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

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Я что-то не то сказал? Ни ответа, ни привета.

Записано: 3318 дн 15 час 58 мин 53 сек назад (22.10.2015, 15:06:17)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Так и вопроса вроде никакого нет.
К_усиления усилителя измерили, на Вашей же схеме есть номиналы, К_усиления по результатам измерения в
(220/3.3*47/1) / 87.3 ~= 36
раз ниже чем расчётный.
Вроде очевидно, что LM358 не работает как должна при используемом напряжении питания (3.3 вольта).

Я уже не помню какую чувствительность датчика Вы расчитывали получить в метрах от датчика, но если всё же больше чем 1 метр, то очевидно и другое - генератор развивает слишком маленькую мощность при используемом питании (3.3 вольта).

У меня такие сигналы рисует за 6-7 метров от датчика. Питание генератора на транзисторе 5 вольт, питание ОУ так же 5 вольт.

Ранее, среди прочих Вы задавали вопрос:
> 1) Можно ли запитать схему от 3.3В
я ответил:
> Да, можно, но возможно придётся подобрать режим работы транзистора.

Действительно, выяснилось, что можно и работает, но как оказалось - не достаточно хорошо.
Варианты как это побороть:

- Попробовать запитать генератор на транзисторе от 5 вольт.
Посмотреть, увеличится ли чувствительность (естественно подобрав смещение: резисторы в базе).
Если нет, то искать причину, а причин тут может быть несколько, например: текстолит снижает добротность резонатора, всё же это СВЧ, а текстолит не всякий будет на таких частотах хорошие параметры показывать. Хотя не уверен, у того же "аргуса" вроде обычный текстолит FR4 и покрыт обычной зелёнкой и работает на 5ГГц.
По крайней мере "аргус" от 6 вольт питается, а не от 3.3, посмотреть работу при 5 вольтах генератора Вашей конструкции, есть смысл хотя бы из любопытства. На то он и макет.

- Плюнуть на генератор, и действовать в рамках ТЗ, насколько я помню это датчик для включения освещения.
Если что то не видно глазом на экране осциллографа, не значит, что этого нет. Проще говоря - сигнал наверняка есть и от перемещения на расстоянии более 1 метра и даже 5 метров, просто это милливольты или доли милливольт. Алгоритм в микроконтроллере отловит и такой сигнал.
Вот и написать этот алгоритм.
Систему команд контроллера, который Вы применили яне знаю и у меня нет для него средств разработки, но уж думаю написать Герцеля для 3 частот не составит труда, что это я написал однажды здесь: Для микроконтроллеров и не только: Алгоритм Герцеля, БПФ, и другие цифровые способы определить наличие искомой частоты в оцифрованном сигнале (цифровые фильтры)
Суть вот в чём - определяем алгоритмом Герцеля уровни (в попугаях) для трёх частот:
5 Гц
8 Гц
14 Гц
сравниваем уровни (в попугаях) для частот. В случае движений человека они будут изменяться друг относительно друга в рамках 0.5 ... 0.6 секунды значительно, при простой помехе от лампы они не будут изменяться, так как лампа даёт помеху на одной конкретной частоте.
Можем включить ещё и анализ частоты 50Гц, если памяти в контроллера для лишнего значения амплитуды хватает.
Резкое изменение уровня (как в плюс так и в минус) на частоте 50Гц (по сравнению с 5,8,14) будет свидетельствовать о включении/выключении поблизости лампы, тогда уровни 5,8,14 могут быть искажены и такой замер не используем для детектирования нужно ли ставить флаг "сработало", но уровни этого замера сохраняем.
Задаём (опытным путём) порог изменений уровней, после которого будет поставлен флаг "сработало", запускаем отсчёт таймера определяющего сколько нужно светить освещением, продолжаем контролировать, при очередных сработках перезапускаем таймер (что бы светило пока двигаются).

Для выделения указанных частот достаточно частоты дискретизации порядка 1000 выборок в секунду. Анализируем 4 раза в секунду что у нас происходит с уровнями, вывод для флажка "сработало" принимаем после 2 заходов на анализ, если оба захода показывают необходимость поставить флаг "сработало", то ставим его.

Подключите к контрольной точке (выход усилителя сигнала датчика) не осциллограф, а вход звуковой карты, пропишите сигнал и посмотрите в любом софте который позволяет анализировать спектр сигнала, это очень поможет в определении и порога срабатывания и частот (они могут немного отличаться, так как частота доплеровского сдвига зависит от исходной частоты сигнала и скорости перемещения).

