Dentro de un sensor de movimiento por radar de 1 dólar
- Recientemente compré un sensor de movimiento por microondas RCWL-0516. Tenía curiosidad por saber cómo China logró fabricar un radar por menos de 1 dólar
- Poner el sensor en funcionamiento fue muy fácil. Conecté el pin VIN a 5 voltios, GND a tierra y añadí un capacitor de desacoplo de 1uF al pin 3V3. Si alguien se mueve a unos 5 metros o menos, el pin OUT sube a 3 voltios durante 3 segundos
Cómo funciona el sensor
- Encontré la hoja de datos del gran chip SOIC-16. El BISS0001 es un chip para sensor de movimiento infrarrojo
- Normalmente, el radar para detección de movimiento y velocidad (Doppler) transmite una portadora continua y mezcla la señal recibida con la portadora transmitida para generar una señal IF de baja frecuencia. La señal reflejada por un objeto en movimiento cambia de fase lentamente con respecto a la señal transmitida, generando una frecuencia de batido de unos pocos hercios
- En mi módulo, la señal IF entra por el pin 14, pero el chip entrega una copia amplificada por el pin 16
El secreto de la magia
- El lado derecho de la placa es el BISS001, que actúa como amplificador, comparador y temporizador. El trabajo relacionado con RF se realiza en el lado izquierdo de la placa con unos pocos componentes
- Primero, todo el sistema es un oscilador de un solo transistor que opera a una frecuencia de 3.18 GHz
- El oscilador se pulsa a 20 MHz, generando esta forma de onda en el oscilador
Receptor superregenerativo
- Mientras el oscilador está funcionando, cambia el capacitor de 33 pF para elevar el voltaje del emisor hasta que el oscilador ya no puede seguir funcionando. En ese punto, la resistencia de 220 ohm descarga el capacitor y reinicia la oscilación en unos pocos nanosegundos
- Este pulso hace que funcione como un receptor superregenerativo. Cuando la ganancia del transistor supera 1, el oscilador no arranca de inmediato. La señal en el resonador se amplifica, sigue amplificándose y carga el capacitor hasta reiniciar el ciclo
Rendimiento del radar
- En interiores funciona bien con un alcance de hasta 5 metros, pero en exteriores el rendimiento es muy inestable
Transmisor de banda S
- Lo convertí en transmisor quitando el capacitor que provoca el pulso de 20 MHz. El propio oscilador actúa como mezclador para convertir a baja frecuencia la señal recibida
Radar biestático
- Usé otro módulo sin modificar como receptor para obtener una señal de retorno más consistente. Sin embargo, el receptor sufre interferencia por la RF que sale del transmisor, así que las señales de retorno a larga distancia se debilitan
- Funciona bien como sensor de velocidad al ejecutar una FFT o detectar cruces por cero en la IF
Opinión de GN⁺
- Este artículo es muy útil para entender cómo funcionan los sensores de movimiento por microondas de bajo costo
- Tiene la limitación de que funciona bien en interiores, pero su rendimiento es inestable en exteriores
- Otro producto con funciones similares es el sensor PIR (infrarrojo pasivo)
- Al adoptar una nueva tecnología, hay que considerar la diferencia de rendimiento entre interiores y exteriores
- Entender el principio del receptor superregenerativo también puede aplicarse a otras áreas de RF
1 comentarios
Comentarios de Hacker News