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EDV-Dompteur

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Sonntag, 2. Juli 2017, 01:23

Der Radarsensor YX-506

Zur Zeit experimentiere ich mit diesen enorm vielseitigen und ultimativ preisgünstigen 1,- EUR Radarsensoren herum:
http://www.ebay.de/itm/272589606020

Die über diese Module verfügbaren Informationen sind leider etwas dürftig, daher dieses Posting, das Euch in die Lage versetzt, damit sofort zu starten!

Um Euch zunächst einmal auf den Geschmack zu bringen, hier ein YT-Video von einigen ähnlichen Modulen in Aktion:
#135 Radar Sensors / Switches: Comparison and Tests

Ja, es gibt allerhand verschiedene Ausführungen davon. Obiges Video behandelt leider nicht meinen Favoriten, das YX-506.
Das Modul YX-506 mag ich besonders, weil es:
  • Aus nur einer einzigen Platine besteht.
  • Die auch nur einseitig bestückt ist.
  • Die sich folglich betont einfach modifizieren lässt.

Ein freundlicher YouTuber hat immerhin schon mal den genialen HF-Teil dieses Moduls analysiert:
Microwave Doppler Radar Motion Sensor Module

Auf der Platine ist ein im Video nicht näher behandeltes IC bestückt, dessen (chinesisches) Datenblatt hier verfügbar ist:
www.egmicro.com/download/EG4002_datasheet.pdf

Mit Hilfe von Yandex lassen sich die Textpassagen in zwar gruseliges, aber verstehbares Englisch übersetzen:
https://translate.yandex.com/

Meine Erkenntnisse über dieses IC:
Das Eingangssignal vom HF-Teil wird zunächst einem internen OPV-Vorverstärker zugeführt, am invertierenden Eingang (Pin2).
Das verstärkte Signal wird an Pin1 nach außen geführt, damit man per externen Bauteilen (R2, R3 des Moduls) die Verstärkung dieses OPVs festlegen kann.

Intern existiert dann noch ein nachgeschalteter, zweiter OPV, mit einem fest eingestellten Verstärkungsfaktor von 30.

Der normale Schaltausgang des ICs ist der Pin 6. Dieser steuert dies Basis eines NPN-Transistor an, dessen Kollektor zum Anschluss "LED-" des Moduls führt.

Wenn der Sensor eine Bewegung detektiert hat, so steuert besagter Transistor durch, bis rund eine Minute lang keine Bewegung mehr detektiert wird.
Die ON-Zeit wird determiniert durch drei Bauteile:
1) Einem im Chip fest integrierten 20k-Widerstand (der den zeitbestimmenden Kondensator entlädt)
2) Einen auf der Platine bestückten und somit austauschbaren 680k-Widerstand (R5), der den zeitbestimmenden Kondensator auflädt
3) Einem Kondensator von 1nF (C5)

Diese drei Bauteile bilden an Pin 7 einen RC-Oszillator ab, der 100000 Mal getackert haben muss, bevor der aktivierte Ausgang wieder in den Ruhezustand geht.
Die Formel für die Berechnung der Zeitfunktion steht im Klartext im chinesischen Datenblatt.

Ich benötige leider eine viel kürzere ON-Zeit, als sich durch das Austauschen von R5 und C5 erzielen ließe, denn der interne 20k-Widerstand spuckt mir da kräftig in die Suppe. Auch benötige ich mehr "qualitative" Informationen über das empfangene Signal, statt nur einem simplen ON/OFF. Daher wäre es für mich kein praktikabler Workaround, dem Pin 7 einfach eine extern erzeugte, hohe Frequenz zuzuführen, um somit die ON-Dauer zu reduzieren.
Darum ignoriere ich frech den normalen Ausgangs des ICs und den daran angeschlossenen Transistor.

Der IC ist ja zum Glück so freundlich, auch den Ausgang des ersten OPVs nach außen zu führen, an Pin 1.
Die Spannung an Pin 1 pendelt um 1,8V herum, bei einem Hub von etwa 0,1V (abhängig vom Empfangssignal auch mehr, oder weniger). Dieses Signal kann man nun einer externen Schaltung zuführen, zur detaillierteren Signalanalyse.

Es ist verblüffend, wenn man einfach mal ein Oszi im AC-Modus an diesen Pin 1 hängt, was sich da tut!
Bewegt man im Abstand von drei Metern zum Sensor auch nur einen Finger, so reagiert das Oszi bereits deutlich!
Ein sich bewegender Mensch wird auch noch auf einige Meter mehr ganz unfehlbar registriert. Ganz zu schweigen von stärker reflektierenden Fahrzeugen.

