Das Design von PCB-Antennen und die Signalführung der Millimeterwellen-Signale sind Aufgaben, die man bei kleineren Serien gern an Modulhersteller abtritt. Sowohl Seeed als auch das an sich für AR-Brillen bekannte Unternehmen Jorjin bieten neue diesbezügliche Module an.
von Tam HANNA
Worum geht es hier
Dieser Artikel fasst zwei Systeme zusammen, über die sich Drohnen, Roboter und andere Systeme “ein Bild der Umgebung” verschaffen. LIDAR tastet die Umgebung mit einem Laserstrahl ab, während mmWave-Systeme ein Radar mit extrem hoher Arbeitsfrequenz realisieren. LIDARe werden dabei gern “mechanisch” aufgebaut. Ein gutes Beispiel für ein mit einem Rotor arbeitenden LIDAR ist das unter https://www.youtube.com/watch?v=3U_nWDflKko im Detail beschriebene YDLidar TG15. Die in diesem Artikel besprochenen LIDAR-Systeme tasten allerdings nur “einen” Punkt direkt vor ihnen ab, was zu höherer Scanrate und höherer mechanischer Robustheit führt. Das Jorjin-mmWave-Radar bietet das von anderen TI-MMWave-Sensoren bekannte Sichtfeld an.
Seeed TF03-1x0 – 100 oder 180 Meter Reichweite, CAN und UART
Seeed offeriert mit der TF03-Serie eine Gruppe von gemäß IP67 geschützten Punkt-LIDAR-Modulen, die auf Technologie des Anbieters Benewake basieren und sich im Bereich der Reichweite unterscheiden. Ein derartiges Einpunkt-LIDAR ist nicht nur für Drohnen hilfreich – denken Sie zum Beispiel an ein System, das bei Bedarf eine Kamera aktiviert.
Neben einem CAN-Bus bietet Benewake einen mit 115200bps arbeitenden UART an, der die Informationen in neun Byte langen Frames bereitstellt. Die aus dem Datenblatt entnommene Tabelle zeigt grundlegende Daten über den Aufbau des Protokolls
Wie bei allen LIDAR-Systemen gilt auch hier, dass die erreichbare Genauigkeit stark von der zu analysierenden Umgebung abhängt. Für den größeren der beiden Sensoren spezifiziert Seeed dabei folgende Genauigkeitsklassen:
1 |
0.1-180m@90% reflectivity |
2 |
0.1-70m@10% reflectivity |
3 |
0.1-130m@90% reflectivity&100Klux |
4 |
0.1-50m@10% reflectivity&100Klux |
Preislich unterscheiden sich die beiden Systeme nur wenig: das kleine Modul kostet bei Seeed 225USD, während das große Modul 249USD kostet.
Seeed TFmini-i – 12 Meter Reichweite, CAN und RS485
Ob des doch vergleichsweise hohen Preises bietet Seeed eine preiswertere Version an, die nur nach IP65 geschützt ist und entweder 12 Meter (65 USD, derzeit ausverkauft) oder 40 Meter (99 USD) Reichweite bietet. Statt dem UART bietet die kleinere Variante des Moduls RS485 an, als Technikanbieter kommt abermals Benewake zum Zug. Der RS485-Transmitter unterstützt das Modbus-Protokoll.
Jorjin – Modul auf Basis des TI IWR6843
Texas Instruments beeindruckte Besucher der Stände auf Kongressen im Jahr 2018 mit diversen Anwendungen der hauseigenen mmWave-Technologie – so gab es ein System, das die Herzfrequenz eines vor dem Gerät sitzenden Nutzers erfasste. Mittlerweile bietet TI verschiedene Transcieverserien an, die sich im Bereich des verwendeten Frequenzbereichs unterscheiden. Die immer höheren Frequenzen der mmWave-Radarmodule liegen übrigens daran, dass das bisher gern verwendete 24 GHz-Band ab 2022 für andere Anwendungszwecke umgewidmet wird. Weitere Informationen zu dieser Thematik finden sich unter http://www.ti.com/lit/wp/spry312/spry312.pdf.
Die AWR- bzw IWR-Chips sind dabei im Allgemeinen Kombinationschips, die neben dem eigentlichen Radarfrontend mehr oder weniger umfangreiche Zusatzfunktionen mitbringen – insbesondere die Integration des DSPs lässt sich TI gerne entlohnen. Die folgende Abbildung zeigt zwar die “Erstlingsserie” AWR1x, illustriert den Aufbau und die Segmentierung der Produktfamilie aber gut.
Bildquelle ist lesenswert => https://training.ti.com/sites/default/files/docs/TI%20mmWave%20device%20overview_AWR1x.pdf )
Mit dem MT5B9S-01 bietet Jorjin nun eine schlüsselfertige Platine an, die den IWR6843, ein Radar-Frontend und die Energieversorgung sowie die Antennen enthält. Die MCU ist dabei übrigens die “größere” Variante, die neben dem ARM Cortex-Mikrocontroller auch einen DSP vom Typ C674x bereitstellt.
Anders als die TI-eigenen Evaluationsboards ist diese Platine dabei explizit für den produktiven Einsatz vorgesehen. Mit dem MT5B9SE01K steht noch ein Evaluationssystem zur Verfügung, das – unter Anderem – die Montage der im Paket enthaltenen Platine auf einem GoPro-Stativ erlaubt.
Zur Inbetriebnahme der Module ist auf jeden Fall (!!!) eigene Entwicklungsarbeit erforderlich, die normalerweise in einem Zweigespann aus dem MMWAVE-SDK und der TI-eigenen IDE CCS erfolgt. Der Autor experimentierte vor einiger Zeit mit einem AWR1642, ein Kollege mit einem AWR1442 - rechnen Sie mit mindestens zwei, eher vier Wochen Einarbeitungszeit.
Mehr Informationen
TF3-100
1 |
=> https://www.seeedstudio.com/TF03-100-LiDAR-Long-Range-Distance-Sensor-p-4887.html |
TF3-180
1 |
=> https://www.seeedstudio.com/TF03-180-LiDAR-Long-Range-Distance-Sensor-p-4886.html |
TF-i
1 |
=> https://www.seeedstudio.com/TFmini-i-LiDAR-Module-Single-Point-Ranging-LiDAR-CAN-Interface-p-4912.html |
Jorjin-Radare
1 |
=> https://www.jorjin.com/products/wireless-connectivity/sensing-solution/mmwave-radar/ |
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