Что такое радарный датчик:работа и его применение

В настоящее время полупроводниковая технология развивается быстрыми темпами, поэтому потребляемая мощность и размер радара были значительно уменьшены, а его функция усиливается за счет использования нескольких передач и приемов, сверхширокополосной технологии, миллиметрового диапазона, технологии обработки сигналов, ИС с увеличение вычислительных возможностей и т. д. Традиционный радар широко используется, например, бортовой, базовый, бортовой и т. д., тогда как радарный датчик используется в нашей повседневной жизни для получения прогнозов погоды, исследования ресурсов, управления движением и т. д. Этот датчик является устройством преобразования, используется для изменения микроволновых эхо-сигналов на электрические. Итак, в этой статье обсуждается обзор радарного датчика и его работы.

Что такое радарный датчик?

Датчик, который используется для измерения расстояния, скорости и перемещений объектов на больших расстояниях, известен как радарный датчик, он также измеряет относительную скорость замеченного объекта. В этом датчике используется технология беспроводного обнаружения, например FMCW (непрерывная волна с частотной модуляцией), для обнаружения движения путем определения формы, положения, траектории движения и характеристик движения.

По сравнению с датчиками других типов, на эти датчики не влияют темнота и свет. Эти датчики могут обнаруживать большие расстояния и безопасны для людей и животных. Здесь несущая частота модулируется постоянно в небольшом диапазоне полосы пропускания. Как только сигнал от объекта отражается обратно, можно определить расстояние, а также скорость объекта, сравнив частоту.

Этот датчик использует чрезвычайно высокую несущую частоту для создания очень тонкого конуса луча, а также замечает даже небольшие объекты без помех от соседних объектов на больших расстояниях.

Принцип работы радарного датчика

Принцип работы радарного датчика заключается в вычислении скорости объекта вместе с его направлением путем обнаружения волны изменения частоты, известной как эффект Доплера.

Радарный датчик включает в себя антенну, которая излучает передаваемый сигнал высокой частоты (62 ГГц). Этот передаваемый сигнал также включает в себя модулированный сигнал с более низкой частотой (10 МГц). Этот датчик получает сигнал, как только он возвращается от объекта. Таким образом, этот датчик оценивает фазовый сдвиг между двумя частотами. Здесь разница во времени передачи и времени приема будет определять расстояние между датчиком и объектом.

Блок-схема радарного датчика

Блок-схема автомобильного радарного датчика широкого диапазона 24 ГГц и ближнего действия показана ниже. Эта блок-схема включает в себя ГУН, PRF (частота повторения импульсов), LNA (малошумящий усилитель), DSP (цифровая обработка сигналов) и две антенны.

ГУН

Термин VCO обозначает генератор, управляемый напряжением, который используется для генерации сигнала o / p, частота которого изменяется с амплитудой напряжения для входного сигнала выше разумного диапазона частот.

Делитель мощности

Делитель мощности или делитель мощности используется для разделения одной РЧ-линии на одну линию выше и разделения мощности.

Усилитель мощности

Усилитель мощности используется для изменения сигнала с малой мощности на более высокую.

SP (обработка сигналов)

Обработка сигналов направлена ​​на изменение, синтез и анализ таких сигналов, как изображения, звук и научные измерения.

PRF (частота повторения импульсов)

Частота повторения импульсов - это количество импульсов повторяющегося сигнала за определенную единицу времени, обычно измеряемое в импульсах за каждую секунду.

Миксер

Смеситель используется для генерации суммы и разности частот, которые применяются к нему. Таким образом, разница частот будет иметь тип IF (Intermediate Frequency).

МШУ (малошумящий усилитель)

Он используется для усиления слабого радиочастотного сигнала, и этот сигнал принимается с помощью антенны. Выход этого усилителя можно подключить к микшеру.

Антенны

Эта система включает в себя каналы передачи и приема, в которых каналы передачи в основном используются для управления различными антеннами, а также обеспечивают возможности управления лучом. Множественные каналы приема предоставляют угловые данные относительно цели, поскольку существует разность фаз между сигналами, принимаемыми разными приемными антеннами.

Концепция, используемая датчиками SRR (радар ближнего действия) с частотой 24 ГГц, - это импульсный радар. Этот датчик включает в себя тракт передачи и приема, схемы управления и DSP (цифровую обработку сигналов).

Цель на расстоянии «R» может быть обнаружена путем измерения времени, прошедшего между сигналом передатчика и коррелированным принятым сигналом. Процесс моделирования был выполнен с использованием Matlab. Основная цель этого радарного датчика - уменьшить потенциальную опасность и дорожно-транспортные происшествия, с которыми сталкивается водитель транспортного средства. В этой системе разные датчики расположены в разных местах автомобиля, чтобы обеспечить точное измерение расстояния до объекта и скорости объектов спереди, сзади или сбоку.

