Grove-Doppler-Radar

¿Cómo construirías un sistema que pudiera calcular la distancia hacia un objeto o detectar si hay movimiento presente? Normalmente usarías un sensor ultrasónico o LiDAR para la medición de distancia y un sensor de movimiento PIR para la detección de movimiento. ¿Y si te dijéramos que hay un módulo todo en uno que puede realizar todas estas funciones con mayor precisión y también funciones como la detección de velocidad de objetos en movimiento y la detección de ángulo de objetos? ¿Lo creerías? Estábamos cansados de usar estos módulos tradicionales para aplicaciones de detección de movimiento y queríamos ofrecerte una mejor solución, integrando nuevas tecnologías. Pues bien… Por primera vez en la historia de Grove, ¡estamos muy emocionados de traerte un módulo Grove basado en tecnología de radar!

Este es el Grove – Doppler Radar.

El Grove – Doppler Radar está basado en el BGT24LTR11 Silicon Germanium MMIC, que es un transceptor de radar de 24GHz. Está controlado por un MCU XMC1302 basado en Arm® Cortex®-M0. Viene en un paquete compacto y funciona con un consumo de energía muy bajo, proporcionando mediciones de alta precisión. La alta frecuencia de este módulo permite una gran penetración a través de objetos y, por lo tanto, este módulo no necesita estar expuesto al exterior al desplegarlo, sino que puede colocarse detrás de un objeto. Esto, a su vez, es extremadamente útil en sistemas de seguridad. Además, puede operar en condiciones climáticas adversas como altas temperaturas, polvo y lluvia.

Características

• El primer sensor basado en radar de la familia Grove
• Tamaño compacto para un fácil despliegue
• Diseño ligero, adecuado para aplicaciones en UAV
• Bajo consumo de energía para un uso prolongado
• MMIC transceptor de 24GHz para mediciones de alta precisión
• Respuesta rápida mediante ondas electromagnéticas
• Protección ESD para evitar fallos del sistema causados por descargas ESD
• Alta penetración que permite desplegarlo detrás de un objeto
• Mantiene la operación en condiciones climáticas adversas (temperatura, luz, polvo, lluvia)

Especificaciones

Elemento	Valor
MMIC	BGT24LTR11
MCU	XMC1302 Arm® Cortex®-M0
Frecuencia de transmisión	Mín: 24GHz
Típica	21.125GHz
Máx	24.25GHz
Potencia de salida (EIRP)	7dBm @ 25°C
Tiempo de actualización	300ms
Interfaz de comunicación	UART (115200)
Distancia de detección	10m @ 0dBsm
Campo de detección estándar	65° / horizontal (-6dB); 22° / vertical (-6dB)
Voltaje de alimentación	3.3-5V
Peso	5g

Aplicaciones

• Hogar inteligente
• Edificio inteligente
• Puerta automática
• Control de iluminación
• Robótica industrial
• Sistemas de alarma contra intrusos
• UAV

¿Cómo funciona la tecnología de radar Doppler en este módulo?

El radar Doppler funciona enviando un haz de ondas de radiación electromagnética desde el transmisor (antena TX), con una frecuencia precisa, hacia un objeto en movimiento. Una vez que la onda de radiación electromagnética entra en contacto con un objeto, viaja de regreso hacia el receptor (antena RX). Sin embargo, cuando la onda se refleja en el objeto en movimiento, la onda ahora tiene una frecuencia diferente en comparación con la frecuencia original que emitió. Entonces, el cambio en esta frecuencia se puede usar para calcular la velocidad del objeto en movimiento.