Право дело, я даже не знаю что ещё добавить.

Записано: 3317 дн 21 час 39 мин 39 сек назад (23.10.2015, 09:25:31)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

>Попробовать запитать генератор на транзисторе от 5 вольт.
АЦП МК не поддерживает такое напряжение.
Если запитаю датчик от 5В, то надо как-то масштабировать сигнал в пределах 3.3В.
Хотел бы спросить, есть ли варианты для данного случая кроме делителя на резисторах?

>Право дело, я даже не знаю что ещё добавить.
В интернете куча литературы, но нет подробного описания или проектов в коде \ железе.
Вы используете алгоритм Герцеля, а в найденных док-ах поголовно таблицы Фурье и формула Допплеровского сдвига полностью не расписывается.

Попробую поспрашивть где-нибудь ещё или, на крайний случай, вкорячю готовую головку от ПИР-сенсора.

Записано: 3314 дн 15 час 29 мин 53 сек назад (26.10.2015, 15:35:17)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

>Попробовать запитать генератор на транзисторе от 5 вольт.
АЦП МК не поддерживает такое напряжение.
Если запитаю датчик от 5В, то надо как-то масштабировать сигнал в пределах 3.3В.

Ничего не надо масштабировать.
Усилитель то у Вас так и останется запитан от 3.3, я же предлагаю запитать только генератор.
Генератор по сигналу от усилителя отвязан по постоянному току, и он там милливольты - не больше сигнала создаёт.
Даже если усилитель запитать от 5 вольт, то решается всё просто, 2 резистора - делитель 1:1.6 и "вуаля".

алгоритм Герцеля, а в найденных док-ах поголовно таблицы Фурье и формула Допплеровского сдвига полностью не расписывается.

Формула доплеровского сдвига в этой теме на первой странице, ближе к концу страницы, но я на всякий случай повторю в этом сообщении:

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

Только формула вычисления доплеровского сдвига тут бесполезна, потому как Вы не знаете частоту на которой генерирует Ваш датчик, он же ничем не стабилизирован, кроме того, Вы не знаете угол Q, да и он может быть разным.
Да вам и не нужно знать эту частоту и формула эта Вам не нужна.
Вам нужно выделить из сигнала частоты возникающие на выходе датчика при движениях человека. Там целый набор частот, потому что человек это сложная механическая система в которой много движещихся с разной скоростью частей.
Проще всего это сделать эксперементально - подключив выход датчика вместо АЦП микроконтроллера к входу обычной звуковой карты компьютера и прописав сигнал при перемещении перед датчиком.

Что либо от PIR сенсора здесь не очень подойдёт, потому что в PIR форму сигнала и его частоту на выходе датчика задаёт линза френеля, а здесь доплеровский сдвиг. Хотя плбюс-минус лапоть работать будет.

Кстати, найденные доки, если можно то ссылочками.
Мне тоже ведь интересно почитать.

Алгоритм определения движения человека в общих чертах я написал, можно конечно обойтись и ещё более простым, но менее стабильным. Определение маплитуд 3х частот и далее их соотношения позволяет не просто определить наличие движения, но и устранить срабатывания от шумов (шум то даёт единую амплитуду на всех трёх частотах).
А самый простой алгоритм - пиковый детектор.
Именно на пиковом детекторе амплитуды и построены датчики АРГУС, там вообще сплошной аналоговый тракт на выходе которого банальный компаратор (схема опять же в этой теме, я её с реального датчика срисовывал).
Чем вам Герцель не нравиться не знаю - реализуется просто и на таких низких частотах он много вычислительной мощности/памяти не кушает. Можно конечно вкорячить таблицы Фурье, но это если память девать некуда. Герцель это частный случай Фурье, просто оптимизированный для чахлых вычислительных ресурсов, точнее так: это специальная реализация дискретного преобразования Фурье (ДПФ) в форме рекурсивного фильтра

Записано: 3314 дн 14 час 53 мин 15 сек назад (26.10.2015, 16:11:55)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Вот что удалось нарыть по теме:
Experiments with Doppler Microwave Sensor
Typical Doppler Signal Amplifier
Doppler Measurement
Radar Signal Processing
REAL-TIME PROCESSING OF CONTINUOUS DOPPLER SIGNALS
Detection of Human Presence by Irregularity of Doppler Signal Using Multivariate Autoregressive Model
X-Band Microwave Motion Sensor Module Application Note
Doppler Radar Speed Measurement Based On A 24 GHz Radar Sensor
Human gait classification using MicroDoppler time-frequency signal representations
Analysis of Radar Doppler Signature from Human Data
Creating a Radar Speed Detector with a STM32L476 Discovery board
Implementation of Doppler Radar
Learning Based Falling Detection Using Multiple Doppler Sensors
Сухая теория, один недо-проект, апноуты.

