Данный раздел запрещён для просмотра детьми

Материалы данного раздела могут содержать информацию, запрещенную для детей, согласно нормам установленным Федеральным законом "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".

Гражданская радиосвязь / Всё на форуме / Вопросы и ответы - конструирование электроники

Доплеровский датчик движения - схемы, конструкции, как сделать своими руками

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Собственно захотелось мне научиться делать датчики движения, начал копать схемы. Самый простой датчик движения, который можно сделать буквально из подручных средств - доплеровский. ИК те, которые PIR требуют купить хотя бы сам PIR сенсор и линзу фронеля.

Собственно пока накопал схемы датчиков движения на доплере:
1)
"Из "Радио" номер 10 за 2001 год, страницы 31 - 32"

схемы датчиков движения на доплере из журнала Радио номер 10 за 2001 год, страницы 31 - 32

2)
С cайта doplersensor.narod.ru собственно схема:
schematic_sensor.gif

3)
С сайта www.qsl.net/va3iul
собственно схема: UHF_Doppler_Motion_Detector.gif

Буду мучать схемы.
Если кто уже собирал что-то подобное, делитесь опытом!

Приложены файлы: f8522-0.jpg

Записано: 3821 дн 4 час 34 мин 48 сек назад (10.11.2013, 17:53:06)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Вот ещё интересная тема на форуме vrtp.ru
В теме фигурируют фотки плат фирменных датчиков (а в СВЧ датчиках на доплере - главное плата, ведь резонатор он же антенна и всё это выполнено дорожками на плате).
фото датчика MMS-1 - сторона верх сторона низ
фото датчика VG-61 Altonica - сторона верх сторона низ
фото датчика DMSS1 - сторона верх сторона низ

Записано: 3819 дн 6 час 50 мин 39 сек назад (12.11.2013, 15:37:15)

47 из Новосибирск - Новосибирская обл

Как-то так..

Приложены файлы: f8633-0.JPG · f8633-1.JPG · f8633-2.JPG

Записано: 3818 дн 3 час 30 мин 9 сек назад (13.11.2013, 18:57:45)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Оставлю это здесь, для тех кто не просто всё собирает как есть, а захочет ставить опыты или поупражняться в программировании.

Доплерововское смещение частоты, для случая отражения сигнала от движущегося объекта будет и неподвижного излучателя/приёмника:

F_доплер = F_излучения * 2 * Скорость_метров_в_сек * cos( Q / 300000000 )
Q - угол между направлением излучения и направлением движения объекта

Немного об интересных моментах, которые можно "раскрутить" даже на простейшем датчике (автодин на 1 транзисторе, как в схема Радио и прочих):
+ Если в луч сигнала попадают несколько объектов движущихся с разными скоростями, то на выходе смесителя мы имеем сумму сигналов их доплеровских смещений частот.
+ Уровень получаемого сигнала доплеровской частоты пропорционален отражательной способности объекта и расстоянию между объектом и датчиком.
+ Датчик не будет фиксировать объекты габаритами менее 1/2 длины волны частоты на которой он работает.
То есть разложив сигнал по спектру можно определить число объектов и скорость каждого объекта, а по уровням частот и изменению уровня во времени можно косвенно судить о габаритах объектов. Или другими словами - нацелив антенну датчика например на дорогу мы будем знать сколько машин едет по дороге и их скорости. К сожалению используя простейший датчик на 1 транзисторе мы не будем знать: на датчик (отраженный сигнал выше по частое чем излучаемый) или от датчика (отраженный сигнал ниже по частоте) двигаются объекты.

Записано: 3817 дн 19 час 54 мин 20 сек назад (14.11.2013, 02:33:34)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

А теперь немного информации для автолюбителей, ведь радары ГИБДД работают тоже на эффекте доплеровского сдвига частоты и мне пришлось раскурить доступные в свободных источниках документации на эти приборы:
* Многие приборы ГИБДД могут выделять до 100 разных сигналов ("ИСКРА-1"), различая встречное и попутное направление.
* Работают приборы ГИБДД на частотах (курсивом выделены те, что используются ГИБДД РФ):
10,525 GHz ±100 МГц
13,45 GHz ±125 МГц
24,125 GHz ±175 МГц
34,3 GHz ±1300 МГц
34,7 GHz ±1300 МГц
* Точность определения скорости у приборов в ГИБДД 1км/ч.
* Гарантированная дальность от измерителя до объекта у большинства 500 метров, у некоторых 800 метров ("РАДИУС-1", "ИСКРА-1").

