Доплеровский датчик руху - схеми, конструкції, як зробити своїми руками на - громадянська

Залишу це тут, для тих хто не просто все збирає як є, а захоче ставити досліди або повправлятися в програмуванні.

Доплерововское зміщення частоти, для випадку відображення сигналу від рухомого об'єкту буде і нерухомого випромінювача / приймача:

F_доплер = F_ізлученія * 2 * Скорость_метров_в_сек * cos (Q / 300000000)
Q - кут між напрямком випромінювання і напрямком руху об'єкта

Трохи про цікаві моменти, які можна "розкрутити" навіть на найпростішому датчику (Автодін на 1 транзисторі, як в схема Радіо і інших):
+ Якщо в промінь сигналу потрапляють кілька об'єктів, що рухаються з різними швидкостями, то на виході змішувача ми маємо суму сигналів їх доплеровських зсувів частот.
+ Рівень одержуваного сигналу доплеровской частоти пропорційний відбивної здатності об'єкта і відстані між об'єктом і датчиком.
+ Датчик не буде фіксувати об'єкти габаритами менше 1/2 довжини хвилі частоти на якій він працює.
Тобто розклавши сигнал по спектру можна визначити число об'єктів і швидкість кожного об'єкта, а за рівнями частот і зміни рівня в часі можна побічно судити про габарити об'єктів. Або іншими словами - націливши антену датчика наприклад на дорогу ми будемо знати скільки машин їде по дорозі і їх швидкості. На жаль використовуючи найпростіший датчик на 1 транзисторі ми не будемо знати: на датчик (відбитий сигнал вище за часте ніж випромінюється) або від датчика (відбитий сигнал нижче за частотою) рухаються об'єкти.

250 з Одеса - Одессаая обл

А тепер трохи інформації для автолюбителів, адже радари ГИБДД працюють теж на ефекті Доплера зрушення частоти і мені довелося запалити доступні в вільних джерелах документації на ці прилади:
* Багато приладів ГИБДД можуть виділяти до 100 різних сигналів ( "ІСКРА-1"), розрізняючи зустрічну і попутне напрямок.
* Працюють прилади ГИБДД на частотах (курсивом виділені ті, що використовуються ГИБДД РФ):
10,525 GHz ± 100 МГц
13,45 GHz ± 125 МГц
24,125 GHz ± 175 МГц
34,3 GHz ± 1300 МГц
34,7 GHz ± 1300 МГц
* Точність швидкості у приладів в ГИБДД 1км / год.
* Гарантована дальність від вимірювача до об'єкта у більшості 500 метрів, у деяких 800 метрів ( "РАДИУС-1", ​​"ІСКРА-1").

Повертаючись до інформації цікавою для радіоаматорів:
Схема пристроїв використовуваних ГИБДД досить проста: генератор на транзисторі (якщо 10ГГц) або на діод Ганна (якщо 24ГГц), балансний змішувач, УНЧ з фільтрами, АЦП і нарешті, сигнальний процесор.

Частоти, які обробляє сигнальний процесор, за логікою речей не повинні бути сильно високими, розрахунок показує, що для 10ГГц радара Доплера зрушення для об'єкта, що рухається зі швидкістю 20 км / год буде 400Гц і 3200Гц для об'єкта, що рухається зі швидкістю 160км / год.

Ось тільки одне мені не зрозуміло, адже що б розрізняти напрямки "від нас" і "на нас" треба 10ГГц вимірювати з точністю до герц, або там фішка якась, простацька як з Автодін на 1 транзисторі?

Зібрав датчик руху на ефекті Доплера, працює!
Виглядає на 90% готовий девайс ось так:

Поки ще прошивку не писав, досліджую, які сигнали виходять від рухів різних об'єктів.
Зрозумію тенденції та закономірності - напишу прошивку.

Поки можна тільки сказати: цей датчик штуковина вкрай чутлива, амплітуда доплеровской частоти для людини, що йде на відстані 5 метрів близько 100 мілівольт, і це при тому, що сам датчик лежить як попало на столі (горизонтально), без рефлектора, по ідеї світить взагалі в стелю, все в квартирі із залізобетону. Приблизно таку ж амплітуду дає паразитная модуляція газом усередині лампи денного світла на відстані від датчика 30 сантиметрів, але там точно 50Гц, а від людини коливання частотою від 1 до 100гц. Загалом відокремити сигнал чоловіків від перешкод труднощів не складе.

Після постановки дослідів і виявлення точних номіналів деталей була відкоригована трохи схема.

Змінено номінали резисторів в ланцюгах задають зміщення в Автодін.
Блокувальний конденсатор на 0,1 м в тій же ланцюга особливого пуття не додає, з цього був визнаний зайвою деталлю і виключений зі схеми.
Схема і плата під цю схему в пості з схемою і платою.

Так само з'ясувалося, що щілинна антена складається з W1 і W2 працює хреново якщо вішаємо екран ззаду плати (створюємо спрямованість). Спробував закріпити екран (пластина жерсті 7х7см) і на відстані 20мм і на 15мм і на 12мм і на 10мм і на 5 мм - все одне, чим ближче екран тим гірше чутливість, та й ефект екранування слабкий (як була чутливість в обидві сторони так і збереглася, відмінності не настільки істотні (щось мені підказує, що отраженка від залізобетонних стін доставляє багато хвиль з усіх напрямків)).
Наступного разу спробую антену у вигляді смужки над платою, а не витравлену на платі.

Чуття після ретельного підбору зміщення в Автодін дикою - на екрані осцилографа при установці розмаху 500мв / клатка чітко видно імпульси від телодвіжней кота в протилежному кутку кімнати, видно імпульси від рухів пальців при наборі тексту на клавіатурі, на відстані метр від датчика, видно імпульси від переміщення в людини в іншій кімнаті, метрів 10 по квартирі і за двома стінами (мабуть отраженкі від залізобетонних стін шпарять сильні).

Зрештою були ще раз змінені номінали деталей в ланцюгах зсуву (в гіршу сторону щодо найкращого чуття - резистор зміщення 9k), що б отримати якусь середню чутливість. Під цю чутливість і буду розробляти код для мікроконтролера.

Це не прилад, це алгоритм написаний за пів годинки, виконуваний на ЕОМ видає на екран ЕОМ виходячи з даних записаних з виходу датчика.
Тобто датчик видає різницю між своєю частотою і отраженкой, ця різниця в звуковому діапазоні, її пишу на комп через звуковик у якого прибраний конденсатор по входу, що б найнижчі НЧ бачив і далі підсуваю ці дані алгоритму, а він видає що там за частоти в цьому звуці.

Правильна формула для обчислення допплерівського зсуву частоти радіохвилі з урахуванням кута:
F_доплер = F_ізлученія_Гц * 2 * Скорость_метров_в_сек * cos (Q) / 300000000
Q - кут між напрямком випромінювання і напрямком руху об'єкта

Якщо бути зовсім точним, то:
F_доплер = F_ізлученія_Гц * 2 * Скорость_метров_в_сек * cos (Q) / 299792458

Для швидкості в кілометрах в годину і знаходженні прімёніка і передавача в одному корпусі (кут не важливий) формула набуває вигляду:
F_доплер = F_ізлученія_Гц * 2 * Скорость_км_в_час * 0.06 * / 299792458

Для швидкості 50км / год і частоти "зондування" 446Мгц доплеровській зрушення буде: 28.56376060000816 Гц.