24GHzドップラーセンサーを使った動体検知
記事「動体センサーの実験」の「24GHzドップラーセンサー」の結果からこのセンサーの実用性がありそうなので屋外設置用の装置を作ってみました。
<2023.08.01記> 後述する「やっぱり屋外使用は難しい」にあるように私は屋外使用を諦めましたが、参考までに当記事を残しておきます。
図１に回路図を、写真１にソーラー電源部、センサー部及び設置状態の様子を示します。
図１ 屋外設置24GHzドップラセンサー回路図
写真１ ドップラセンサーシステム構造・設置写真
製作の方法等はこちらを参照してください。
<2023.07.30追記>
このドップラーセンサーの左前方45度、距離1.3mに TWELITEを搭載した焦電センサー子機が設置してある実験環境では稀に誤検出が起きました。 このセンサー子機を遠ざけたところ誤検出が無くなったことからTWELITEの無線通信(2.4GHz)の影響を受けるようです。 またWiFi(2.4GHz)の防犯カメラから1mぐらいのところに設置した場合にも誤検出が発生しました。
これらの事から、設置に関しては周辺の無線環境について注意が必要です。 (2.4GHz以外の周波数でも干渉が起きるかもしれません。)
また、上の製作資料の構造では ドップラーセンサーとTWELITEがかなり近い位置にあるので誤検出が起きる可能性があります。 TWELITEアンテナとドップラーセンサーの距離はできるだけ離し、特にドップラーセンサーのアンテナ側にTWELITEのアンテナが来ないような構造にしてください。場合によってはケースのサイズを変更するなどして下さい。
<追記終わり>
蓄電池はエネループは高いので富士通製を使ってみました。
MONO TWELITEはコンパクトなので基板アンテナの付いたTWELITE UARTを使いました。
ただ送信距離に不安がある方はダイポールアンテナなどを使った方がよいと思います。
センサー用の3.3V RegはTWELITE経由でリモートON/OFFできるようにしてあります。
センサー回路図のAway信号はa側に接続すると「ESP32 & 2.8“ G_LCD一体型ユニット」用で、b側に接続すると「猿センサー親機」や「ワイヤレスターミナル」で受信できるようになります。
ESP32 & 2.8“ G_LCD一体型ユニット用のソフトウェア(ESP32用)は こちらからダウンロードできます。デバイスの個体識別ID(81から始まる8桁)には使用するTWELITEのものを入力してコンパイルしてください。
「SP32 & 2.8“ G_LCD一体型ユニット」と「猿センサー親機」で使う場合にはTWELITE UARTのプログラムを標準アプリに書き換えて、インタラクティブモードで子機の送信間隔(t: set mode4 sleep dur )を 10,000mSに設定します。
「ワイヤレスターミナル」で使うためにはTWELITE UARTのソフトは無線Tagアプリに書き換え、「ワイヤレスターミナル」の記事を参照して「スイッチ」検出機能子機に必要な設定をインタラクティブモードで行ってください。
なお、モード設定ピンは M1, M2, M3 は通常使用時はすべて無接続、インタラクティブモードにする時は M2 をGNDに接続するような回路に変更してください。
ソーラー電源について <2021.11.28記>
ソーラー電源ですが、11月上旬の日照条件では継続的電源供給ができませんでした。
(ドップラーセンサーは標準で60mA(1日1,440mAh)、TWELITE電流はネグってもよい程度。）
このソーラー電源の回路構成では蓄電効率が良くないのかもしれませんが回路検討の余裕がありません。
ドップラセンサーの動作が必要な時間が限られているのでしたら、電源をリモート(TWELITE経由) でON/OFFして省電する方法もあります。
それが無理でしたらより発電量を大きいパネルに変更します。（2.5W 乃至 3Wクラスが必要と思われる。）
パネルを変える場合はパネルの出力電圧に注意してください。ニッケル水素電池を充電できる出力電圧が必要で、電流制限抵抗の値もパネル特性に合わせて変更する必要があります。
やっぱり屋外使用は難しい <2023.08.01追記>
当記事をリリースした後ソーラー電源を別の用途に使っていたのでこの装置の評価は滞っていましたが、最近評価を再開してみて私の考える屋外用途には使えそうもないという結論に至りました。
その理由は上述(2023.07.30追記)したように他の無線機器の電波による干渉を受けやすい事もありますが、いちばんの理由は収納しているケースが雨で濡れると誤検出が多くなるという事です。
センサー前面を露出した状態で水がかからないようにするのは難しいので結局屋外での使用は諦めることにしました。
(このドップラーセンサーを使うためには少なくとも雨のかからない構造/使用場所、4~5Vdc/60mAの供給電源、他の無線機器からの干渉がないと言った条件が必要ということになります。)