Возвращаясь к информации интересной для радиолюбителей:
Схема устройств используемых ГИБДД весьма проста: генератор на транзисторе (если 10ГГц) или на диоде Ганна (если 24ГГц), балансный смеситель, УНЧ с фильтрами, АЦП и наконец, сигнальный процессор.

Частоты, которые обрабатывает сигнальный процессор, по логике вещей не должны быть сильно высокими, расчёт показывает, что для 10ГГц радара доплеровский сдвиг для объекта, движущегося со скоростью 20км/ч будет 400Гц и 3200Гц для объекта двигающегося со скоростью 160км/ч.

Вот только одно мне не понятно, ведь что бы различать направления "от нас" и "на нас" надо 10ГГц измерять с точностью до герц, или там фишка какая-то, простецкая как с автодином на 1 транзисторе?

Записано: 3817 дн 19 час 52 мин 46 сек назад (14.11.2013, 02:35:08)

Музыкант из Новосибирск - Новосибирская обл

250, в плане приемника может заюзать готовый анти-радар ? Он как раз таки несколько диапазонов перекрывает для разных типов радаров.

Записано: 3817 дн 5 час 31 мин 26 сек назад (14.11.2013, 16:56:28)

28ЗЗ из Новосибирск - Новосибирская обл

Делать датчик движения из радардетектора?!
Сурово...

Записано: 3817 дн 5 час 15 мин 3 сек назад (14.11.2013, 17:12:51)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Собрал датчик движения на эффекте Доплера, работает!
Выглядит на 90% готовый девайс вот так:

Самодельный СВЧ датчик движения на эффекте доплера - вид сбоку

Самодельный СВЧ датчик движения - вид сверху

Собрано всё по схеме:

Схема СВЧ датчика движения (схема датчика движения на эффекте доплера)

Если на схеме указано "6,8k ... 7,5k" - значит можно ставить любой номинал в этих пределах.
Схема является компиляцией из схем различных буржуйских датчиков движения, конструкции из журнала Радио №10 за 2001 год, плюс немного моего здравого смысла:
+ блокировочная ёмкость в смещении базы транзистора в автодине - убрать шумы;
+ развязка по питанию автодина и НЧ усилителя от контроллера;
+ блокировочная ёмкость в источнике половинного напряжения (делитель на резисторак 51ком).

Печатная плата СВЧ датчика движения в формате Sprint-Layout 5.0, задумана под SMD компоненты:
Скачать файл: Печатная плата СВЧ датчика движения в формате Sprint-Layout 5.0 под SMD компоненты

Пока ещё прошивку не писал, исследую, какие сигналы получаются от движений разных объектов.
Пойму тенденции и закономерности - напишу прошивку.

Пока можно только сказать: этот датчик штуковина крайне чувствительная, амплитуда доплеровской частоты для идущего человека на расстоянии 5 метров порядка 100 милливольт, и это при том, что сам датчик лежит как попало на столе (горизонтально), без рефлектора, по идее светит вообще в потолок, всё в квартире из железобетона. Примерно такую же амплитуду даёт паразитная модуляция газом внутри лампы дневного света на расстоянии от датчика 30 сантиметров, но там точно 50Гц, а от человека колебания частотой от 1 до 100гц. В общем отделить сигнал человеков от помех труда не составит.

Приложены файлы: f8650-0.jpg · f8650-1.jpg · f8650-2.gif · f8650-3.lay

Записано: 3817 дн 4 час 40 мин 50 сек назад (14.11.2013, 17:47:04)

Бессмертный из Новосибирск - Новосибирская обл

да это оно!!!

Записано: 3817 дн 4 час 27 мин 16 сек назад (14.11.2013, 18:00:38)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

После постановки опытов и выявления точных номиналов деталей была откорректирована немного схема.

Изменены номиналы резисторов в цепях задающих смещение в автодине.
Блокировочный конденсатор на 0,1м в той же цепи особого проку не прибавлял, по этому был признан лишней деталью и исключён из схемы.
Схема и плата под эту схему в посте с схемой и платой.

