RCWL-0516微波雷达感应开关

TsinghuaJoking 2020-09-23

00微波雷达感应开关


今天刚刚接到在TB购买的 RCWL-0516微波感应开关[1] 模块。和前几天测试的 24G微波人体感应模块[2] 相比,它(¥4.15)比起 24G微波人体感应模块[3] (¥8.8)更加的便宜。

下面对于这款模块进行初步的测试。

▲ RCWL-0516微波感应开关

01模块的基本应用


1.外形和基本组件

  • 采用专用信号处理控制芯片RCWL-9196
  • 宽工作电压范围:4.0 ~ 28V
  • 与传统的红外感应PIR相比,具有穿透探测能力;
  • 封锁时间距离可调整;
  • 模块可以输出3.3V电源。
▲ RCWL-0516模块外形

2.基本参数

▲ 模块的基本参数性能

3.输出管脚功能定义

▲ 模块的输出管脚定义
▲ 外部输出管脚功能定义
  1. 3V3:模块试试3.3V电源。100mA对外部的供电能力;
  2. GND : 模块电源地;
  3. OUT:控制信号输出。当监测区域内有物体移动时,OUT输出高电平。C-TM可以设置重复出发时间。如果从出发时间内有触发信号(有物体移动),持续输出高电平。如果监测区域内没有移动物体,输出低电平。
  4. VIN:模块电源输入:4 ~ 28V
  5. CDS:触发控制信号。小于0.7V,OUT一直输出低电平。如果大于3.3V,检测正常工作。CDS管脚外接光敏电阻,可以在白天关闭模块功能。

4.使用说明

(1) C-TM

调节触时间。默认的出发时间为2s。增加电容容量会增加重复出发时间。实际计算重复出发时间可以通过如下操作确定:C-TM上贴上电容。测量9196的3管脚信号的频率 。那么重复出发时间T等于:


(2) R-CN

调节距离。接电阻,检测距离变小。如果没有接电阻,检测距离在7M左右。接1MΩ左右时,探测距离约5M。客户可以根据实际情况进行调节。

(3) R-CDS

内部VCC通过R-CDS与内部的1M电阻并联到CDS(即RCWL-9196的PIN9)。CDS处接光敏电阻,可以关闭模块检测功能。可以根据实际需要环境亮度来设计中R-CDS值。

▲ 感应器的检测范围

02初步测试


1.静态测试

  • 供电+5V:工作电流大约2 ~ 3 mA。

2.各管脚电压

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

3.测试对于运动物体感应

在模块前方运动手掌,上下运动或者前后运动,都可以引起模块的输出。手掌距离模块大约50厘米左右。

▲ 测试对于手掌运动的感应

在模块前方的一定区域,人体的运动均可以引起模块的输出感应信号。

03原理分析


1.原理图

下图给出了来自于 RCWL-0516原理图[4] 给出的模块的原理图。这是由澳大利亚墨尔本的的 Roger Clark[5] (自由作家、咨询师和开发工程师)给出的一些分析资料。

▲ Roger Clark

在上述原理图中,提到RCWL-9196除了PIN8之外,其余的各项功能都与 BISS0001[6] (专门用于PIR:人体热释电红外传感器检测)IC。

微波核心是以微波晶体管 MMBR941LT1[7] 组成的电容三点振荡为核心的。但是该电路如何完成对微波反射(多普勒)信号的检测的基本原理尚不太清楚。

2.在GITHUB上的资料

JdesbonetGITHUB上关于给出了RCWL-0516资料[8] 。并对该模块的基本原理进行的解释。相关的实验也验证了模块的部分性能。

关于RCWL-0516的工作频率,Jdesbonnet通过HackRF One SDR Radio检测到3.181GHz的载波。并显示了传感器前挥动手引起载频的变化。

▲ 在模块前挥动手所引起的载频频谱的变化

下面是相关的原理图:

对于后期低频信号处理采用了RWCL-9196芯片。其内部的功能框图为:

▲ RCWL-9196内部功能图

04进一步信号测量


通过03-2中GITHUB上的关于RCWL-9196内部的功能描述,可以看到在RCWL-9196的PIN16输出了对于微波检测信号的放大信号。

1.直接测试PIN16信号

使用示波器探头可以测量到这个变化的信号。

▲ 在RCWL-9196PIN16管脚测量变化的信号

2.测量滑轨上运动单面覆铜板

使用在博文 蜗杆单轨滑轨的驱动的统一接口[9] 提到的单轨滑轨带动一块 单面覆铜板[10] 与RCWL-0516模块相向运动。

由滑轨带动的覆铜板运动,引起RCWL-9196的PIN16管脚的电压上下波动。

▲ 运动的单面覆铜板引起电压上下波动

3.舵机带动敷铜板摆动

使用舵机带动覆铜板进行前后摆动,测量RCWL-9196的PIN16管脚的输出波形如下。

▲ 覆铜板在舵机带动下前后摆动

05采集波形分析


使用DS6104数字示波器采集RCWL-9196的PIN16波形进行分析。下图使用采集模式为High Resolution模式,获得的采集到的电压波形。

▲ 舵机带动覆铜板前后摆动
▲ 舵机带动覆铜板前后摆动

※ 结论


通过对于购买到的RCWL-0516微波感应开关[1]电路进行初步分析,根据网站一些资料,可以基本获得该模块的工作特性以及内部工作信号。

通过对RCWL-9196的管脚16信号的测量,可以获得微波信号进一步的包含运动物体丰富信息的信号。关于这方面的进一步应用,可以今后展开。

参考资料

[1]

RCWL-0516微波感应开关: https://detail.tmall.com/item.htm?_u=lnvskcdf190&id=561279166895

[2]

24G微波人体感应模块: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/108564703

[3]

24G微波人体感应模块: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.79e32e8dPTLS68&id=37463183118&_u=lnvskcd6ef8

[4]

RCWL-0516原理图: 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上关于给出了RCWL-0516资料: https://github.com/jdesbonnet/RCWL-0516/

[9]

蜗杆单轨滑轨的驱动的统一接口: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/108659373



TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
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