>я же предлагаю запитать только генератор
Для этого резистор R14 просто подцепить к 5В же?

Надо платку переделывать.

Записано: 3314 дн 12 час 42 мин 31 сек назад (26.10.2015, 18:22:39)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Да, просто R14 временно перекинуть на +5 для теста.
Платку ещё рано переделывать :) Вот после тестов всех, уже можно будет думать.

Записано: 3314 дн 10 час 55 мин 16 сек назад (26.10.2015, 20:09:54)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Так вы так и не сказали, может на чувствительность влияет номинал резистора R20 (вы сказали, что уменьшив его номинал с 470 кОм до 220 кОм, можно избавиться от детектирования через две стены) и изменение номинала резистора смещения с 15 кОм на 9,1 кОм? Последний я не подбирал.

С 5В расстояние не именилось, разве что чут-чуть.
Генератор с 3.3В

Генератор с 5В

Стало отрисовывать реще.
Впринципе, мне 6-7 метров и не надо. Светильник будет распологаться прямо над входом в тамбур.

Записано: 3307 дн 0 час 30 мин 42 сек назад (03.11.2015, 06:34:28)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

R20 задаёт коэффицент усиления усилителя на первом ОУ, соответственно:
К_ус = R20/R18
аналогично но для второго ОУ:
К_ус = R19/R22
суммарный_К_ус_всего_усилителя = (R20/R18) * (R19/R22)

Этот усилитель собственно и усиливает полезный сигнал.
На всякий случай поясню как получается полезный сигнал:
Генератор на транзисторе генерирует колебания высокой частоты, который излучаются в пространство резонаторами-антеннами (по совместительству и антенна и частотозадающий элемент), затем сигнал отражается от объекта и принимается теми же резонаторами-антеннами, смешивается с сигналом генератора на нелинейностях транзистора, усиливается самим транзистором и незначительно изменяет ток протекающий через транзистор. На резисторе в коллекторе ток преобразуется в напряжение, которое и усиливает далее усилитель.
Сигнал отраженный от объекта имеет несколько отличную частоту от того, что вырабатывает генератор, согласно приведённым выше мной формулам он приобретает некий сдвиг по частоте и фазе, в зависимости от того с какой скоростью движется объект и в какую сторону: на датчик или от датчика.
Под объектом подразумевается не только целый человек, но и его части, так например мой образец на котором я ставил опыты, "видел" сокращение мышц при биении моего сердца, движение пальцев по клавиатуре, движение век при моргании. Видел он и движение мышц сердца спящего рядом кота (я право дело думал что это всё помехи то некоторого времени, но потом на компьютере в один канал звуковой карты подал сигнал с датчика а в другой с микрофона который прикладывал к себе - всё стало отчётливо понятно, а с пальцами вообще забавно: согнёшь, на осциллографе загибулька пройдёт).

Записано: 3306 дн 14 час 1 мин 34 сек назад (03.11.2015, 17:03:36)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Таки всё нормально и можно приступать к попыткам по написанию прошивки?
Я вот это не возьму в толк: у вас сигналы отрисовываются за 6-7м во все стороны. У меня же, в лучшем случае, до 1м +\- 10 см. Надо, чтобы было в точности, как у вас?

5В питание генератора, лучше оставить?

Записано: 3306 дн 12 час 22 мин 40 сек назад (03.11.2015, 18:42:30)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Так Вы же проверили, не в генераторе дело в плане чувствительности, тогда и питать его как задумывалось от 3.3.
С усилителем можно поиграться, изменить усиление, добавить раза в 2.

Про принцип который закладывать в алгоритм я уже написал ранее, а точность это понятие здесь не уместно, потому что измерять в алгоритме будете отношение уровней частот в сигнале, а не уровень вообще.

Записано: 3305 дн 14 час 39 мин 41 сек назад (04.11.2015, 16:25:29)

Калининград без регистрации

Добрый день. С каких точек вы снимали сигнал на видео?

Записано: 3194 дн 14 час 33 мин 4 сек назад (23.02.2016, 16:32:06)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Кому вопрос? Откосительно какого видео?