Каждый датчик в этой системе передает сигналы для расчета, есть ли кто-нибудь в районе автомобиля, а затем сообщает об этом водителю. Эти сигналы охватывают расстояние до 30 м, но, если расстояние между целью и автомобилем было менее двух метров, автомобиль генерирует звуковой сигнал, чтобы предупредить водителя, чтобы водитель автомобиля мог предпринять соответствующие действия, чтобы избежать столкновение.

Типы радарных датчиков

Существуют различные типы радарных датчиков, в том числе следующие.

Радарный датчик миллиметрового диапазона

Датчик, использующий миллиметровые волны, известен как радарный датчик миллиметрового диапазона. Как правило, миллиметровые волны имеют частотную область от 30 до 300 ГГц. Среди них радарные датчики 77 и 24 ГГц используются в автомобилях для предотвращения столкновений. Длина волны миллиметрового диапазона находится в диапазоне от сантиметровой волны до световой волны. Преимуществами миллиметрового диапазона являются фотоэлектрическое наведение и микроволновое наведение.

Радиолокатор миллиметрового диапазона имеет множество характеристик по сравнению с радаром сантиметрового диапазона. Пространственное разрешение - высокое, простая интеграция и небольшие размеры. По сравнению с оптическими датчиками, такими как лазеры, инфракрасные лучи и камеры, этот датчик обладает высокой способностью проникать в дым, пыль, туман и препятствовать помехам. Эти радарные датчики используются в системах безопасности, автомобильных электронике, интеллектуальном транспорте и дронах.

Датчик непрерывного доплеровского радара

Доплеровский радиолокационный датчик непрерывного действия или доплеровский радиолокатор непрерывного действия работает на частоте 915 МГц. Этот радарный датчик работает с эффектом Доплера для измерения скорости объекта на различных расстояниях. Этот датчик передает микроволновый сигнал к цели и анализирует изменение частоты отраженного сигнала, разницу между отраженной и передаваемой частотами, а также точно измеряет скорость цели относительно радара.

Радарный датчик FMCW

Термин «FMCW» означает радар непрерывного действия с частотной модуляцией. Эта частота датчика будет изменяться со временем в соответствии с законом треугольной волны. Частота эхо-сигнала, принимаемого радаром, аналогична частоте излучения. Обе волны треугольной формы, но разница во времени крошечная. Таким образом, эта крошечная разница используется для расчета целевого расстояния.

Радарный датчик против ультразвукового датчика

Разница между датчиком радара и ультразвуковым датчиком заключается в следующем.

Датчик радара	Ультразвуковой датчик
Радиолокационный датчик используется для изменения сигналов с микроволнового эха на электрические.	Ультразвуковой датчик используется для измерения расстояния до объекта с помощью ультразвуковых звуковых волн.
Эти датчики работают с электромагнитными волнами.	Эти датчики создают звуковые волны.
Подобно ультразвуку, волны от этого датчика будут отражать цель и очень быстро перемещаться с известной скоростью.	Звуковые волны распространяются со скоростью звука к цели, где они отражают цель и возвращаются к датчику.
Электромагнитные волны этого датчика будут по-разному реагировать на определенные материалы, поскольку они отражаются от внешней среды.	Звуковые волны этого датчика не будут реагировать на определенные материалы.
На эти датчики влияют разные переменные	На эти датчики влияет температура.
Эти датчики используются в нефтегазовой, целлюлозно-бумажной промышленности, осветлителях, гранулированных твердых частицах, пластиковых гранулах, фармацевтических препаратах и ​​т. д.	Эти датчики используются для измерения расхода жидкости, уровня твердых частиц, потока в открытом канале, профилирования объектов и обнаружения присутствия.

Интерфейс датчика радара с Arduino

Подключение доплеровского радиолокационного датчика RCWL0516 к Arduino nano R3 показано ниже. Необходимые компоненты, используемые в этом интерфейсе:Arduino Nano R3 -1, доплеровский радарный датчик-1 RCWL0516, светодиод-1 и резистор 220 Ом.

RCWL-0516 - это, по сути, датчик обнаружения движения. Он может распознавать движение с помощью доплеровской микроволновой технологии с помощью стен или других материалов. Это будет вызвано не только присутствием людей, но и другими активными объектами.

Датчик в этом проекте использует технологию микроволнового доплеровского радара для идентификации активных объектов. Таким образом, доплеровский радар работает, передавая микроволновый сигнал объекту, после чего отслеживает изменение в пределах частоты возвращаемого сигнала

Распиновка доплеровского радиолокационного датчика RCWL0516 включает следующее

• Pin1 (3V3):регулируемый выход - 3,3 В.
• Контакт 2 (GND):это контакт заземления.
• Контакт 3 (OUT):это выходной контакт, который срабатывает при обнаружении движения.
• Контакт 4 (VIN):напряжение питания от 4 до 28 В.
• CDS:датчик отключен или низкий уровень входного сигнала

Разница в частоте принимаемого сигнала также позволяет оценить скорость цели относительно датчика.

