Radar Doppler – Sensor de Movimento via Microondas

O Radar Doppler Sensor de Movimento é um produto desenvolvido com o objetivo de romper as barreiras que tínhamos normalmente com os demais modelos como o Sensor PIR que...

O Radar Doppler Sensor de Movimento é um produto desenvolvido com o objetivo de romper as barreiras que tínhamos normalmente com os demais modelos como o Sensor PIR que detecta apenas o movimento de objetos com certa quantidade de calor.

Projeto Sensor de Movimento

Projeto Sensor de Movimento

Normalmente quando pensamos em projetos com sensor de movimento o primeiro produto que vem nossas mentes é o Sensor PIR HC-SR501, muito útil para identificar o movimento através de ondas de luz infravermelha de humanos e animais, principalmente.

Esta limitação, muitas vezes desconhecida pode impedir alguns projetos ou até mesmo acabar limitando os mesmos de acordo com as suas necessidades específicas, e é pensando nisso que devemos procurar recursos alternativos para tal tarefa, como o Radar Doppler.

 

Radar Doppler RCWL-0516

O Radar Doppler é um setor de movimento que ao contrário do PIR envia constantemente microondas em torno dele, as quais são refletidas e voltam ao mesmo e se qualquer coisa se mover dentro da faixa causará uma distorção na onda / frequência conhecido como Efeito Doppler.

Radar Doppler – Sensor de Movimento

Radar Doppler – Sensor de Movimento

Facilmente usado em conjunto com diversos microcontroladores, o Sensor de Movimento Radar Doppler RCWL-0516 é bastante utilizado em diversos projetos. Outro fator que aumenta ainda mais a sua aplicação é o fato de que se necessário, o mesmo pode ser utilizado diretamente em relés e dispositivos sonoros e luminosos sem a necessidade de um controlador.

 

O que é o Efeito Doppler?

O Efeito Doppler é causado pela mudança da frequência de uma onda em relação a um observador, onde a fonte sonora estacionária produz ondas sonoras a uma frequência constante. Através do efeito as ondas se propagam simetricamente para longe da fonte em velocidade constante.

O exemplo mais comum de percepção do Efeito Doppler acontece quando ouvimos um carro de ambulância ao se mover, uma vez que a percepção auditiva da sirene se altera de acordo com a distância em que o corpo se põe do observador.

 

O sistema de funcionamento do Radar Doppler emite microondas e analisa a resposta refletida para verificar se há alteração ou não, assim ele pode detectar objetos em movimento através de paredes em uma faixa máxima (sem obstáculos) de até 7 metros.

 

Pinout Radar Doppler

Uma vez que pode ser utilizado com ou sem microcontrolador, o Radar Doppler possui um sistema de alimentação mais amplo que possibilita maior adaptação aos diversos projetos e tudo isto sem nem mesmo a necessidade de uma placa de circuito impresso ou protoboar.

Segue esquema simplificado dos pinos com observações e funções:

Pinout Radar Doppler

Pinout Radar Doppler

Com pinos de entrada e saída para todas as suas funções, o Radar Doppler conta com uma exclusiva entrada para fonte de alimentação que pode variar de 4 a 28V e um saída para alimentação convertida em 3,3V, fator o qual facilita o acionamento de dispositivos internos como relés e afins.

O sinal de comunicação TTL é dado através do pino OUT, o qual fornece um sinal de 3,3V quando em HIGH e 0V quando em LOW, esta informação pode ser utilizada tanto para o monitoramento de microcontroladores quanto para o acionamento direto de módulos relés, por exemplo.

Além dos recursos via pino de controle direto, o Radas Doppler Sensor de Movimento possui alguns recursos adicionais que auxiliam na utilização do mesmo. Estas funções normalmente são associadas a componentes adicionais, dentre estas podemos destacar:

Pinos de controle e configuração

Pinos de controle e configuração

C-TM: Através destes terminais é possível adicionar um capacitor que proporcionará um tempo de disparo mais demorado para verificação. Normalmente o tempo padrão de disparo é de 2 segundos

R-GN: Adicionando um resistor nestes terminais é possível reduzir a distância de detecção que normalmente é de 7 metros. Ao incluir um resistor de 1M, por exemplo, a distância de detecção diminui para aproximadamente 5 metros (distância mínima).

R-CDS: Utilizado quando existe um sensor LDR associado ao módulo, este pino altera o limite de detecção de acordo com a necessidade do projeto. Para LDR de 5mm, por exemplo, os resistores da faixa de 47 a 100K são os mais indicados.

 

Relação entre Radar Doppler e Sensor LDR

Já vimos em diversos itens anteriormente a citação de utilização do Sensor LDR de Luminosidade, mas afinal de contas para que ele realmente serve?

Radar Doppler de movimento + Sensor LDR

Radar Doppler de movimento + Sensor LDR

Este tipo de sensor está normalmente instalado em sistemas de controle de circulação de pessoas, por exemplo, onde o Radar Doppler verifica se há presença de pessoas no local e envia o sinal para acionar lâmpada, em corredores e demais locais necessários.

