Среди имеющихся в продаже датчиков движения преобладают устройства использующие инфракрасное излучение. Но доступны и другие решения, например модуль RCWL-0516, называемый иногда «доплеровским радаром», который использует микроволновое излучение для обнаружения движения.

Поскольку микроволновое излучение хорошо проникает через тонкие препятствия из непроводящих материалов, это открывает много новых возможностей использования этого решения. В отличие от типичных инфракрасных детекторов, модуль будет работать правильно, даже спрятанный за перегородкой из картона или тонкого дерева.

Схема модуля RCWL-0516

Основные параметры датчика

• обнаружение движения объекта, такого как человек или животное,
• дальность около 7 метров, если нет дополнительных препятствий, а сам объект достаточно большой,
• частота генерируемого излучения: около 3,1 ГГц,
• напряжение питания: 4…28 В,
• потребление тока: 2,5 мА при питании 5 В,
• размеры модуля: 36 х 17 мм.

На рисунке выше представлена принципиальная схема датчика. Видно, что модуль состоит из двух функциональных блоков. Генератор СВЧ построен на транзисторе Q1, работающем в модифицированной схеме трёхточки. Антенна, входящая в цепь эмиттера, выполнена на печатной плате в виде S-образной дорожки. Антенна создает резонансный контур с емкостями, выполненными также в виде дорожек на плате.

Кольцевая дорожка на противоположной стороне платы отмечена на схеме Cp2, а Cp1 – это емкость кругового поля.

Генератор работает на основной частоте около 3,1 ГГц. Генерируемые волны излучаются антенной. Отразившись от препятствия, они возвращаются к датчику и антенне. Если объект находится в движении, в приемопередающей цепи появляются колебания, модулирующие амплитуду генерируемого сигнала.

Сигнал поступает на вход 1P микросхемы U1 через фильтр нижних частот. Эта схема образует второй функциональный блок датчика. Он состоит из усилителей, детекторов и логики, преобразующей модуляции несущей волны, возникающие в результате отражения, в логические импульсы, сигнализирующие об обнаружении объекта.

Подключение модуля датчика движения

Разъем P1 имеет 5 контактов со следующими функциями:

1. 3.3 V OUT – выход стабилизированного напряжения, вырабатываемого в U1. Нагрузочная способность до нескольких десятков мА;
2. GND – земля модуля;
3. VOUT – вывод логического сигнала с уровнями 0, 3,3 В. Высокий уровень указывает на обнаружение движущегося объекта;
4. 4 … 28 VIN – вход напряжения питания;
5. ENABLE – вход для включения работы модуля. Когда он не подключен или имеет высокий уровень, система включена. При низком уровне сигнализация обнаружения объекта остается неактивной.

На плате есть место для пайки дополнительных элементов, изменяющих режим работы датчика.

• Место для конденсатора C-TM обозначено на схеме как C1 – стандартное время повторения сигнала обнаружения движения составляет примерно 2 секунды. Паяя в это место емкость – увеличится время.
• Место для резистора R-GN обозначено на схеме как R3 – ограничение дальности обнаружения движущихся объектов. Максимальная дальность действия датчика составляет примерно 7 м. Припаивание резистора 1 МОм сократит её до 5 м.
• Место для фоторезистора CDS обозначено на схеме как R18 – при попадании света на фоторезистор сигнализация обнаружения объекта будет заблокирована. Пайка элемента имеет смысл, если мы хотим, чтобы устройство работало только после наступления темноты. Дополнительный резистор R-CDS R16 позволяет выбрать порог срабатывания датчика в зависимости от уровня освещенности.

Модуль микроволнового датчика движения можно использовать для управления различными исполнительными механизмами. На схеме выше показано, как подключить индикаторный светодиод и реле к выходу VOUT. В момент обнаружения движения, контролируемого высоким состоянием, светодиод и реле будут работать. Если подаем в схему напряжение выше чем 5 В, следует выбрать реле с соответствующими параметрами.

Поскольку характеристика чувствительности модуля почти всенаправленная, не имеет значения какая сторона платы обращена к контролируемой области.