1달러 레이더 모션 센서 내부
- 최근에 RCWL-0516 마이크로파 모션 센서를 구입했음. 중국이 어떻게 1달러 이하로 레이더를 만들었는지 궁금했음
- 센서를 작동시키는 것은 매우 쉬웠음. VIN 핀을 5볼트에 연결하고, GND를 접지에 연결한 후 3V3 핀에 1uF 디커플링 커패시터를 추가했음. 누군가가 약 5미터 이내에서 움직이면 OUT 핀이 3볼트로 3초 동안 상승함
센서 작동 원리
- 큰 SOIC-16 칩의 데이터시트를 찾았음. BISS0001은 적외선 모션 센서 칩임
- 일반적으로 모션 및 속도 감지(도플러) 레이더는 연속 캐리어를 송출하고 수신된 신호를 송신된 캐리어와 혼합하여 저주파 IF 신호를 생성함. 움직이는 물체에서 반사되는 신호는 송신된 신호와 위상이 천천히 변하여 몇 헤르츠의 비트 주파수를 생성함
- 내 모듈에서는 IF 신호가 핀 14로 들어가지만, 칩은 핀 16에서 증폭된 복사본을 출력함
마법의 비밀
- 보드의 오른쪽은 증폭기, 비교기 및 타이머로 작동하는 BISS001임. RF 관련 작업은 보드의 왼쪽에서 소수의 부품으로 수행됨
- 첫 번째로, 전체 시스템은 3.18 GHz 주파수에서 작동하는 단일 트랜지스터 발진기임
- 발진기는 20 MHz에서 펄스화되어 발진기에서 이 파형을 생성함
초재생 수신기
- 발진기가 작동하면서 33 pF 커패시터를 변경하여 발진기가 더 이상 작동할 수 없을 때까지 에미터 전압을 상승시킴. 이 시점에서 220옴 저항이 커패시터를 방전시켜 몇 나노초 만에 발진을 재시작함
- 이 펄싱은 초재생 수신기로 작동하게 함. 트랜지스터의 이득이 1을 초과하면 발진기가 즉시 시작되지 않음. 공명기에 있는 신호는 증폭되어 커패시터를 충전하고 주기를 재시작할 때까지 계속 증폭됨
레이더의 성능
- 실내에서는 최대 5미터의 범위로 잘 작동하지만, 실외에서는 성능이 매우 불안정함
S-밴드 송신기
- 20 MHz 펄싱을 유발하는 커패시터를 제거하여 송신기로 변환함. 발진기 자체가 믹서로 작동하여 수신된 신호를 다운컨버팅함
바이스타틱 레이더
- 다른 수정되지 않은 모듈을 수신기로 사용하여 더 일관된 반환 신호를 얻음. 그러나 수신기는 송신기에서 나오는 RF에 의해 방해받아 먼 거리의 반환 신호는 약해짐
- FFT를 실행하거나 IF에서 제로 크로싱을 감지하여 속도 센서로 잘 작동함
GN⁺의 의견
- 이 기사는 저렴한 가격의 마이크로파 모션 센서의 작동 원리를 이해하는 데 매우 유용함
- 실내에서는 잘 작동하지만 실외에서는 성능이 불안정하다는 점에서 한계가 있음
- 유사한 기능을 가진 다른 제품으로는 PIR(수동 적외선) 센서가 있음
- 새로운 기술을 채택할 때는 실내외 환경에서의 성능 차이를 고려해야 함
- 초재생 수신기의 원리를 이해하면 다른 RF 응용 분야에서도 응용 가능함