D. PETROVIĆ

1. jun 2021.

Moduli koje ovog puta predstavljamo koriste Doplerov efekat, tako što šalju mikrotalase u željenom pravcu, a zatim analiziraju povratne, koji su se odbili o neku prepreku. Na taj način možemo da otkrijemo da li se objekat kreće, to jest, da li postoji razlika između poslatih i primljenih radio-talasa. Grubo rečeno, Doplerov efekat je promena talasne dužine i frekvencije talasa koje prouzrokuje telo koje se kreće. Veća je frekvencija odbijenih mikrotalasa tela koje se kreće ka nama od onog koje se udaljava. Analizom dobijenih podataka možemo ustanoviti da li se telo kreće i koja mu je brzina. Uređaje zasnovane na Doplerovom efektu koristi i policija za merenje brzine vozila. Ali, da ne ulazimo mnogo u fiziku, odneće nam previše prostora.

RCWL-0516

Prvi je modul sa oznakom RCWL-0516 koji na svojoj jednoj polovini nosi integralno kolo RCWL-9196, uz pripadajuće komponente. Nismo našli niti jedan podatak o ovom IC-u, sem da je (možda) u pitanju kopija BISS0001. Druga polovina pločice rezervisana je za antene, prijemnu i predajnu. Za prijem, predaju i mikser je zadužen samo jedan tranzistor. Ove antene su odštampane na ploči i svaka ima drugačiju „šaru”. Antene omogućavaju modulu da registruje pokret u krugu od 360 stepeni oko sebe. To znači da nije potrebno uperiti modul u određenom pravcu. Ova činjenica ujedno znači da ne možemo znati gde se u tom krugu dogodio pokret - može da bude bilo gde. Isto tako, objekti u blizini mogu dodatno uticati na odbijene talase, što posle utiče na pouzdanost. Senzor koristi nekih 20 milivati za predaju, što je manje od one na mobilnim telefonima. Drugim rečima, duže izlaganje ovom senzoru ne bi trebalo da negativno utiče na zdravlje. Senzor će aktivirati induktivnost tela, što znači da će reagovati na naše pomeranje, ali ne i na pomeranje nekog objekta. Zanimljivo je da, s obzirom na prirodu radio-talasa, ni zidovi, staklo, niti nameštaj neće predstavljati problem za detekciju. Ovo može biti problem ako nas ne interesuje pokret u susednoj sobi.

Na modulu imamo par nepopunjenih komponenata. Na CDS možemo zalemiti foto-otpornik koji će isključiti trigger preko dana. Preko C-TH, koristeći kondenzator, možemo da korigujemo otvoreno vreme izlaznog pulsa; bez njega će modul držati otvoreno vreme dve sekunde. R-GN je mesto predviđeno za dodavanje otpornika kojim korigujemo domet senzora. Bez njega, domet detekcije je sedam metara, sa otpornikom od 1M domet se smanjuje na pet metara. R-CDS je deo naponskog razdelnika i povezan je za foto-otpornikom. Koristeći neki od otpornika između 47K i 100K utičemo na osetljivost foto-otpornika. Za niže vrednosti otpornika, potrebno je veće osvetljenje da bi se trigger isključio.

Modul ima pet pinova na headeru. Napajamo ga preko VIN i GND naponima od četiri do 28 volti. Imamo i 3V3 pin sa 3,3-voltnim izlazom. Preko OUT nam modul ispisuje HIGH, ukoliko postoji detekcija. CDS pin koristimo ako želimo da isključimo eksterni foto-otpornik sa LOW. Koristimo naponske pinove i OUT sa Arduinom, a skeč ispod nam ispisuje da li postoji pokret. Dobijeni signal možemo tretirati kao i onaj sa PIR senzora (SK 1/2018, i.sk.rs/14787).

int sensorPin = 5;

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

Serial.println(digitalRead(sensorPin));

delay(1000);

}

HW-MS03

Ovaj modul koristi BISS0001 integralno kolo koje pomenusmo malopre. Uloga mu je ista, da analizira niske frekvencije. Forma modula je slična kao na RCWL-0516, gde je jedna polovina modula rezervisana za komponente, a druga za antene. Ovde antene nisu zasebno štampane na stranama, već se obe nalaze na obe strane. Svaka od antena je sa svojim parom sa suprotne strane spojena sitnim spajajućim otvorima (vias). Senzor radi po istom Doplerovom efektu kao model iznad (na 2,4 do 5,8 gigaherca). To, naravno, znači da registruje pokrete u krugu od 360 stepeni, sa svim manama i prednostima.

