Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Radar Bewegungsmelder, OP-Verstärker und die Auswertung


von Andy W. (andrea_w)


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Hallo liebes Forum,

ich bin leider nur "Halblaie" in Sachen Elektronik. Ich kann zwar 
ziemlich gut löten, kann mit dem ohmschen Gesetz was anfangen und die 
gängigen Bauteile und deren Funktion kenne ich auch und hab auch mal 
Spulen, Kondensatoren und weiß der Geier was sonst noch berechnen 
können.

Doch die Zeiten wo man beim CVJM noch selber die Frequenzweichen für die 
Selbstbaubox incl. Leiterplatten gebastelt hat sind schon 30 Jahre her. 
Und so muß ich sagen: mein nächstes Projekt übersteigt meine Grenzen 
doch etwas...zumindest teilweise, weil ich mich mit ICs und Logik nie so 
wirklich angefreundet habe. Ich hoffe daher auf 
Hilfestellung...vielleicht ist es ja doch nicht so kompliziert wie es 
für mich auf den ersten Blick aussieht. Ich versuche so weit wie möglich 
auf fertige Module zurückzugreifen, aber beim Radar-Bewegungsmelder wird 
das leider nix. Also...

Problem: ein Spechtpaar hat sich in den Kopf gesetzt meine wärmegedämmte 
Fassade als Nestbauort auszusuchen und schon 3 Löcher reingehackt. Das 
ist nicht nur schlecht fürs Haus, sondern auch schwer zu beseitigen und 
schaut gruselig aus. Absolut endgültige Lösungen (Netz vor die Fassade 
spannen, ca. 600€ mit Hubsteiger und Material) scheiden aus 
Kostengründen, oder aus rechtlichen Gründen (Abschuß illegal) aus.

Nachdem ich mit einem Spechtexperten telefoniert habe ist mir klar 
geworden, dass auch optische Vergrämung ausscheidet, denn der ansonsten 
ziemlich dämliche Specht kann sehr wohl erkennen ob eine 
Greifvogelattrappe nur doof rumsitzt oder eben doch irgendwann mal einen 
Angriff startet. Selbst die beweglichen Greifvogelattrappen erzeugen 
irgendwann einen Gewöhnungseffekt. Visuelle Vergrämung scheidet also 
auch aus.

Es bleibt nur die akustische Vergrämung. Hier kann der Vogel die Gefahr 
stets hören, aber niemals sehen. Werden (aus Vogelsicht) logische 
Tonabfolgen ausgestrahlt, erzeugt dass immer einen Fluchtreflex ohne 
Gewöhnunggefahr. Also z.B. Angriffsruf eines Habichts, gefolgt vom 
Warnruf eines Spechts, gefolgt vom Angstruf eines Spechts. Die 
mp3-Sounds dazu gibts glücklicherweise im WWW und es sieht so aus, als 
wäre es die günstigste Variante.

Also muß nur ein Modul her, dass die MP3-Sounds abspielen kann. Prima, 
gibts schon, siehe hier: 
http://www.elv.de/mp3-sound-modul-msm-2-fertiggeraet.html

Dazu ein schönes Netzteil, z.B. 
http://www.elv.de/sps-netzteil-modul-5-v-sps05m-komplettbausatz.html.

Passende Lautsprecher, ein schönes Gehäuse...alles könnte so schön 
sein...wenn da die Sache mit dem Bewegungsmelder nicht wäre. IR scheidet 
aus, weil zu unempfindlich.

Also Radar-Bewegungsmelder. Um die Anzahl der Fehlauslösungen zu 
minimieren sollte dieser in der Lage sein zwischen Hin-/Fortbewegung zu 
unterscheiden und nur bei Zielen die sich auf den Melder zubewegen einen 
Schaltimpuls erzeugen.

Passendes Modul gibt es z.B. das RSM2650 von B+B (siehe PDF-Datenblatt).

Allerdings muß ich dort die beiden Signale S1 und S2 um 70-80db 
verstärken und dazu müßte ich sowas wie im Schaltplan angedachtes mit 
LM358 oder ähnlich bauen.

Und wie werte ich dann die verstärkten Signale von S1 und S2 am 
einfachsten aus, damit am Ende bei anfliegenden Zielen schlichtweg ein 
Relais anziehen kann und den Kontakt am MP-Soundmodul schließt und die 
Tonabfolge gespielt wird.

Frage also:

- ist das was da im Schaltplan zu sehen ist, ausreichend um jeweils 
S1/S2 zu verstärken oder gibt es gar was Besseres und vielleicht schon 
als Modul fertig konzipiertes?

- wie erfolgt die Auswertung der I/Q-Signale S1/S2. Da habe ich 
überhaupt keine richtige Idee. Fensterdiskiminator? Phasendiskriminator?


Ich danke schon mal für die Hilfe!

von Andy W. (andrea_w)



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PDF fehlt...sorry

von Ulrich H. (lurchi)


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Für den Anfang ist Doppler-radar schon eine recht kompliziertes Thema 
für den Einstieg.

Im Prinzip passt das mit der Verstärkung so etwa - die Kondensatorwerte 
ggf. noch etwas anpassen. Beim Eingang braucht es ggf. noch einen 
definierten Gleichspannungspegel, da ist die Anleitung nicht so 
detailiert. Der LM358 ist ggf. nicht so optimal, aber die OPs sind 
relativ leicht austauschbar. Wenn man die Richtung mit erfassen will 
braucht man die Verstärkung 2 mal. Ich hätte da mehr so Richtung 
MCP6002/4 tentiert.