Записано: 3194 дн 14 час 19 мин 44 сек назад (23.02.2016, 16:45:26)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

>Анализируем 4 раза в секунду что у нас происходит с уровнями, вывод для флажка "сработало" принимаем после 2 заходов на анализ
Это как понимать?
Два захода на анализ - это: считываем показания с ADC первый раз - обрабатываем, считываем показания с ADC второй раз - обрабатываем?

Что значит "Анализируем 4 раза в секунду "?

Записано: 3188 дн 22 час 34 мин 16 сек назад (29.02.2016, 08:30:54)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Что это значит:
что бы определять уровень той или иной частоты в сигнале, прежде всего этот сигнал нужно оцифровать.
Зададимся высшей частотой в 14 Гц, которую будем "искать" в сигнале.
Выберем в 8 раз более высокую частоту дискретизации, а именно - в 2 раза более высокую исходя из теоремы Котельникова и ещё в 4 раза для "подтверждения результата", а проще говоря, что бы мы анализировали не 1 полное колебание, а 4 минимум (по факту вытекает из того, что у нас не идеальный случай и прочие бла-бла).
Получается 112Гц.
Выберем ближайший удобный делитель для таймера, который так же легко преобразуется в целые секунды и который будет генерировать нам более высокую чем нужная частоту, для ATmega8 и её тактовой 4МГц частота с которой будет срабатывать таймер контроллера окажется 125Гц.
Таким образом частота дискретизации сигнала пусть будет 125Гц или 125 выборок с АЦП, которые мы и будем передавать на алгоритм Герцеля, последовательно проводя анализ каждой выборки по коэфицентам для трёх частот 5, 8 и 14Гц на выходе имея 3 значения уровня.
4 раза в секунду (зря насоветовал 4, это были данные из "не того файла", надо было 5 раз советовать), на деле проще 5 раз в секунду для этих делителей (125/5=25), будем запускать процедуру сравнения полученных значений уровней для частот 5, 8 и 14Гц и принимаем решение относительно того есть движение или нет.
Вот примерно это и значит.
На деле выглядит как то так:

// глобальные переменные
уровень_5гц=0;
уровень_8гц=0;
уровень_14гц=0;
счётчик_делитель=0;

// обработчик прерывания сгенерированного таймером 125 раз в секунду
процедура_обработки_преравания_таймера(){
уровень_с_АЦП=забрать_с_АЦП();
герцель_5гц(уровень_с_АЦП);
герцель_8гц(уровень_с_АЦП);
герцель_14гц(уровень_с_АЦП);
счётчик_делитель++;
if (счётчик_делитель == 25){
анализировать_уровни_принять_решение(уровень_5гц, уровень_8гц, уровень_14гц);
счётчик_делитель=0;
}
}

Записано: 3188 дн 16 час 59 мин 27 сек назад (29.02.2016, 14:05:43)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Так и не ответили про "два захода на анализ".

Я планировал так: считываем значения с ADC в массив и обрабатываем, сразу же после этого - ещё раз считываем значения и обрабатываем.

Так я понимаю ваше описание.
С таймером будет сложнее, для меня.

Записано: 3188 дн 14 час 16 мин 58 сек назад (29.02.2016, 16:48:12)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Я не пытаюсь дать ответ на конкретный вопрос, я говорю о сути явления.
А суть вот в чём:
Что бы набрать хотя бы 1 полный период сигнала на частоте 5 ГЦ, а это нижняя частота, которую требуется анализировать, нужно 1/5 секунды.
Если Вы будете ждать пока наберётся достаточно данных в массиве что бы провести анализ, то уже пройдёт 1/5 секунды, для двух полных периодов частоты это уже 2/5 секунды или почти пол секунды.

Алгоритм Герцеля тем и хорош, что позволяет вести анализ по каждой _текущей_ выборке, при этом не хранить результаты всех предыдущих выборок.

Здесь не нужно никаких двух заходов.
Совсем не нужно.

Не вижу никаких сложностей с таймером, учитывая, что всё, что должно выполняться в прерывании по таймеру я написал русским языком в виде упрощённого алгоритма.
Так говорите, словно светодиодом по таймеру никогда не мигали.
В любом микроконтроллере есть таймеры, любая среда разработки позволяет в несколько кликов настроить таймер.
Нужно то:
Таймер работает от тактового генератора контроллера.
Таймер по переполнению вызывает прерывание.
Далее выставить делитель таймера, например, если контроллер тактируется частотой 4МГц, если таймер 8 бит, то есть переполняется каждые 256 собственных тиков, то предделитель таймера должен быть равен 125, тогда: 4000000/125/256=125 но это если дискретизацию выбираем равную 125 герц, но никто не мешает выбрать другую частоту, что бы вообще всё просто было, так при предделителе 64 получаем 4000000/256/64= 244.140625
Можно задать, что бы таймер не по переполнению прерывание вызывал, а при досчёте до определённого числа, то есть его верхняя граница была другим числом.
Скриншот с конфигуратора таймера под мегу8:

