■ 模块简介

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今天收到了在TB购买的 微波人体感应模块 (¥8.8)，下面对它进行初步的测试。

1.模块外观

▲ 微波人体感应模块

在做完实验之后，还是忍不住将购买的该模块拆开来看一看。热风枪打不开封闭的铁壳，最后还是使用手持的乙烷喷火枪将铁壳打开。

▲ 加热拆卸开后的传感器内部电路部分 ▲ 放大后的电路板部分 ▲ 微波管局部 ▲ 扑朔迷离的内部引线 ▲ 扑朔迷离的内部引线

2.基本参数

3.对外引脚和基本应用

▲ 典型应用电路

 

01初步测试

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1.基本的电信号

施加5.5VDCV，耗电量 34mA。

使用示波器从输出引脚中间点测量。输出的信号电压基本上是0V。

能够观察到的电压信号非常微弱。

2.运动信号检测

手在传感器前前后运动，输出的电压波形。

(1) 在微波传感器前后移动手臂出现的输出信号

▲ 手在传感器前后运动出现的波形

(2) 在微波传感器前后移动 出现的输出信号

▲ 传感器前运动金属

 

02分析

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微波传感器的频率: f s e n s o r = 24 × 1 0 9 H z f_{sensor} = 24 \times 10^9 Hz fsensor​=24×109Hz 。 波长为： λ s e n s o r = c f s e n s o r = 299792458 24 × 1 0 9 = 12.5 m m \lambda _{sensor} = {c \over {f_{sensor} }} = {{299792458} \over {24 \times 10^9 }} = 12.5mm λsensor​=fsensor​c​=24×109299792458​=12.5mm

上面信号的频率与微波传感器移动的速度之间的关系：
f o u t = v ( m / s ) 0.01249 H z f_{out} = {{v\left( {m/s} \right)} \over {0.01249}}\,\,Hz fout​=0.01249v(m/s)​Hz

下面是手持传感器面对一块金属板前后运动所引起的输出信号的变化。

▲ 传感器面对金属板移动式输出的信号

 

03使用步进电机测量

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使用 单轴步进驱动模块SH-20403 带动微波传感器上下运动。单轴的底盘正好是金属（铝）板，作为微波的反射面。

 

1.长距离运动

运动80000，移动距离大约L=8厘米，对应得到采集后的波形如下。

▲ 测量微博模块输出波形

采集到了大约N=13个周期。那么对应的一个周期对应的移动距离为：

2.移动短距离

使用lscm8mf运动15000，采集300个输出电压数据，对应的数据变化如下。

▲ 模块输出电压随着移动距离变化而变化

3.移动长距离

移动90000，采集450点。电压变化曲线为：

▲ 微波模块输出电压随着距离变化

移动距离 L = 90 m m L = 90mm L=90mm，波形变化次数N = 14.2。变化距离周期为：
λ m o v e = L N = 90 14.2 = 6.34 m m \lambda _{move} = {L \over N} = {{90} \over {14.2}} = 6.34mm λmove​=NL​=14.290​=6.34mm

请注意，这个距离与24GHz微波波长之间的关系： λ m o v e = 1 2 λ 24 G H z \lambda _{move} = {1 \over 2}\lambda _{24GHz} λmove​=21​λ24GHz​

 

※ 结论

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通过简单的实验，可以得到如下结论：

• 传感器的工作电压5.5V，消耗电流34mA；
• 对于前方（10厘米之内）的金属的前后运动出现明显的输出电压波动；
• 对于非金属物体检测输出信号变化弱，对于金属输出信号变化强；
• 信号变化周期等于微波波长之间的关系是一半的关系。

存在的问题：
（1）传感器手册给出该传感器检测距离为15米，但是实际观察到的现象仅在10厘米之内​；
（2）使用步进电机带动传感器移动，输出电压信号随着距离的变化与​微博传感器发送的微波脉冲波形之间是什么关系？