Так же выяснилось, что щелевая антенна состоящая из W1 и W2 работает хреново если вешаем экран сзади платы (создаём направленность). Попробовал закрепить экран (пластина жести 7х7см) и на расстоянии 20мм и на 15мм и на 12мм и на 10мм и на 5 мм - всё одно, чем ближе экран тем хуже чувствительность, да и эффект экранирования слабый (как была чувствительность в обе стороны так и сохранилась, различия не столь существенны (что-то мне подсказывает, что отраженка от железобетонных стен доставляет много волн со всех направлений)).
В следующий раз попробую антенну в виде полоски над платой, а не вытравленную на плате.

Чутьё после тщательного подбора смещения в автодине дичайшее - на экране осциллографа при установке размаха 500мв/клатка отчётливо видны импульсы от телодвижней кота в противоположном углу комнаты, видны импульсы от движений пальцев при наборе текста на клавиатуре, на расстоянии метр от датчика, видно импульсы от перемещения в человека в другой комнате, метров 10 по квартире и за двумя стенами (видимо отраженки от железобетонных стен шпарят сильные).

В конце концов были ещё раз изменены номиналы деталей в цепях смещения (в худшую сторону относительно самого лучшего чутья - резистор смещения 9k), что бы получить некую среднюю чувствительность. Под эту чувствительность и буду разрабатывать код для микроконтроллера.

Записано: 3816 дн 21 час 45 мин 18 сек назад (15.11.2013, 00:42:36)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Может кому из желающих разработать алгоритм выделения движений человека из помех в СВЧ датчиках движения будет интересно проанализировать, по этому выкладываю запись сигнала в виде аудио файла: движения человека + фонина от лампы дневного света:
Скачать файл: Сигнал с детектора СВЧ датчика (движения человека + помеха от близкой лампы дневного света)
В файле, посекундно (датчик стоял в 2 метрах от входа в комнату на высоте 1 метра от пола, направлен на вход):
00-01 - нет движения, только помеха от лампы
01-05 - активное движение на месте (взмахи руками, повороты туловищем, один широкий шаг) на расстоянии 1 метр от датчика
05-10 - не активное движение на расстоянии 2 метра
10-12 - ходьба на удаление
14-18 - нет движения (человек замер на расстоянии 5 метров)
18-22 - активное движение на расстоянии 5 метров
23-27 - нет движения
27- ... - вход в комнату и проход по комнате до дальнего угла от входа и обратно

Приложены файлы: f8661-0.wav

Записано: 3816 дн 20 час 20 мин 18 сек назад (15.11.2013, 02:07:36)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Дополнительно прописал сигнал от движений без помехи (без лампы дневного света):
Скачать файл: Сигнал с детектора СВЧ датчика (только движения человека)
Раскладка по движениям примерно та же (выполнил то же комплекс физических упражнейний).

Приложены файлы: f8665-0.wav

Записано: 3816 дн 8 час 31 мин 29 сек назад (15.11.2013, 13:56:25)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Всё же помучал схему найдя наиболее стабильную и чутьёвую комбинацию деталей. Поскипал лишние, вроде фильтра по питанию операционника из резистора на 100 ом и конденсатора на 10мкф.
Схема имеет вид:

Схема СВЧ датчика движения на эффекте доплера - вариант 2

Приложены файлы: f8666-0.gif

Записано: 3816 дн 7 час 59 мин 45 сек назад (15.11.2013, 14:28:09)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Китайцы продают датчики по 3,6$ за штуку, правда только датчик (СВЧ башка), без усилителей и контроллера выделяющего полезные сигналы из помех:
5 pcs модуль беспроводной свч допплер радиолокационный датчик двиёения новой бесплатной доставкой
Увы и ах, это уныло и почти бесполезно без схемы выделяющей полезные сигналы (сигналы от движения из сигналов помех от мобил, ламп дневного света).

Записано: 3815 дн 14 час 59 мин 32 сек назад (16.11.2013, 07:28:22)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Анализ спектра сигналов, которые получаются на выходе доплеровского датчика движения.

