Fórum
Prihláste sa k svojmu účtu, pokiaľ ho máte. Alebo kliknite tu pokiaľ ho ešte nemáte a prajete si ho vytvoriť - je to jednoduché a získate mnoho výhod.

Modul dopplerov radar DHB100

Modul dopplerov radar DHB100

Pomocou tohto modulu môžete ľahko detekovať pohyby. Pomocou HB100 môžete napríklad otvoriť dvere, keď niekto kráča okolo, alebo otvoriť garážové dvere, keď sa auto blíži. HB100 pracuje podľa Dopplerovho princípu pri frekvencii 10,525 GHz. HB100 je vyrábaný rôznymi výrobcami a je dostupný prostredníctvom známych čínskych internetových kanálov za ceny od 7 EUR. Elektronika je umiestnená na DPS o veľkosti 4,0 cm x 4,6 cm. Modul je napájaný napätím 5 Vdc a váži iba osem gramov. Elektronika je tienená kovovým krytom, ktorý je pripevnený k DPS pomocou štyroch zahnutých západiek. Na zadnej strane modulu sú na DPS štyri veľké medené plochy. Tieto tvoria vysielacie a prijímacie antény modulu. Modul musíte umiestniť tak, aby bol kolmý na smer, v ktorom chcete zistiť pohyby.

Tento modul si môžte kúpiť na tomto odkaze - klikni

Princíp funkcie

Na module je vysielač, ktorý nepretržite vysiela signál o frekvencii 10,525 GHz. Keď tieto vysielané elektromagnetické vlny narazia na prekážku, tak táto prekážka odrazí časť týchto vĺn späť k prijímacím anténam modulu. Vo vysokofrekvenčnom zmiešavači sa signál z vysielača a odrazený signál zmiešajú dohromady. Tento zmiešavač dodáva jednosmerné napätie na výstup, ak sú frekvencie oboch signálov rovnaké. Toto je prípad, keď je daná prekážka, alebo  objekt v pokoji vzťahom voči senzoru.
Bude to však iné, ak sa objekt pohybuje vo vzťahu k senzoru. Potom hrá úlohu dopplerov efekt. Keď sa objekt pohybuje smerom k senzoru, frekvencia odrazených vĺn bude o niečo vyššia ako frekvencia vysielača. Ak sa objekt vzdiali od senzora, frekvencia odrazených vĺn bude o niečo nižšia ako frekvencia vysielača. V oboch prípadoch je zmiešavač riadený dvoma signálmi s mierne odlišnými frekvenciami. Výsledkom je, že tento obvod generuje rozdielový signál, ktorého frekvencia sa rovná rozdielu oboch frekvencií. Toto sa nazýva "stredofrekvenčný signál" alebo "
intermediate frequency signal", skrátene IF.
Predpokladajme, že vysielač vysiela signál s frekvenciou presne 10 500, 000 GHz a odrazené vlny majú frekvenciu 10 500,005 GHz. Zmiešavač potom vygeneruje signál IF s frekvenciou 5 kHz.
Oscilogram uvedený nižšie ukazuje výstupné napätie modulu, keď sa objekt pohybuje dopredu a dozadu pred modulom. Hromadný potenciál predstavuje zelená čiara. V pokoji je preto jednosmerné napätie na výstupe IF modulu. Ak je detekovaný pohyb, modul vydá nízkofrekvenčný signál striedavého napätia okolo tohto jednosmerného napätia.

Výstupné napätie modulu v pokoji (vľavo) a so zisteným pohybom (vpravo).

Bloková schéma systému

Tento signál je pomerne malý a jeho úroveň pre praktické použitie je príliš malá, preto ho musíte zosilniť. To nie je problém, jednoduchý nízkofrekvenčný zosilňovač je na to postačujúci. Potom musíme previesť zosilnený signál na pekný impulz, ktorým budeme ovládať ďalšie obvody. Je to tiež pomerne jednoduchá úloha, pretože na to môžete použiť monostabilný multivibrátor. Bloková schéma systému je zhrnutá na nasledujúcom obrázku.

Bloková schéma použita modulu HB100.