Ovom modulu ne možemo korigovati parametre dodavanjem komponenata. Header se sastoji iz samo tri pina, a možemo ga napajati sa pet volti. Sa mikrokontrolerom modul povezujemo preko OUT pina. Koristili smo isti skeč, a modul je detektovao pokret do nekih pet metara, uz oko dve sekunde otvorenog vremena. Senzor, takođe, registruje pokret oko sebe, bez obzira na fizičke prepreke.

WB3-12

Ovaj modul možemo nazvati varijacijom na temu za model iznad. Sastoji se iz dve spojene bele okrugle PCB. Veća PCB je prečnika 25 milimetara i na njoj je integralno kolo obrisanih oznaka, a mi verujemo da je u pitanju jedno od gorepomenutih. Manja PCB ima ulogu antene sa predajnom snagom do dva milivata. Na ovaj način, senzor je dosta manjih dimenzija, a predviđen je za ugradnju u LED sijalice, koje će se uključivati kada postoji pokret. Ovo je ujedno i jedan od razloga za otvoreno vreme od čak 30 sekundi.

Modul radi kao i modeli iznad, što će reći da registruje pokret u krugu od 360 stepeni oko sebe, bez obzira na fizičke prepreke. Domet mu je oko pet metara, kao i na modelima iznad. Ono što jeste drugačije je obrnuta logika. Senzor će nam, ako postoji detekcija, ispisati logičku nulu. Za povezivanje ima tri pina - plus, minus i LED minus. Ovde smo takođe koristili navedeni skeč.

XYC-WB-D1

Još jedan senzor zasnovan na BISS0001 čipu. Kod ovog modela imamo sve komponente u jednoj polovini pločice, dok su u drugoj polovini obe odštampane antene. Predajna snaga je do dva milivata, a frekvencija 5,8 gigaherca. Druga strana pločice je prazna. Sama forma ovog senzora dosta podseća na RCWL-0516. Za povezivanje se u ovom slučaju koristi JST konektor, ali sa nepopularnim 2.0 razmakom pinova. Preko njih imamo VCC, GND i OUT. Senzor takođe koristi Doplerov efekat, ali detektuje pokret samo ispred sebe, bez obzira na prepreke, do nekih pet metara. Senzor ima malo veće otvoreno vreme od preko 10 sekundi, što može biti malo komplikovanije za testiranje, ali ne i korišćenje. Treba znati da se kod svih ovih senzora prema tehničkoj dokumentaciji mogu korigovati odgovarajući parametri zamenom komponenata. Povezivanje i skeč nećemo ponavljati, isti je kao kod modela iznad.

XYC-WB-DC

Kao što se može videti iz oznake, ovaj senzor je varijacija na temu sa prethodnim modelom. Razlika je u tome što antene dolaze na posebnoj pločici, u konfiguraciji sendviča. Povezivanje, detekcija i način korišćenja su isti. Zasebna antena bi trebalo da smanji interferencije okolnih objekata, međutim, mi u našem kreativnom haosu nismo primetili neke osetne razlike na razdaljinama od oko pet metara za sve ove senzore. Ipak, ova dva poslednja modela trebalo bi da detektuju pokret i do osam metara. Senzor detektuje pokret samo ispred sebe, uz otvoreno vreme od 30 sekundi. Otvoreno vreme nam brže daje podatak kada je detekcija pokreta prestala, ali treba reći da je ovaj radar namenjen samostalnoj upotrebi, bez MCU. Kod ovog modela predajna snaga takođe je do dva milivata, uz frekvenciju od 5,8 gigaherca. Iako u specifikacijama stoji da radar radi na naponima od šest do 40 volti, nama je savršeno radio i na pet volti.

