даже на небольшом расстоянии, людей, движущихся за дверями и окнами, поэтому, если мы используем их в домашней системе безопасности, они сработают только тогда, когда злоумышленник уже находится в комнате, где установлены датчики.

Чтобы получить превентивную защиту, мы можем использовать радиочастотные датчики и, если быть точным, микроволновые датчики, потому что они могут обнаруживать людей за дверями и даже стенами, если они не слишком толстые.

Микроволновые детекторы могут быть моностабильными или бистабильными, то есть они установлены попарно друг перед другом; в этом случае излучатель и приемник размещены в отдельных блоках. Моностабильные блоки имеют зону обнаружения основанную на луче микроволн, которые они излучают, и дистанция может достигать до 300-400 метров. Кроме того, мы можем регулировать диаграмму направленности и дистанцию обнаружения.

С другой стороны, бистабильный детектор микроволны предлагает более широкую зону обнаружения, даже до 1 км, но очень ограничен в возможностях применений; например при установке на внешних стенах заборов. Бистабильные датчики также более склонны к ложным срабатываниям, поскольку излучают в импульсном режиме с последующей деактивацией приемника. Блок использует эти временные интервалы для того, чтобы обнаружить движение, проверяя пололжение предмета в разное время.

Эффект Доплера — это физическое явление, при котором частота, излучаемая источником, который движется по отношению к неподвижному наблюдателю, меняет свое значение; типичным примером является скорая помощь, сирена которой меняет тон (она становится ниже), когда скорая помощь уезжает, или звук движущегося поезда.

Этот факт назван в честь Кристиана Андреаса Доплера, который первым заметил и задокументировал его; позже Ипполит Физо обнаружил, что тот же эффект происходит с электромагнитными волнами, излучаемыми движущейся антенной передатчика, обнаруженной неподвижным приемником.

Эффект Доплера объясняется тем, что по мере удаления источника звука длина волны увеличивается при равной скорости звука.

Схема микроволнового датчика движения

Наш датчик-это радар, основанный на эффекте Доплера, состоящий из электронного блока, показанного на схеме, в который мы собираемся вставить плату модуля датчика. Последний основан на микросхеме RCWL9196, которая взаимодействует с радиолокатором, собранном на генераторе Колпица на транзисоре Mmbr941m , который использует специально сформированную антенну на печатной плате. На рис. 1 показана схема датчика. Плату датчика можно увидеть на рис. 2.

• OUT — выход датчика (устанавливается в «1» при наличии движений + задерживается на 2 секунды после их прекращения).
• VIN — вход напряжения питания, от +4 до +28 В постоянного тока.
• GND — вход питания (общий).
• 3V3 — выход стабилизированного напряжения питания 3,3 В (можно использовать для питания микроконтроллеров).
• COS- вход разрешения (подтянут внутренним сопростивлением чипа). Если на данном выводе установить уровень логического «0», то после сброса триггера, он не будет устанавливаться (датчик перестанет реагировать на движения).

• Если в зоне действия датчика нет объектов способных отражать радиоволны, то приёмник ничего не примет и датчик не сработает.
• Если в зоне действия датчика имеются неподвижные объекты способные отражать радиоволны, то приёмник примет радиоволну передатчика, отражённую от этих объектов, но частота принятой радиоволны будет равна частоте сигнала передатчика и датчик не сработает.
• Если в зоне действия датчика имеется объект способный отражать радиоволны, который приближается к датчику (движется), то приёмник примет отражённую от объекта радиоволну, частота которой будет выше чем у сигнала передатчика и датчик сработает.
• Если в зоне действия датчика имеется объект способный отражать радиоволны, который удаляется от датчика (движется), то приёмник примет отражённую от объекта радиоволну, частота которой будет ниже чем у сигнала передатчика и датчик сработает.

На плате устройства предусмотрено место для установки фоторезистора (CDS). Очевидно, данный датчик предназначен в первую очередь для управления освещением.

Напряжение питания от 4 до 28 В постоянного тока, подаётся на выводы «VIN» и «GND» модуля. Не подключайте питание к выходу «3V3» модуля. Вывод модуля «3V3» является выходом стабилизированного напряжения 3,3 В. От этого напряжения можно запитывать другие маломощные устройства, например, микроконтроллер.

Модуль собран на печатной плате с плоской антенной и содержащей генератор, радиочастотный смеситель и дискриминатор, обнаруживающий изменение радиоволны, вызванное присутствием движущегося человека в зонео бнаружения датчика. Ток потребления 3 мА, при напряжении питания 5 В. Дальность уверенного срабатывания около 1 м, если датчик располагается на полу и около 3 м, если датчик лежит на столе.

В RCWL9196 есть смеситель и дискриминатор сигнала и обеспечивает вывод высокого логического сигнала на контакт модуля при обнаружении движения.