Elektronika v module

Modul obsahuje oscilátor s frekvenciou 10 GHz, vysielač tohto signálu, prijímač a zmiešavací stupeň. A to všetko za menej ako päť eur?. Kovový kryt  DPS sa dá ľahko odstrániť a to, čo sa pod týmto krytom skrýva, je možné vidieť na fotografii nižšie. Dva tranzistory, rezistor, kondenzátor a zvláštna časť, ktorá sa najviac podobá keramickému disku. Ukázalo sa, že ide o "dielektrický rezonátor", piezo-keramický disk, ktorý môže kmitať pri vlnových dĺžkach v rozsahu mm a μm. Tento disk, spolu s prvým tranzistorom, kondenzátorom a niekoľkými medenými štruktúrami na DPS, tvoria oscilátor a prenosový stupeň. Všimnite si, že signály s frekvenciou 10 GHz sa správajú dosť odlišne a že medené povrchy nepárne tvarované na DPS pre tieto signály fungujú ako kondenzátory a indukčnosti.
Druhý tranzistor tvorí prijímač a zmiešavací stupeň. Signál z oscilátora je privádzaný do kolektora zmiešavacieho tranzistora cez cievku vyleptanú na DPS. Odrazený signál prechádza z prijímacej antény do ladeného obvodu, ktorý je tiež skrytý v medenom vzore PCB a potom na bázu toho istého tranzistora. Rozdielny signál sa prijíma z emitora a je k dispozícii na pinoch "IF" na doske plošných spojov.
Táto DPS je preto určite učebnicovým príkladom toho, ako je možné zostaviť obvod s pracovnou frekvenciou rádovo niekoľko GHz s minimálnym počtom komponentov.

Iba štyri rozpoznateľné elektronické súčiastky na DPS.

Interný blokový diagram
Bloková schéma a údaje o pripojení modulu sú znázornené nižšie uvedenou schémou.

Bloková schéma modulu.

Špecifikácie modulu HB100
Podľa výrobcu má modul nasledujúce špecifikácie:

  • Prevádzková frekvencia: 10,520 GHz ~ 10,530 GHz
  • Prenosový výkon: typický 15 mW
  • Šum na výstupe: 5 μV max.
  • Napájacie napätie: 4,75 V ~ ~ 5,25 V DC
  • Napájací prúd: typicky 30 mA
  • Pulzná prevádzka: typicky 2 kHz
  • Šírka impulzu pri impulznej prevádzke: 10 μs min.
  • Doba usadzovania pri pulznej prevádzke: 3 μs min.
  • Detekčná vzdialenosť: typická 20 m
  • Rozmery: 40,0 mm x 46,5 mm x 8,7 mm
  • Hmotnosť: typická 8 g

Vzor vyžarovania
Na obrázku nižšie je znázornené horizontálne a vertikálne vyžarovanie vysielacej antény. Ak modul používate v nepretržitom režime s napájacím napätím 5 Vdc, vyžaruje sa maximálne 15 mW. To zodpovedá hustote výkonu
1 mW/cm2 vo vzdialenosti 5 mm od vysielacej antény a 0,72 μ /cm2 v metre od antény. Takže sa určite nemusíte báť žiadnej choroby z ožiarenia!
Ak modul používate pulzujúcim spôsobom s pracovným cyklom 5%, hustota výkonu dokonca klesne na 50 μW /
cm2 pri 5 mm od modulu a na 0,036 μW /cm2 vo vzdialenosti jedného metra.

Diagram vyžarovania modulu v horizontálnom a vertikálnom smere.

CW kontra PW režim
Ak pripojíte modul HB100 k napájaciemu napätiu 5 V DC, modul bude nepretržite vyžarovať signál 10 GHz. Ak sa niečo pohybuje v detekčnom rozsahu, na IF pere sa vytvorí už navrhnutý signál LF. Nazýva sa to režim CW, skratka pre „Continuous Wave“. Ale tento nepretržitý prenos nie je potrebný, môžete rovnako dobre detekovať pohyby tým, že necháte modulu vysielať sériu 10 GHz impulzov každú chvíľu. Nazýva sa to režimom PW, skratka pre „Pulznú vlna“.
Modul môžete veľmi ľahko prepnúť do režimu PW tak, že k nemu pripojíte napájacie napätie cez tranzistor a tento tranzistor privediete impulzom do základne. Odporúčaná frekvencia impulzov je 2 kHz, minimálna šírka impulzov je 10 μs.