YX-300

Oznaku iz ovog međunaslova uzmite sa rezervom, jer ona jeste odštampana na modulu, ali se pod njom na mreži ne može naći ništa. Mnogi ovakvi senzori dolaze bez ikakve oznake. Prvo što primećujemo na pločici jeste poveći elektrolitski kondenzator od sto mikrofarada na naponskim linijama. Uz senzor se odvojeno dobija i foto-otpornik koji možemo dodati na CDS da bismo isključili trigger u dnevnim uslovima. Modul je zasnovan na BISS0001, kao integralnom kolu zaduženom za analizu signala. Inače, na svakom od ovde pomenutih senzora je za slanje, primanje i mešanje radio-talasa zadužen samo jedan tranzistor koji, u suštini, određuje radio-frekvenciju. Od njega levo i desno idu trace ka prijemnoj i predajnoj anteni.

Na ovom noname senzoru imamo detekciju pokreta od svih 360 stepeni, uz obrnutu logiku (pri detekciji ćemo dobiti stanje LOW). Za povezivanje imamo četiri pina: dva V+, V- i L-. Isti skeč, i to je to.

HFS-DC06H

Jedan jako zanimljiv senzor pokreta dolazi u formi sendviča, gde su sve komponente zaklonjene. U sendviču pločica imamo jedan dual op-amp LM2904, što je razumljivo, ali i ATTiny13 osmobitni mikrokontroler. Bilo bi jako zanimljivo da znamo kakav je firmver unutra. Pločica sa antenom dolazi zaklonjena metalnom kadicom i detektuje pokret u svih 360 stepeni oko sebe. Domet detekcije je 12 metara, pri postavljanju na visinu od dva do šest metara. Nemamo podatke o predajnoj snazi antena, a radi na 5,8 gigaherca. Ovde je zanimljivo to što imamo čak dva potenciometra kojima regulišemo osetljivost i otvoreno vreme. Time potenciometar dozvoljava biranje između dve i 120 sekundi, dok Sense daje odabir od pola metra do pomenutih 12 metara. Za razvoj/testiranje ovaj modul je možda i pravi izbor. Između ovih potenciometara imamo jednu LED i tri pina preko kojih senzor povezujemo sa mikrokontrolerom. Na Uno smo ga povezali sa pet volti, a OUT na digitalni pin, uz isti onaj skeč.

• • •

Sve senzore koje smo ovde pomenuli krasi velika otpornost na spoljašnje uticaje, u smislu drugih uređaja. Sa druge strane, smetnje prouzrokovane drugim objektima u okolini ostaju, usled same prirode Doplerovog efekta. Svi senzori uglavnom funkcionišu na frekvenciji od 5,8 gigaherca, što ne bi trebalo da pravi smetnje Wi-Fi i Bluetooth uređajima u okolini. Nama su svi radili na pet volti, međutim, nisu svi na OUT sa 3,3 volta. Ako radimo sa, recimo, ESP8266, o ovome bi trebalo voditi računa. Osim toga, radari bi trebalo da se napajaju van razvojnih ploča. Poslednji u nizu ovih radara troši i preko 30 miliampera.

Ako bi trebalo da izaberemo jedan od ovih za neki projekat, odlučili bismo se za HW-MS03, zbog zaista smešne cene, ali i brzine odziva i otvorenog vremena. RCWL-0516 bi bio odličan izbor ako želimo da bez mikrokontrolera senzor isključimo danju i eventualno malo korigujemo parametre. I na kraju, HFS-DC06H je idealan za kompleksnije projekte, sa potenciometrima i većim dometom. Ovaj senzor je malo skuplji, ali ne i preskup. Senzori će svakako praviti određene smetnje ESP seriji MCU, ako ne u pogledu Wi-Fi, onda bar kod napajanja. Ako je u pitanju scenario sa ESP, potrebno je eliminisati šum sa napajanja.