Neste caso mencionado acima, se incluirmos um Sensor LDR, ele será responsável por verificar se há luz no ambiente ou não e consequentemente, ligar a lâmpada apenas quando for escuro, economizando energia e eliminando novamente a necessidade de um microcontrolador para o projeto.

ATENÇÃO: Caso opte pela utilização de LDR, a tensão de saída no pino OUT diminuirá para um valor aproximado de 1,3V e o recomendado é a inclusão de um resistor de 10K no pino R-CDS para estabilizar nos 3,3V aproximadamente recomendado para leitura.

 

Produtos Utilizados no Projeto

Placa Uno R3 Arduino + Cabo USB;

Radar Doppler RCWL-0516 / Sensor de Movimento por Microondas;

Módulo Relé 5V 10A 1 Canal com Optoacoplador;

Mix de Jumpers Premium Sortidos 20cm;

LED Verde 5mm Difuso;

Resistor 330R 1/4W;

Adaptador Fêmea com Bornes para plug P4 (2,1×5,5mm);

Fonte de Alimentação Chaveada 5VDC 1A.

 

Esquema de Ligação do Radar Doppler Sensor de Movimento

Como já mencionamos anteriormente, os projetos com Radar Doppler podem ser desenvolvidos tanto com microcontroladores quanto sem, por isto iremos trabalhar estas duas possibilidades.

O esquema de ligação mais simplificado é o sem o microcontrolador e para este iremos precisar apenas do Radar Doppler, o Módulo Relé e a fonte de alimentação 5V junto do Adaptador P4 para utilizarmos jumpers para alimentar o projeto.

O esquema elétrico de ligação você confere abaixo:

Esquema Elétrico do Projeto Sensor de Movimento sem Arduino

Esquema Elétrico do Projeto Sensor de Movimento sem Arduino

Este esquema de ligação parece mais simplificado, porém vale ressaltar que ele possui um funcionamento mais limitado, uma vez que o acionamento do relé só irá se manter ativado quando estiver movimento contínuo, sem delay adicional, por exemplo.

A vantagem de incluirmos um Arduino ao nosso projeto é exatamente a possibilidade de regularmos tempos de acionamento aos relés que podem estar associados, por exemplo, à lâmpadas e dispositivos de efeitos sonoros.

O esquema de ligação com Arduino é um pouco mais complexo, porém não possui nenhum segredo e o nível de complexidade é extremamente pequeno, o LED e o resistor são elementos opcionais, porém são extremamente úteis por possibilitar um elementos visual de teste para os primeiros passos com o projeto e sua compreensão.

O esquema elétrico de ligação você confere abaixo:

Esquema Elétrico do Projeto Sensor de Movimento com Arduino

Esquema Elétrico do Projeto Sensor de Movimento com Arduino

Se ficar dúvida quanto à qual o melhor projeto a ser utilizado, digo que o priemiro modelo sem microcontrolador é mais um projeto teste, para proporcionar o primeiro contato com o sensor e suas funções.

O real projeto indicado para trabalhar com todas as funções do sensor é o que utiliza o Arduino, com ele poderemos trabalhar todos os nossos conceitos e todos os nossos conhecimentos à cerca da eletrônica e da robótica.

OBSERVAÇÃO: O Radar Doppler deve ser instalado a um centímetro de qualquer superfície, além de não poder ser instalado próximo de superfícies metálicas, como chapas de metal que podem interromper o sinal.

 

Código de Funcionamento do Radar Doppler

O código de funcionamento do nosso projeto de Sensor de Movimento com Radar Doppler é extremamente simples, todas as variáveis utilizadas são bastante conhecidas até por quem trabalha a pouco tempo com o microcontrolador Arduino e a sua respectiva linguagem de programação.

O código como dito não possui segredos de funcionamento, todos os comandos são conhecidos e simples, não existem comandos complexos e tão pouco é necessária a inclusão de bibliotecas.

 

Conclusão

O Radar Doppler é um excelente sistema de monitoramento para movimento que se destaca por verificar não apenas o movimento de pessoas, mas também de qualquer objeto através das microondas. A tecnologia utilizada é de qualidade e o resultado é bastante sensível, é ideal para instalação em sistemas de controle de luz, como em corredores e locais de acesso.

Mesmo que o módulo pareça simples e de fácil programação, alguns fatores podem auxiliar na complicação de testes do mesmo, vale lembrar que este sensor é bastante preciso, então detecta movimento em longas distâncias, além de conseguir realizar verificações entre paredes.

A tecnologia Doppler é amplamente utilizada e vem conquistando cada vez mais seu território nas mais diversificadas áreas como medicina, segurança e automação, hoje é utilizada desde sensores de movimento até equipamentos hospitalares para exames e diagnósticos.

Você já fez algum projeto com este sensor ou quer compartilhar as suas experiências com o mesmo, deixe seu recado através dos comentários.

Até a próxima pessoal!

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Arduino

Mecânico de Manutenção com Experiência em Sistemas Embarcados, Automação e Desenvolvimento de Projetos; Graduado nos Cursos de Matemática - URI e Física - UFFS.
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