Приложены файлы: f27057-0.gif

Записано: 3188 дн 11 час 49 мин 30 сек назад (29.02.2016, 19:15:40)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Мне не нравится решение с прерыванием по таймеру, поэтому я пытаюсь поспрашивать про другие варианты, возможные для моего МК, на форумах. Но натыкаюсь на недопонимание, а сам разжевать толком не могу, что именно требуется.

Например, есть вариант гнать данные потоком через DMA режим и обрабатывать их.

Подключайтесь, если времени не жалко: моя тема на Electronix.

Ещё пару вопросов, если уж совсем деваться будет некуда:
1) Cколько семплов надо забрать с ADC за раз (1, 10, 20)?
2) Получается, таймер переполняется каждые 8 millisec? 1000 / 125 = 8 millisec

Ещё раз кратенько:
a) Что бы набрать хотя бы 1 полный период сигнала нужно 1/5 секунды;
...
????

Записано: 3185 дн 12 час 52 мин 25 сек назад (03.03.2016, 18:12:45)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

DMA тут совсем не нужно применять, слишком низкая частота сэмплирования, всего 125Гц. Можно конечно, но это как топором бактерий бить.
Семплов надо забрать 1 в 1/125 секунды.

Если нижняя частота 5Гц, которую хотим контролировать, то да, 1/5 секунды нужно, потому что 5Гц это событие повторяющееся 5 раз в секунду.

Хорошо, будет время зарегистрируюсь на Electronix и буду участвовать в теме.

Не совсем по этой теме, но всё же моя писанинка на счёт дискретизации и семплирования применительно правдо совсем к другому, но зато с картинками: Музыка в цифре, или чем отличается тёплый ламповый звук от скупого цифрового звука

Записано: 3185 дн 9 час 27 мин 31 сек назад (03.03.2016, 21:37:39)

kreker из Нижневартовск - Ханты-Мансийский ао

Видимо, никто не хочет помогать такому балбесу, как я :) Поэтому другие варианты отпадают, но они такие "красивые". Жаль.

Значит, что у меня получилось.
Бдет так, пока до меня не дойдёт, как сделать по-другому: таймер будет дрёгать ADC каждые 8 миллисекунд без прерываний, значения будут переданы через DMA в RAM.

16-ти битный таймер тактируется от кварца на частоте 32 Мгц => за секунду совершается 32 000 000 циклов.
Нам надо, чтобы таймер тикал 1 раз в 8 миллисекунд, а это 125 раз в секунду.

Тогда, число, до которого надо досчитать, чтобы произошло переполнение счётчика таймера, без прерывания = 32 000 000 циклов в секунду / 125 циклов в секунду = 256000.

Делитель, доступный для этого случая: 128 => 32 000 000 циклов в секунду / 128 = 250000 циклов в секунду.

Точность храмает, правда. После смены допишу и попробую проверить.

Записано: 3184 дн 23 час 38 мин 34 сек назад (04.03.2016, 07:26:36)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Никто не сказал, что частота дискретизации должна быть ровно 125Гц, на тех контроллерах, что я применял, это просто было удобно.
Можно выбрать любую другую частоту, лишь бы не ниже.
Вообще, чем больше данных собрано, тем точнее анализ, но сильно грузить анализатор данными тоже нет смысла - процессорного времени будет жрать больше, а увеличение точности результата будет незначительным.
Думаю у таймера должны быть делители не только 128, но и 256 и 512 и 1024 и 2048.

Мне не понятно почему Вам не нравиться работать с прерываниями, подозреваю, что Вы просто не умеете их "готовить". Прерывания очень удобное средство, я например научился с ними работать только к эпохе процессоров intel 286 и очень рад этому и очень жалею, что в процессоре Z80 не было такой качественной и развитой системы прерываний, к счастью в современных микроконтроллерах PIC, AVR, STM система прерываний очень удобная. Что на Си, что на ассемблере прерывания сильно облегчают жизнь, а если среда разработки не позволяет удобно с ними работать, например, "ардуино", то "гнать в шею" надо такую среду разработки со своего компьютера.

Записано: 3184 дн 20 час 44 мин 0 сек назад (04.03.2016, 10:21:10)

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