C-TM- Конденсатор для регулировки времени удержания импульса. Время в секундах можно вычислить по формуле: T=(1/F)*32678

R-NG-Если нужно снизить дальность до 5м., добавляем резистор 1 МОм

CDS- Место для подключения фоторезистора (если необходимо, для управления светом)

R-CDS- Резистор для регулировки срабатывания фоторезистораВывод CDS- можно использовать для дистанционной установки фоторезистора, а так же для подбора переменным резисторомстепени освещенности при которой начинает работать датчик, потом этот номинал припаивается к R-CDS

Данный датчик можно приобрести на Алиэкспресс примерно за 60 рублей.

Источник

Детектор движения Arduino с микроволновым датчиком приближения

В этом уроке мы будем использовать датчик обнаружения движения RCWL-0516 с Arduino и создадим на его основе датчик приближения.

RCWL-0516 — это датчик обнаружения движения. Он может обнаружить движение с помощью доплеровской микроволновой технологии через стены или другие материалы. Интересно, что он реагирует не только на людей, но и на любые другие движущиеся объекты.

Что такое доплеровский радар?

Основываясь на эффекте Доплера, радар Допплера работает, отражая микроволновый сигнал от желаемой цели и анализируя, как движение объекта изменило частоту возвращаемого сигнала. Изменение принятого сигнала также может помочь измерить скорость цели относительно радара.

Доплеровский радар эффективно используется в различных областях, включая авиацию, метеорологию, радары, здравоохранение и военную технику. Датчик, который мы используем в этом проекте — RCWL-0615 — содержит как передатчик, так и приемник, что позволяет использовать его как доплеровский радар.

Микроволновый датчик приближения RCWL-0615

Модуль датчика RCWL-0615 является альтернативой обычным датчикам движения PIR, которые широко используются в охранной сигнализации. В ИК-датчиках используется механизм анализа черного тела, что означает, что он проверяет тепло, выделяемое человеческими телами. RCWL-0516 использует доплеровскую радиолокационную технологию для обнаружения движущихся объектов. Он работает на частоте около 3,2 ГГц и использует чип обработки RCWL-9196.

RCWL-0516 излучает микроволны и анализирует отраженные волны, чтобы проверить наличие каких-либо изменений. Эти датчики могут обнаруживать движущиеся объекты через стены и другие материалы и имеют диапазон чувствительности до 7 метров. Обычно они дешевле и менее подвержены ошибкам. При обнаружении движения выходной контакт (OUT) уровня TTL датчика переключается с НИЗКОГО (0 В) на ВЫСОКОЕ (3,3 В) в течение конечного времени (от 2 до 3 с), а затем возвращается в свое состояние покоя (НИЗКОЕ).

Основные характеристики RCWL-0615

• Мощность передачи: 20 мВт (минимум) / 30 мВт (максимум)
• Входное напряжение: 4–28 В постоянного тока
• Расстояние обнаружения: 5–7 м
• Частота датчика:

Распиновка RCWL-0615

• VIN — 4В — 28В DC источник питания
• CDS — вход отключения датчика (низкий = отключить) (для датчиков LDR)
• GND — Земля
• 3volt — выход постоянного тока (максимум 100 мА)
• OUTPUT — HIGH /LOW(3.3 V) ВЫХОД — ВЫСОКИЙ / НИЗКИЙ (3.3 В) (в соответствии с обнаружением движения)

Теперь, когда мы знакомы с датчиком, который мы используем, и с тем, как работает технология, давайте погрузимся в сам проект.

Комплектующие

Для создания устройства обнаружения движения на основе RCWL-0516 и Arduino нам понадобятся:

• Arduino Nano
• Макет
• Перемычки
• RCWL-0516 датчик
• Дисплей LCD 16 X2 I2C
• Зуммер
• Светодиод
• Резистор 220 Ом

Схема соединений

Подключите Arduino к RCWL-0516, символьному ЖК-дисплею, зуммеру и светодиоду, как показано на схеме ниже.

Вывод 3V3 на RCWL-0516 является выходным выводом. Вывод CDS позволяет вам добавить LDR (светозависимый резистор) к плате, что позволяет работать в режиме низкого энергопотребления, чтобы датчик активировался только в темноте. После подключения перепроверьте соединения, а затем загрузите исходный код (ниже).

Код датчика

Скопировать или скачать код датчика движения Ардуино вы можете ниже:

На этом всё. Хороших вам работающих проектов.

Источник

Подключение доплеровского датчика движения RCWL-0516 к Arduino

Обнаружение движения является одной из важнейших функций в системах охранной сигнализации, выключателях света и многих других домашних и промышленных применениях. Для обнаружения движения можно использовать несколько подходов, например, PIR датчик, который обнаруживает изменение инфракрасной энергии, выделяемой телом человека, и на основании этого способен обнаруживать наличие человека в контролируемой зоне.

