RCWL-0516微波雷達感應開關

時間：2020-09-29 18:08:17

關鍵字：雷達信號模塊

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[導讀]關于微波雷達感應模塊的小測試

00微波雷達感應開關

今天剛剛接到在TB購買的 RCWL-0516微波感應開關^[1] 模塊。和前幾天測試的 24G微波人體感應模塊^[2] 相比，它（￥4.15）比起 24G微波人體感應模塊^[3] (￥8.8)更加的便宜。

下面對于這款模塊進行初步的測試。

▲ RCWL-0516微波感應開關

01模塊的基本應用

1.外形和基本組件

采用專用信號處理控制芯片RCWL-9196
寬工作電壓范圍：4.0 ~ 28V
與傳統(tǒng)的紅外感應PIR相比，具有穿透探測能力；
封鎖時間距離可調(diào)整；
模塊可以輸出3.3V電源。

▲ RCWL-0516模塊外形

2.基本參數(shù)

▲ 模塊的基本參數(shù)性能

3.輸出管腳功能定義

▲ 模塊的輸出管腳定義

▲ 外部輸出管腳功能定義

3V3：模塊試試3.3V電源。100mA對外部的供電能力；
GND : 模塊電源地；
OUT：控制信號輸出。當監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有物體移動時，OUT輸出高電平。C-TM可以設置重復出發(fā)時間。如果從出發(fā)時間內(nèi)有觸發(fā)信號（有物體移動），持續(xù)輸出高電平。如果監(jiān)測區(qū)域內(nèi)沒有移動物體，輸出低電平。
VIN：模塊電源輸入：4 ~ 28V
CDS：觸發(fā)控制信號。小于0.7V，OUT一直輸出低電平。如果大于3.3V，檢測正常工作。CDS管腳外接光敏電阻，可以在白天關閉模塊功能。

4.使用說明

(1) C-TM：

調(diào)節(jié)觸時間。默認的出發(fā)時間為2s。增加電容容量會增加重復出發(fā)時間。實際計算重復出發(fā)時間可以通過如下操作確定：C-TM上貼上電容。測量9196的3管腳信號的頻率。那么重復出發(fā)時間T等于：

(2) R-CN

調(diào)節(jié)距離。接電阻，檢測距離變小。如果沒有接電阻，檢測距離在7M左右。接1MΩ左右時，探測距離約5M?？蛻艨梢愿鶕?jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。

(3) R-CDS

內(nèi)部VCC通過R-CDS與內(nèi)部的1M電阻并聯(lián)到CDS（即RCWL-9196的PIN9）。CDS處接光敏電阻，可以關閉模塊檢測功能?？梢愿鶕?jù)實際需要環(huán)境亮度來設計中R-CDS值。

▲ 感應器的檢測范圍

02初步測試

1.靜態(tài)測試

供電+5V：工作電流大約2 ~ 3 mA。

2.各管腳電壓

3V3	GND	OUT	VIN	CDS
3.3V	0V	3.3V	5V	3.0V

3.測試對于運動物體感應

在模塊前方運動手掌，上下運動或者前后運動，都可以引起模塊的輸出。手掌距離模塊大約50厘米左右。

▲ 測試對于手掌運動的感應

在模塊前方的一定區(qū)域，人體的運動均可以引起模塊的輸出感應信號。

03原理分析

1.原理圖

下圖給出了來自于 RCWL-0516原理圖^[4] 給出的模塊的原理圖。這是由澳大利亞墨爾本的的 Roger Clark^[5] （自由作家、咨詢師和開發(fā)工程師）給出的一些分析資料。

▲ Roger Clark

在上述原理圖中，提到RCWL-9196除了PIN8之外，其余的各項功能都與 BISS0001^[6] （專門用于PIR：人體熱釋電紅外傳感器檢測）IC。

微波核心是以微波晶體管 MMBR941LT1^[7] 組成的電容三點振蕩為核心的。但是該電路如何完成對微波反射（多普勒）信號的檢測的基本原理尚不太清楚。

2.在GITHUB上的資料

Jdesbonet在 GITHUB上關于給出了RCWL-0516資料^[8] 。并對該模塊的基本原理進行的解釋。相關的實驗也驗證了模塊的部分性能。

關于RCWL-0516的工作頻率，Jdesbonnet通過HackRF One SDR Radio檢測到3.181GHz的載波。并顯示了傳感器前揮動手引起載頻的變化。

▲ 在模塊前揮動手所引起的載頻頻譜的變化

下面是相關的原理圖：

對于后期低頻信號處理采用了RWCL-9196芯片。其內(nèi)部的功能框圖為：

▲ RCWL-9196內(nèi)部功能圖

04進一步信號測量

通過03-2中GITHUB上的關于RCWL-9196內(nèi)部的功能描述，可以看到在RCWL-9196的PIN16輸出了對于微波檢測信號的放大信號。

1.直接測試PIN16信號

使用示波器探頭可以測量到這個變化的信號。

▲ 在RCWL-9196PIN16管腳測量變化的信號

2.測量滑軌上運動單面覆銅板

使用在博文 蝸桿單軌滑軌的驅(qū)動的統(tǒng)一接口^[9] 提到的單軌滑軌帶動一塊 單面覆銅板^[10] 與RCWL-0516模塊相向運動。

由滑軌帶動的覆銅板運動，引起RCWL-9196的PIN16管腳的電壓上下波動。

▲ 運動的單面覆銅板引起電壓上下波動

3.舵機帶動敷銅板擺動

使用舵機帶動覆銅板進行前后擺動，測量RCWL-9196的PIN16管腳的輸出波形如下。

▲ 覆銅板在舵機帶動下前后擺動

05采集波形分析

使用DS6104數(shù)字示波器采集RCWL-9196的PIN16波形進行分析。下圖使用采集模式為High Resolution模式，獲得的采集到的電壓波形。

▲ 舵機帶動覆銅板前后擺動

※ 結論

通過對于購買到的RCWL-0516微波感應開關^[1]電路進行初步分析，根據(jù)網(wǎng)站一些資料，可以基本獲得該模塊的工作特性以及內(nèi)部工作信號。

通過對RCWL-9196的管腳16信號的測量，可以獲得微波信號進一步的包含運動物體豐富信息的信號。關于這方面的進一步應用，可以今后展開。

參考資料

[1]

RCWL-0516微波感應開關: https://detail.tmall.com/item.htm?_u=lnvskcdf190&id=561279166895

[2]

24G微波人體感應模塊: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/108564703

[3]

24G微波人體感應模塊: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.79e32e8dPTLS68&id=37463183118&_u=lnvskcd6ef8

[4]

RCWL-0516原理圖: http://www.rogerclark.net/wp-content/uploads/2017/06/RCWL-0516-schematic-annotated.png

[5]

Roger Clark: https://www.rogerclark.net/

[6]

BISS0001: http://www.ladyada.net/media/sensors/BISS0001.pdf

[7]

MMBR941LT1: https://www.westfloridacomponents.com/mm5/graphics/ds7/MMBR941LT1.pdf

[8]

GITHUB上關于給出了RCWL-0516資料: https://github.com/jdesbonnet/RCWL-0516/

[9]

蝸桿單軌滑軌的驅(qū)動的統(tǒng)一接口: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/108659373

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