спектр сигнала на выходе микроволнового датчика движения - помеха от лампы дневного света:

спектр сигнала на выходе микроволнового датчика движения - помеха от лампы дневного света

ещё участок без движений, только помеха от лампы дневного света:

спектр сигнала на выходе микроволнового датчика движения - движения человека и помеха от лампы дневного света:

ещё участок с движениями человека и помехой от лампы дневного света:

движения человека при отсутствии помехи от лампы:

спектр сигнала на выходе микроволнового датчика движения - движения человека

Частоты известны, амплитуды понятны.
Далее остаётся только изимыслить алгоритм, который будет вычленять движения человека при наличии помехи и при её отсутствии.

Приложены файлы: f8725-0.gif · f8725-1.gif · f8725-2.gif · f8725-3.gif · f8725-4.gif

Записано: 3813 дн 22 час 13 мин 6 сек назад (18.11.2013, 00:14:48)

2833bpvfibys без регистрации

эт шо за прибор такое выдает?

Записано: 3813 дн 13 час 7 мин 21 сек назад (18.11.2013, 09:20:33)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Это не прибор, это алгоритм написанный за пол часика, исполняемый на ЭВМ выдаёт на экран ЭВМ исходя из данных записанных с выхода датчика.
То есть датчик выдаёт разницу между своей частотой и отраженкой, эта разница в звуковом диапазоне, её пишу на комп через звуковик у которого убран конденсатор по входу, что бы самые низкие НЧ видел и далее подсовываю эти данные алгоритму, а он выдаёт что там за частоты в этом звуке.

Записано: 3813 дн 8 час 45 мин 6 сек назад (18.11.2013, 13:42:48)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

На всякий случай положу эту ссылку на статью здесь:
THROUGH-THE-WALL DETECTION OF STATIONARY HUMAN TARGETS USING DOPPLER RADAR (ЧЕРЕЗ-стена ОБНАРУЖЕНИЕ СТАЦИОНАРНЫХЧЕЛОВЕКА цели с применением доплеровский радар)

Записано: 3813 дн 6 час 17 мин 38 сек назад (18.11.2013, 16:10:16)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Правильная формула для вычисления доплеровского сдвига частоты радиоволны с учётом угла:
F_доплер = F_излучения_Гц * 2 * Скорость_метров_в_сек * cos( Q ) / 300000000
Q - угол между направлением излучения и направлением движения объекта

Если быть совсем точным, то:
F_доплер = F_излучения_Гц * 2 * Скорость_метров_в_сек * cos( Q ) / 299792458

Для скорости в километрах в час и нахождении примёника и передатчика в одном корпусе (угол не важен) формула приобретает вид:
F_доплер = F_излучения_Гц * 2 * Скорость_км_в_час * 0.06 * / 299792458

Для скорости 50км/ч и частоты "зондирования" 446Мгц доплеровский сдвиг будет: 28.56376060000816 Гц.

Записано: 3812 дн 21 час 55 мин 20 сек назад (19.11.2013, 00:32:34)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Фото платки древнего промышленного датчика "Аргус" работающего на 5ГГц:

Приложены файлы: f8920-0.jpg · f8920-1.jpg

Записано: 3808 дн 22 час 17 мин 30 сек назад (23.11.2013, 00:10:24)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

На досуге срисовал схему с промышленного датчика движения "Аргус", фото которого приведено выше постом.
Собственно схема промышленного датчика движения:

схема промышленного датчика движения "Аргус" 5 ГГц

Все не подписанные конденсаторы - керамика. SMD керамика не маркируется, а выпаивать и измерять желания нет, да и так понятно, где блокировочный, где конденсатор фильтра, а где частотозадающий, так что номиналы примерно можно понять какие должны быть.

Понимаю, тема была дохлой больше года, но идею, суть и дело я не бросал, просто было много дел других, а тут вот выдалось время продолжить.

Приложены файлы: f20886-0.gif

Записано: 3401 дн 1 час 34 мин 13 сек назад (04.01.2015, 19:53:41)

Страницы в теме:
1 2 3 4 5 6

Бросить друзьям ссылку на тему:

Если это интересная тема, дайте людям на неё ссылку:

http://27kb.ru/zou.php?f=901&message=8522

О сайте
Правила сайта

Обратная связь Рекламодателям

Сотрудничество