В этой статье мы рассмотрим подключение доплеровского датчика движения (Doppler Radar Sensor) RCWL-0516 к плате Arduino Nano. RCWL-0516 представляет собой датчик обнаружения движения, который обнаруживает движение объектов, которые полностью или частично отражают радиоволны (даже если они находятся за стенами или другими материалами). Он способен обнаруживать не только людей, но и другие движущиеся объекты. Еще RCWL-0516 называют микроволновым датчиком движения или датчиком движения на эффекте Доплера.

Необходимые компоненты

1. Плата Arduino Nano (купить на AliExpress).
2. RCWL-0516 Doppler Radar Sensor (доплеровский датчик движения) (купить на AliExpress).
3. Резистор 220 Ом (купить на AliExpress).
4. Светодиод (купить на AliExpress).

Доплеровский датчик движения (Doppler Radar Sensor) RCWL-0516

Доплеровский датчик движения RCWL-0516 — способен определять движение объектов (препятствий), которые полностью или частично отражают радиоволны (люди, животные, металлы и т.д.), даже если они находятся за деревом (дверью), стеной (гипс, бетон), пластиками, стеклами и т.д. В основе работы датчика лежит эффект Доплера — изменение частоты отражённой волны вследствие движения излучателя, приёмника или отражателя. В данном модуле частота излучаемой им радиоволны меняется вследствие движения отражателя (препятствия). Модуль построен на базе чипа RCWL-9196 который оснащён передатчиком и приёмником. Датчик сработает если приёмник примет сигнал, частота которого незначительно отличается от частоты сигнала передатчик. Датчик обнаруживает движение во всем диапазоне от 0 до 360 градусов — слепых зон нет.

Распиновка датчика показана на следующем рисунке.

Назначение контактов датчика RCWL-0516:

• OUT — выход датчика (устанавливается в «1» при наличии движений + задерживается на 2 секунды после их прекращения).
• VIN — вход напряжения питания, от +4 до +28 В постоянного тока.
• GND — вход питания (общий).
• 3V3 — выход стабилизированного напряжения питания 3,3 В (можно использовать для питания микроконтроллеров).
• COS — вход разрешения (подтянут внутренним сопротивлением чипа). Если на данном выводе установить уровень логического «0», то после сброса триггера, он не будет устанавливаться (датчик перестанет реагировать на движения).

Выход «OUT» можно подключать к любому контакту платы Arduino. Вход «COS» можно оставить не подключённым, т.к. он подтянут внутренним сопротивлением чипа, следовательно, разрешает работу триггера. Напряжение питания датчика составляет от 4 до 28 В постоянного тока, подаётся на выводы «VIN» и «GND» модуля.

Предупреждение : не подключайте питание к выходу «3V3» датчика! Контакт датчика «3V3» является выходом стабилизированного напряжения 3,3 В. От этого напряжения можно запитывать другие маломощные устройства, например, микроконтроллер.

Когда датчик срабатывает, на его выходе «OUT» устанавливается уровень логической «1». Датчик снабжен триггером, который удерживает уровень логической «1» на выходе «OUT» в течении 2 сек ±30% после прекращения движения.

Если датчик многократно срабатывает, например, постоянно фиксирует движения в течении 10 секунд, то уровень логической «1» на выходе «OUT» будет установлен на 12 секунд с момента первого срабатывания (10 секунд во время фиксации движений + 2 секунды после их прекращения, пока не «сбросится» триггер).

Технические характеристики датчика RCWL-0516:

1. Входное напряжение питания (VIN): 4… 28 В постоянного тока.
2. Потребляемый ток: до 3 мА (номинально 2,8 мА).
3. Дальность обнаружения: до 9 м (номинально до 5 м).
4. Мощность передатчика: до 30 мВт (номинально до 20 мВт).
5. Частота передатчика: 3,181 ГГц.
6. Время задержки до сброса триггера: 2 сек ±30%.
7. Выходное напряжение питания (3V3): 3,2… 3,4 В (номинально 3,3 В).
8. Максимальный ток на выходе «3V3»: до 100 мА.
9. Рабочая температура: -20… +80 °С.
10. Температура хранения: -40… +100 °С.
11.Габариты: 17,3х35,9 мм
12. Вес: 4 гр.

Схема проекта

Схема подключения доплеровского датчика движения RCWL-0516 к плате Arduino представлена на следующем рисунке.

Как видите, схема подключения датчика RCWL-0516 к плате Arduino достаточно проста: его контакты VIN и GND соединяются с контактами 5V и GND платы Arduino Nano, а его выход (контакт OUT) соединяется с контактом D12 платы Arduino Nano. Светодиод подключен к контакту D3 платы Arduino Nano.

Внешний вид собранной на макетной плате конструкции проекта показан на следующем рисунке.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

В коде программы сначала объявим используемые контакты.

Источник