Plataformas compatibles

Arduino	Raspberry Pi

Primeros pasos

Materiales requeridos

Seeeduino XIAO	Grove-Doppler-Radar	Placa de expansión XIAO
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Descripción general del hardware

Descripción de los pines de los encabezados externos

Número de pin	Nombre de señal	Descripción de pin
1	DIV_OUT	Salida del divisor de frecuencia desde el BGT24LTR11
2	GND	Tierra
3	VCC_5V_EXT	Pin de alimentación de entrada externa +5.0V (máximo=5.5V)
4	VTUNE	Voltaje de sintonización de frecuencia VCO
5	IFQ_HG	Salida de señal analógica del canal Q del BGT24LTR11 - segunda etapa de ganancia
6	IFI_HG	Salida de señal analógica del canal I del BGT24LTR11 - segunda etapa de ganancia
7	PWM_OUT	GPIO configurable externamente por el usuario con CCU4
8	OUT1	Pin GPIO externo (configurable por el usuario)
9	OUT2	Pin GPIO externo (configurable por el usuario)

Conexión de hardware

tip

Conecta suavemente el cable USB y la interfaz del Doppler Radar en la interfaz de la placa de expansión Seeeduino XIAO, de lo contrario podrías dañar el puerto.

• Paso 1. Conecta el Doppler Radar a la placa de expansión Seeeduino XIAO con un cable Grove.

• Paso 2. Conecta Seeeduino XIAO al PC mediante un cable USB.

• Paso 3. Descarga el código, por favor consulta la parte de software.

• Paso 4. Ejecuta el código y el resultado se mostrará en la pantalla del Serial Monitor en tu Arduino IDE.

Software

tip

Si esta es la primera vez que trabajas con Arduino, te recomendamos encarecidamente que veas Getting Started with Arduino antes de comenzar.

• Paso 1. Descarga el código de demostración.

• Paso 2. Copia el archivo completo Seeed_Arduino_DopplerRadar y pégalo en la carpeta de librerías de tu Arduino IDE.

• Paso 3. Abre el archivo BGT24LTR11_DETECTION_TARGET con tu Arduino IDE.

• Paso 4. Carga la demostración. Si no sabes cómo cargar el código, por favor revisa How to upload code.

Código de software

#include "GBT24LTR11.h"

#ifdef __AVR__
    #include <SoftwareSerial.h>
    SoftwareSerial SSerial(2, 3); // RX, TX
    #define COMSerial SSerial
    #define ShowSerial Serial

    GBT24LTR11<SoftwareSerial> GBT;
#endif

#ifdef ARDUINO_SAMD_VARIANT_COMPLIANCE
    #define COMSerial Serial1
    #define ShowSerial SerialUSB

    GBT24LTR11<Uart> GBT;
#endif

#ifdef ARDUINO_ARCH_STM32F4
    #define COMSerial Serial
    #define ShowSerial SerialUSB

    GBT24LTR11<HardwareSerial> GBT;
#endif

void setup() {
    // put your setup code here, to run once:
    ShowSerial.begin(9600);
    COMSerial.begin(115200);
    GBT.init(COMSerial);
    while (!ShowSerial)
        ;
    while (!COMSerial)
        ;
    /*
        MODE 0 -->detection target mode
        MODE 1 -->I/Q ADC mode
    */
    while (!GBT.setMode(0))
        ;
}

void loop() {
    // put your main code here, to run repeatedly:
    uint16_t state = 0;
    ShowSerial.print("target speed:");
    ShowSerial.println(GBT.getSpeed());
    state = GBT.getTargetState();
    //2 --> target approach
    //1 --> target leave
    //0 --> Not Found target
    if (state == 2) {
        ShowSerial.println("target approach");
    } else if (state == 1) {
        ShowSerial.println("target leave");
    }
    delay(200);
}

success

Si todo va bien, puedes ir al Serial Monitor para ver un resultado como el siguiente:

Figura 3. Ningún objeto acercándose

Y si hay un objeto acercándose al radar o pasando cerca, el resultado cambiará como se muestra a continuación:

Figura 3. Objeto acercándose

Recursos

• [ZIP] Librería de código de demostración
• [PDF] Grove_DopplerRadar(BGT24LTR11)Radar_module_communication_protocol_v1.1.pdf

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