В этом модуле датчика радара используется микросхема RCWL0516, которая помогает при повторении триггеров и 360-градусной области обнаружения без слепых зон. Он может определять движение сквозь стены и другие материалы и имеет диапазон чувствительности 7 метров.

Подключите Arduino к RCWL-0516 и светодиоду, как показано на приведенной выше схеме подключения.

Мы знаем, что этот радарный датчик обеспечивает высокую мощность при обнаружении движения. Здесь контакт CDS используется для обнаружения движения. Как только код будет готов, подключите плату Arduino к системе и загрузите код. После этого вам нужно открыть последовательный монитор со скоростью 9600 бод и сделать несколько движений перед датчиком радара. Итак, наблюдайте за светодиодами и последовательным монитором.

int Sensor =12;
int LED =3;
void setup () {
Serial.begin (9600);
pinMode (Sensor, INPUT);
pinMode (LED, ВЫХОД);
Serial.println («Ожидание движения»);
}
void loop () {
int val =digitalRead (Sensor); // Считываем пин как вход
if ((val> 0) &&(flg ==0))
{
digitalWrite (LED, HIGH);
Serial.println (« Обнаружено движение »);
flg =1;
}
if (val ==0)
{
digitalWrite (LED, LOW);
Serial .println («НЕТ движения»);
flg =0;
}

Преимущества

Преимущества радарных датчиков включить следующее.

• Датчик радара не зависит от различных погодных условий.
• Переносит чрезмерный холод и жару.
• Работает при плохом освещении.
• Работает в темноте.
• Обслуживание бесплатное.
• Он предоставляет широкий спектр функций.
• Этот датчик используется для внутренних и внешних целей.
• Этот датчик имеет много функций по сравнению с другими датчиками.

Недостатки

Недостатки радарных датчиков включить следующее.

• Он не может различать и разрешать многочисленные цели, которые находятся очень близко, как наш глаз.
• Он не может определить цвет объектов.
• Он не может наблюдать слишком глубокие объекты в воде.

Приложения

Области применения радарных датчиков включают следующее.

• Радиолокационные датчики используются там, где требуется обнаружение транспортных средств или для предотвращения столкновения при движении оборудования. Обнаружение транспортных средств в основном включает грузовики, поезда, автомобили, пункты взимания платы, судоходные каналы, железные дороги и т. Д. Предотвращение столкновений включает в себя порты, производство, производственные помещения в условиях низкой видимости и бортовое мобильное оборудование.
• Военные
• Система безопасности
• Автомобильные электроны
• Интеллектуальный радар трафика
• БПЛА радар
• Интеллектуальное освещение
• Промышленный контроль
• Лечение
• Спорт

Для чего нужен радарный датчик?

Радарный датчик используется для обнаружения, отслеживания, определения местоположения и идентификации различных типов объектов на значительных расстояниях. Этот датчик работает, передавая электромагнитную энергию целям и обнаруживая эхо, исходящее от них.

Каковы 5 основных компонентов радара?

Пять основных компонентов радара в основном включают антенну, передатчик, приемник, диплексер и фазовую автоподстройку частоты.

Почему иметь радар-детектор незаконно?

В некоторых странах использование радар-детектора является незаконным, поскольку может привести к штрафам и конфискации автомобиля.

Может ли радар обнаруживать людей?

Радар не может обнаруживать людей, идущих или стоящих в поле зрения радара, но радар может просто обнаруживать компоненты движения.

Что вызывает мертвую зону для радара?

Кривизна земли может помешать радару обнаружить цель в максимальном диапазоне, поэтому это приводит к появлению мертвой зоны для каждой радарной системы, где один объект не может быть обнаружен. Но в атмосфере Земли электромагнитные волны обычно преломляются вниз или изгибаются.

Что произойдет, если вас остановят с радар-детектором?

Если водители останавливаются с радар-детектором для превышения скорости и обнаруживают радар-детектор в автомобиле, полицейские выдают штраф за превышение скорости.

Достижения в области радарного датчика с использованием технологии mmWave обеспечивают гибкость и высокую точность для нескольких приложений мониторинга в салоне, обеспечивая при этом крошечный форм-фактор, который можно просто и скромно использовать в автомобиле. В настоящее время передовые радарные датчики, используемые в различных приложениях:Доплеровский радарный датчик OPS243-A, радарный датчик mmWave, ARS540, ARS430, ARS410, ARS441 и др.

Таким образом, речь идет об обзоре радиолокационного датчика и его работе с приложениями. В этом датчике используется технология беспроводного зондирования для обнаружения и определения формы, положения, движения и т. Д. Цели. По сравнению с другими типами датчиков, эти датчики имеют много преимуществ. Например, по сравнению с визуальным датчиком, на радарный датчик не влияют темнота и свет. Этот датчик может преодолевать препятствия. Точно так же с ультразвуковой технологией этот датчик может обнаруживать большие расстояния, не причиняя вреда животным и людям. Вот вам вопрос, какова дальность действия датчика радара?