Tatsächlich "bewegt" sich das Ausgangssignal ständig, denn Radar durchdringt auch Wände, Plastik und Holz. Da muss draußen nur mal ein Vogel vorbei fliegen, oder eine Baumkrone im Wind wippen, oder ein Nachbar sich am Pullerma...
Mit geeigneten Maßnahmen lässt sich das Verhalten natürlich den Wünschen entsprechend anpassen - ich schrieb es ja schon: diese Module sind wirklich enorm vielseitig!
Sie sind so vielseitig, wie es in der Elektronik ein OPV ist; man kann so halbwegs alles damit machen!

Aber wieder zu dem IC EG4002:
Obwohl ich persönlich nur den Vorverstärker nutze, hier die Beschreibung sämtlicher Pins des ICs:

Pin 1: Ausgang Vorverstärker
Pin 2: Eingang Vorverstärker
Pin 3: Eingang für Auslösung ON (High) / OFF (Low). Nach draußen geführt zum Anschluss "RG" des Moduls.
Pin 4: Eingang für Retriggern ON (High) / OFF (Low)
Pin 5: GND
Pin 6: Schaltausgang (steuert die Basis des Schalttransistors an)
Pin 7: Eingang des RC-Oszillators. Zeitbestimmende, externe Bauteile: R5 und C5, sowie ein interner 20k Widerstand.
Pin 8: VCC

Ich habe mal den Schaltplan des gesamten Moduls in LTSpice gezeichnet:



Die ASC-Datei für LTSpice hängt am Posting an. Da könnt Ihr den Schaltplan komfortabler betrachten.
WICHTIG:
Ich habe in LTSpice nur den Schaltplan der bestückten Bauteile gezeichnet, sowie das grobe Innenleben des ICs skizziert, rein in Bezug auf den Vorverstärker (Pin 1 und Pin 2).
Was ich nicht habe: Die Schaltung ist nicht auf Simulierbarkeit gebürstet, obwohl das ja eigentlich der Sinn von Spice ist ...

Tatsächlich ergeben sich bei einer derart hochfrequenten Schaltung, neben den bestückten Bauteilen, noch allerhand sich durch das Design ergebende Kapazitäten und Induktivitäten, die für das Funktionieren unerlässlich sind. Lediglich die nicht bestückte "Spule" L1 habe ich eingezeichnet und mit einem Phantasiewert versehen.
Mir ging es her ausschließlich darum, den Schaltplan der bestückten Bauteile mit korrekten Bezeichnungen und korrekten Werten aufzunehmen, weil ich da sowieso dran herum modifizieren will.

Also:
Alle Kondensatoren und Widerstände haben korrekte Werte und natürlich korrekte Namen (C1, C2, C3 ...). Ich habe sie einzeln ausgelötet und durchgemessen.
Ende! Mehr stimmt nicht!
Der real bestückte Spannungsregler ist ein 7805, den ich im Plan einfach in Form einer LTSpice-typischen Festspannungsquelle von 5V dargestellt habe. Ich denke mal, das versteht jeder.
Den IC habe ich nur stilisiert dargestellt, mit der für mich wichtigen (grob prinzipiellen) Innenschaltung zwischen Pin 1 und Pin 2. Da ist also nichts simulierbar. Schon gar nicht ist am HF-Teil irgend etwas simulierbar.

Aber der Plan gibt euch alles nötige Wissen, um mit den Modulen sofort arbeiten zu können!
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2

Samstag, 15. Juli 2017, 03:02

Der WLAN-Killer ...

Obiges Modul ist verblüffend gut.
Aber leider hat sich inzwischen gezeigt, dass das Einschalten eines solchen Moduls reproduzierbar die WiFi-Verbindung eines ESP8266 ausknipst.
Das merkt man bei Websockets-Anwendungen natürlich unverzüglich, weswegen es keinen Zweifel an der Ursache gibt.

Tatsächlich liegt die Frequenz des Moduls in der gleichen Region, wie beim ESP8266.
Da der Radaroszillator aber nicht stabilisiert ist, sondern freilaufend arbeitet, wird beim Einschalten zunächst ein breiteres Frequenzband durchlaufen, bis sich der schwebend "stabile" (und sicherlich hochgradig temperaturabhängige) Arbeitszustand einstellt.

Schade, die Interferenz mit WLAN macht obiges Radarmodul effektiv wertlos!
Ich werde mal versuchen, die Arbeitsfrequenz des Radars durch kleine Modifikationen am HF-Teil zu "ziehen", aber es dürfte eher ratsam sein, ein anderes Radarmodul auszuwählen, das auf einer anderen Frequenz arbeitet.
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