Die Frage ist dann noch was dahinter folgen soll. Die vornehme Variante, 
um auch die Richtung zu erkennen, wäre das ganze zu digitalisieren und 
im µC etwa per complexer FFT auszuwerten. Das ist aber schon ein etwas 
komplizierteres Programm. Die Bewegung sieht man dann als Amplituden bei 
positiver bzw. "negativer" Frequenz.

Die rein analoge Auswertung auch mit Richtung ist möglich aber auch 
nicht gerade einfach. Das würde dann etwa so aussehen, den einen Kanal 
in der Phase zu verschiebt und dann die beiden Signale zu multipliziert 
und dann noch einmal filtert. Je nach Richtung gibt es dann einen 
positiven oder negativen Puls.

Einfacher wäre es wenn man die Richtung nicht braucht, da reicht so 
etwas wie Gleichrichtung, Glättung und ein Schaltschwelle. Auch das geht 
ggf. per µC.

von AndyWPunkt (Gast)


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Ok, das mußte ich erst mal verdauen...bin leicht überfordert, daher 
schrittweise, ich will es ja schließlich verstehen:

- warum MCP6002/4 statt LM358?
- warum ist der LM358 nicht ganz so optimal?
- reichen zwei LM358 hintereinander um die 70-80dB zu erreichen?
- warum Kondensatorwerte anpassen?

bezgl. Auswertung:

- ginge es auch mit zwei Schmitt-Triggern (CD40106) für I/Q und danach 
dann zwei CD4013. Das erste FlipFlop der vom CD40106 getriggert wird 
setzt das zweite zurück und damit habe ich eine Aussage welches Signal 
zuerst da war und dann weiß ich ja ob Annähernd oder Entfernend. Ich hab 
nur noch keine Idee wie es danach weitergeht und wie man dass dann 
konkret mit Rs beschalten müßte.

von Wolfgang (Gast)


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Ulrich H. schrieb:
> Für den Anfang ist Doppler-radar schon eine recht kompliziertes Thema
> für den Einstieg.

Ich habe mich vor einiger Zeit auch mal mit leider ebenfalls geringen 
Grundkenntnissen an das Thema gesetzt. Im Prinzip hat die 
schaltungstechnische Auswertung zum Glück nichts mehr mit Radar zu tun. 
Es geht einfach um 2 Ausgänge, die jeweils ein Sinussignal geringer 
Frequenz liefern. Laut dem Datenblatt oben 20-900 Hz. Die Amplitude des 
Signals hängt von der Größe des bewegten Objekts ab. Die 
Phasenverschiebung der beiden Signale zueinander hängt, da bin ich jetzt 
schon im Halbwissen, von der Geschwindigkeit des Objekts relativ zum 
Sensor ab. Die Frequenz der Signale, hm, gute Frage. Glaub auch einfach 
direkt von der Geschwindigkeit abhängig, aber ohne Erkennungsmöglichkeit 
ob Annäherung oder Entfernung.

Auf einer Messe (nächste Woche ist wieder die Electronica in München) 
habe ich mal einen Versuchsaufbau mit so einem Sensor und seinen beiden 
Ausgangskanälen an Oszilloskop gesehen. Da konnte ich mein theoretisches 
Wissen überprüfen. Finger annähern gibt eine kleine Amplitude, die Hand 
eine große. Die Sache mit der Frequenz und Geschwindigkeit war ebenfalls 
erkennbar, nur die Amplitudenverschiebung konnte ich vom bloßen 
Hinschauen nicht ermitteln.

Also man muß nur drei Dinge mit dem µC auswerten:
-Frequenz
-Amplitude
-Phasenverschiebung

Theoretisch bestimmt total einfache Sachen, die so ein Mikrocontroller 
mit links macht.

Ich würde mich freuen, wenn jemand da Tipps hat. Eigentlich würde ich 
denken, daß bei all den Basteleien doch schonmal jemand fertige 
Programme für diese Anwendung geschrieben hat bzw. es irgendwo 
Bastelprojekte dazu gibt. Ich hatte, glaub vor etwa einem Jahr, aber bei 
umfangreicher Suche nichts dazu gefunden.

Meine Problemstellung ist ähnlich wie die von Andrea, nur andersherum: 
Ich möchte vor einem Tor erkennen, ob sich ein kleiner PKW oder ein 
großer LKW nähert.

Es gibt solche Bewegungsmelder fertig, für ein paar 100 Euro. Die sehen 
innen genauso aus wie die von Automatiktüren, nur der PIC drin ist 
anders Programmiert. Ich habe so einen älteren Bewegungsmelder mal 
zerlegt. Der hat noch keine Flachantenne, sondern so ein Horn mit 
verstellbaren Flanken. Die ganze HF-Elektronik ist drangeklebt und auf 
die Auswerteplatine gehen wie bei dem aktuellen Sensor oben nur 4, 5 
Leitungen. Die zwei Niederfrequenzsignale verschwinden direkt in einem 
PIC. Weiß nicht mehr was für ein Typ es genau war, aber die Signale 
gingen auf Analogeingänge. Und diese Tür konnte Richtungserkennung und 
Empfindlichkeit per DIP-Schalter. Also die programmtechnische Auswertung 
muß ziemlich simpel sein, wenn man weiß, wies geht.

von Wolfgang (Gast)


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Oh, schon wieder fast 2 Jahre vorbei.
Mittlerweile gab es ein ähnliches Projekt in der Make 2/2016.
(Bezahllink zum Artikelmit kleiner Vorschau): 
https://shop.heise.de/katalog/experimente-mit-mikrowellen )

Dort wurde ein 10 GHz-Modul mit einem Ausgang über 2xLM358 verstärkt 
an den Arduino gehängt, Frequenzmessungs-Libray und umrechnen auf km/h.

Hat vielleicht jemand in der Zwischenzeit mit so einem Zwei-Ausgangmodul 
herumgebastelt?

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