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<2023.08.01記> 後述する「やっぱり屋外使用は難しい」にあるように私は屋外使用を諦めましたが、参考までに当記事を残しておきます。
図１に回路図を、写真１にソーラー電源部、センサー部及び設置状態の様子を示します。
図１ 屋外設置24GHzドップラセンサー回路図
写真１ ドップラセンサーシステム構造・設置写真
製作の方法等はこちらを参照してください。
<2023.07.30追記>
このドップラーセンサーの左前方45度、距離1.3mに TWELITEを搭載した焦電センサー子機が設置してある実験環境では稀に誤検出が起きました。 このセンサー子機を遠ざけたところ誤検出が無くなったことからTWELITEの無線通信(2.4GHz)の影響を受けるようです。 またWiFi(2.4GHz)の防犯カメラから1mぐらいのところに設置した場合にも誤検出が発生しました。
これらの事から、設置に関しては周辺の無線環境について注意が必要です。 (2.4GHz以外の周波数でも干渉が起きるかもしれません。)
また、上の製作資料の構造では ドップラーセンサーとTWELITEがかなり近い位置にあるので誤検出が起きる可能性があります。 TWELITEアンテナとドップラーセンサーの距離はできるだけ離し、特にドップラーセンサーのアンテナ側にTWELITEのアンテナが来ないような構造にしてください。場合によってはケースのサイズを変更するなどして下さい。
<追記終わり>
蓄電池はエネループは高いので富士通製を使ってみました。
MONO TWELITEはコンパクトなので基板アンテナの付いたTWELITE UARTを使いました。
ただ送信距離に不安がある方はダイポールアンテナなどを使った方がよいと思います。
センサー用の3.3V RegはTWELITE経由でリモートON/OFFできるようにしてあります。
センサー回路図のAway信号はa側に接続すると「ESP32 & 2.8“ G_LCD一体型ユニット」用で、b側に接続すると「猿センサー親機」や「ワイヤレスターミナル」で受信できるようになります。
ESP32 & 2.8“ G_LCD一体型ユニット用のソフトウェア(ESP32用)は こちらからダウンロードできます。デバイスの個体識別ID(81から始まる8桁)には使用するTWELITEのものを入力してコンパイルしてください。
「SP32 & 2.8“ G_LCD一体型ユニット」と「猿センサー親機」で使う場合にはTWELITE UARTのプログラムを標準アプリに書き換えて、インタラクティブモードで子機の送信間隔(t: set mode4 sleep dur )を 10,000mSに設定します。
「ワイヤレスターミナル」で使うためにはTWELITE UARTのソフトは無線Tagアプリに書き換え、「ワイヤレスターミナル」の記事を参照して「スイッチ」検出機能子機に必要な設定をインタラクティブモードで行ってください。
なお、モード設定ピンは M1, M2, M3 は通常使用時はすべて無接続、インタラクティブモードにする時は M2 をGNDに接続するような回路に変更してください。
ソーラー電源について <2021.11.28記>
ソーラー電源ですが、11月上旬の日照条件では継続的電源供給ができませんでした。
(ドップラーセンサーは標準で60mA(1日1,440mAh)、TWELITE電流はネグってもよい程度。）
このソーラー電源の回路構成では蓄電効率が良くないのかもしれませんが回路検討の余裕がありません。
ドップラセンサーの動作が必要な時間が限られているのでしたら、電源をリモート(TWELITE経由) でON/OFFして省電する方法もあります。
それが無理でしたらより発電量を大きいパネルに変更します。（2.5W 乃至 3Wクラスが必要と思われる。）
パネルを変える場合はパネルの出力電圧に注意してください。ニッケル水素電池を充電できる出力電圧が必要で、電流制限抵抗の値もパネル特性に合わせて変更する必要があります。
やっぱり屋外使用は難しい <2023.08.01追記>
当記事をリリースした後ソーラー電源を別の用途に使っていたのでこの装置の評価は滞っていましたが、最近評価を再開してみて私の考える屋外用途には使えそうもないという結論に至りました。
その理由は上述(2023.07.30追記)したように他の無線機器の電波による干渉を受けやすい事もありますが、いちばんの理由は収納しているケースが雨で濡れると誤検出が多くなるという事です。
センサー前面を露出した状態で水がかからないようにするのは難しいので結局屋外での使用は諦めることにしました。
(このドップラーセンサーを使うためには少なくとも雨のかからない構造/使用場所、4~5Vdc/60mAの供給電源、他の無線機器からの干渉がないと言った条件が必要ということになります。)
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