Modul v praxi

Signál LF, ktorý sa objaví na výstupe IF, je pomerne malý, môžete počítať so signálom najviac niekoľkých milivoltov. V jednom experimente sa osoba s hmotnosťou 70 kg a 170 cm pohybovala rýchlosťou 1 m / s smerom k modulu. Vo vzdialenosti jedného metra modul vydal dopplerovský signál s amplitúdou 5 mV a frekvenciou 72 Hz.
Modul musí byť preto zakončený zosilňovačom s vysokým ziskom. Našťastie tento obvod môže byť dosť úzkopásmový. Normálne pohyby človeka do az modulu poskytujú signál s dopplerovskou frekvenciou do 100 Hz. Tak ľahké posilniť. Signál LF má jednosmerné napätie maximálne 0,2 V. Preto musíte zosilňovač pripojiť kapacitne k výstupu modulu.

Štandardný obvod pre režim CW
Na nasledujúcom obrázku je uvedený harmonogram predpísaný výrobcom, ak udržujete modul v nepretržitej prevádzke. Dva stupne zosilňovača sú vybavené dolnopriepustnými filtrami, takže hluk je potlačený na maximum. Na napájanie celku z napájacieho napätia modulu 5 Vdc sa používajú dva operačné zosilňovače LM324. Oddeľovač odporu R2 / R3 poskytuje virtuálnu hmotu, ktorá je presne 2,5 V. Toto napätie je oddelené kondenzátorom C6.
Zisk prvého stupňa je určený pomerom medzi R6 a R5 a je asi 1 000. Kondenzátor C4 zaisťuje, že spätná väzba sa stáva závislou na frekvencii a že iba nízke frekvencie sú značne zosilnené. To isté sa deje v druhej fáze. Signál na výstupe je pri jednosmernom napätí 2,5 V. Nezabudnite, že tento obvod sa zosilňuje asi miliónkrát, takže je potrebné opatrne chrániť obvod pred rušivými signálmi.

Štandardná schéma pre režim CW.

Štandardný obvod pre režim PW
Odporúča sa rovnaká schéma zosilňovača, ak modul nenechávate zapnutý, ale ovládajte ho krátkymi impulzmi. Schéma je uvedená na nasledujúcom obrázku. Napájacie napätie je teraz privádzané do modulu cez tranzistor T1. Výstup IF prechádza do zosilňovača cez tranzistor T2. Ak je riadiaci vstup rovný napájaciemu napätiu, oba tranzistory budú prerušené. Modul je vypnutý, vstup zosilňovača je pripojený iba na polovicu napájacieho napätia cez R4 a R5.
Ak na riadiaci vstup aplikujete úzky impulz, budú viesť oba tranzistory. HB100 prijíma energiu, pracuje a IF výstup dodáva dopplerovský signál cez T2 na vstup zosilňovača.
Odporúča sa pracovať so šírkou impulzu medzi 5 μs a 30 μs a opakovacou frekvenciou medzi 2 kHz a 4 kHz.

Štandardná schéma pre režim PW.

HB100 s pripojeným zosilňovačom

Aby ste to pre vás uľahčili, na internete existuje množstvo dodávateľov, ktorí ponúkajú modul spolu so doskou zosilňovača, pozri fotografiu nižšie. Za túto kombináciu musíte zaplatiť približne 22,00 €.

Modul HB100 s pripojenou doskou zosilňovača.


 

Tento modul si môžte kúpiť na tomto odkaze - klikni

Táto stránka obsahuje affliate odkazy pre nákup vybraných produktov. Pokiaľ nás chcete podporiť malou sumou pri písaní našich recenzií budeme radi. Ďakujeme vám



     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.
Webwiki Button Seo servis Diallix.net VN-Experimenty