$1 रडार मोशन सेंसर के अंदर

1 डॉलर रडार मोशन सेंसर के अंदर

• हाल ही में मैंने RCWL-0516 माइक्रोवेव मोशन सेंसर खरीदा। मुझे जिज्ञासा थी कि चीन ने 1 डॉलर से कम में रडार कैसे बना लिया
• सेंसर को चलाना बहुत आसान था। VIN पिन को 5 वोल्ट से जोड़ा, GND को ग्राउंड से जोड़ा, और 3V3 पिन पर 1uF decoupling capacitor जोड़ा। जब लगभग 5 मीटर के भीतर कोई हिलता है, तो OUT पिन 3 सेकंड के लिए 3 वोल्ट तक उठ जाता है

सेंसर कैसे काम करता है

• मैंने बड़े SOIC-16 चिप का datasheet ढूंढ लिया। BISS0001 एक infrared motion sensor chip है
• आम तौर पर motion और speed sensing (Doppler) radar एक continuous carrier transmit करता है और received signal को transmitted carrier के साथ mix करके low-frequency IF signal बनाता है। चलती हुई वस्तु से reflected signal, transmitted signal के सापेक्ष धीरे-धीरे phase बदलता है, जिससे कुछ हर्ट्ज की beat frequency बनती है
• मेरे मॉड्यूल में IF signal pin 14 में जाता है, लेकिन chip pin 16 पर उसका amplified copy आउटपुट करता है

जादू का रहस्य

• बोर्ड का दायाँ हिस्सा BISS001 है, जो amplifier, comparator और timer की तरह काम करता है। RF से जुड़ा काम बोर्ड के बाएँ हिस्से में कुछ ही components से किया जाता है
• सबसे पहले, पूरा सिस्टम 3.18 GHz फ़्रीक्वेंसी पर चलने वाला single-transistor oscillator है
• oscillator को 20 MHz पर pulse किया जाता है, जिससे oscillator में यह waveform बनती है

super-regenerative receiver

• oscillator चलते समय 33 pF capacitor को बदलते हुए emitter voltage बढ़ाता है, जब तक कि oscillator अब और काम नहीं कर सकता। इस बिंदु पर 220 ओम resistor capacitor को discharge करता है और कुछ nanoseconds में oscillation फिर से शुरू हो जाती है
• यह pulsing इसे super-regenerative receiver की तरह काम करने देती है। जब transistor का gain 1 से ऊपर जाता है, तो oscillator तुरंत शुरू नहीं होता। resonator में मौजूद signal amplify होता रहता है और capacitor को charge करता है, जब तक cycle फिर से शुरू नहीं हो जाती

रडार का प्रदर्शन

• इनडोर में यह लगभग 5 मीटर तक अच्छी तरह काम करता है, लेकिन आउटडोर में इसका प्रदर्शन बहुत अस्थिर है

S-band transmitter

• 20 MHz pulsing कराने वाले capacitor को हटाकर इसे transmitter में बदला गया। oscillator खुद mixer की तरह काम करता है और received signal को downconvert करता है

bistatic radar

• अधिक consistent return signal पाने के लिए एक दूसरे बिना संशोधित मॉड्यूल को receiver की तरह इस्तेमाल किया गया। लेकिन transmitter से निकलने वाले RF की वजह से receiver में हस्तक्षेप होता है, इसलिए दूर की return signals कमजोर हो जाती हैं
• FFT चलाकर या IF पर zero crossing detect करके यह speed sensor की तरह अच्छी तरह काम करता है

GN⁺ की राय

• यह लेख कम कीमत वाले माइक्रोवेव मोशन सेंसर के काम करने के तरीके को समझने में बहुत उपयोगी है
• इनडोर में यह अच्छा काम करता है, लेकिन आउटडोर में प्रदर्शन अस्थिर रहना इसकी एक सीमा है
• समान काम करने वाले दूसरे उत्पादों में PIR (passive infrared) sensor शामिल है
• नई तकनीक अपनाते समय इनडोर और आउटडोर वातावरण में प्रदर्शन के अंतर को ध्यान में रखना चाहिए
• super-regenerative receiver के सिद्धांत को समझने से दूसरे RF applications में भी इसका उपयोग किया जा सकता है

[GN⁺]

Hacker News टिप्पणियाँ

• 2.4Ghz Wi-Fi CSI radar को $20 के ESP32 board से implement किया जा सकता है
  • Espressif का दावा है कि यह सांस लेने या चबाने जैसी सूक्ष्म गतिविधियों का भी पता लगा सकता है
  • यह सभी ESP32 series microcontroller के साथ compatible है और hardware बदलाव की आवश्यकता नहीं है
• 2024 के AI/NPU laptop, Wi-Fi 7 के साथ मिलकर RF radar और on-device inference के जरिए मानव गतिविधियों की पहचान कर सकते हैं
• संबंधित सामग्री:
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  • Wi-Fi sensing कैसे उपयोगी बना (2024)
• यह HB100 teardown की याद दिलाता है, लेकिन इस product में IC है इसलिए इसे समझना आसान है
• सोच रहा हूँ कि क्या LD2410 device इंसानों के लिए सुरक्षित है
  • इसे ESPHome के साथ bedroom में इस्तेमाल करना चाहता हूँ
  • मैंने देखा है कि यह low-power और सुरक्षित है, लेकिन और feedback चाहता हूँ
• LD2410 (B) एक और option है, जो UART के जरिए काम करता है
  • लगभग $5 ज्यादा महंगा है, लेकिन अधिक configuration option देता है
• Wiener function का उपयोग analog application में भी होता है, और WW II में इसे गुप्त रूप से इस्तेमाल किया गया था
  • आज भी handset और eNodeB communication में इसका उपयोग होता है
• इस sensor के user manual में security monitoring को एक संभावित application के रूप में बताया गया है
  • सोच रहा हूँ कि क्या mm wave radar की detection से बचने का कोई आसान तरीका है
• Pi Pico का MCU rp2040 भी $1 में खरीदा जा सकता है
  • सस्ते hacking के लिए यह अच्छा समय है
• USB C mm wave "radar" को home automation से जोड़ा जा सकता है
  • इसकी कीमत $11 से $20 के बीच है और इसमें काफी features हैं
  • अगर आप खुद बनाना चाहते हैं, तो ESPHome project देख सकते हैं
• मैंने इन devices का काफी बार उपयोग किया है, और यह जानकर अच्छा लगा कि ये कैसे काम करते हैं
• LD2410 भी ठीक काम करता है (cable भी खरीदें, इसमें non-standard pin हैं)