Low Cost Mikrowellensensor ?

[Juergen Perthold]

Hallo zusammen,

für eine Kfz Alarmanlage habe ich einen sogenannten 2 Zonen
Mikrowellensensor erworben. Nachdem ich mir mal die Innereien des
Gerätes angeschaut habe frage ich mich, ob Mikrowellentechnik wirklich
so einfach sein kann wie im vorliegenden Fall. Statt High-Tech besteht
das Sensormodul aus einer doppelseitigen Platine die eine beidseitig
aufgebrachte Antennenstruktur als Leiterbahn enthält. Zugegeben
scheint die Struktur etwas kompliziert zu sein, weil es sich nicht um
einfache gerade Strukturen handelt, sondern 2 Teilstücke sorgsam
gebogen auf der Platine geführt werden. Die Schaltung besteht aus uC,
einem Transistor, einem Haufen Kondensatoren, Widerständen, zwei
weiteren ICs und einer Art Abstimmpoti an der Antennenstruktur. Mitten
in der Antenne befindet sich noch ein 3poliger SMD-Transistor oder
evtl. auch SMD-Diode.
Handelt es sich bei dem beschriebenen Modul wirklich um einen
Mikrowellensensor, der einerseits Mikrowellenstrahlung erzeugt, um das
reflektierte Signal andererseits zur Bewegungsdetektion zu empfangen ?
Eine Abschirmung mit Glas ändert zumindest nichts an der Detektion.
Bisher habe ich mir die Mikrowellentechnik immer etwas komplizierter
vorgestellt.

Danke,

Jürgen

 

[MaWin]

Juergen Perthold <jperthold@gmx.de> schrieb im Beitrag <fedb013d.0402190025.47f765da@posting.google.com>...

Handelt es sich bei dem beschriebenen Modul wirklich um einen
Mikrowellensensor

Hast du dir mal einen Mikrowellenherd von innen angesehen ?
Da ist noch nicht mal ein Transistor drin (ausser vielleicht
in der Zeitschaltuhr).

Dein Ding ist das, was draufsteht: Billig. Fehlalarme eingeschlossen.
Ich Liebe diese dumm rumhupenden Schrottmoehren in der Nachbarschaft.
Klauen sollte man die, moeglichst schnell wegklauen.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Oliver Bartels]

On 19 Feb 2004 00:25:27 -0800, jperthold@gmx.de (Juergen Perthold)
wrote:

Handelt es sich bei dem beschriebenen Modul wirklich um einen
Mikrowellensensor, der einerseits Mikrowellenstrahlung erzeugt, um das
reflektierte Signal andererseits zur Bewegungsdetektion zu empfangen ?
Eine Abschirmung mit Glas ändert zumindest nichts an der Detektion.
Bisher habe ich mir die Mikrowellentechnik immer etwas komplizierter
vorgestellt.
Diese Mikrowellentechnik ist sicher einfach und vorallem billig,

mit den von Mawin beschriebenen Konsequenzen.
Was beim WLAN die nicht mehr vorhandene Reichweite,
ist hier die Zahl der Fehlalarme. Beim KFZ ist ein
Mikrowellensensor ohne Reichweitenbegrenzung besonders
"lustig". Deshalb will man entweder FM-CW oder Ultraschall.

Aber wir wissen ja: Es muss nicht wirklich funktionieren, es muss
nur billig sein oder gut vermarktet oder beides.
You get what you pay for.

Der Aufbau dürfte die typische Gun-Diode plus ein mischendes
Element sein, detektiert wird einfach die Dopplerfrequenz als
Mischprodukt, welche niederfrequent ist.
( Da geht es schon mit dem Gesparsel (tm) los:
Mit einem I/Q Demodulator läßt sich auch die Bewegungsrichtung
feststellen, mit FMCW sogar Richtung *und* Entfernung, was die
Fehlalarme drastisch reduzieren könnte. Aber halt nur könnte,
wenn der Geiz eben nicht so geil wäre. Frequenzstabilisiert
ist vermutlich auch nix. )

Generell ist die "Platine" aber ein Mikrowellensubstrat und die
tatsächliche Konstruktion ist alles andere als trivial, z.B. sind
sowohl die Leiterbreiten wie auch der Antennenübergang etc.
nicht ganz unwichtig.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Juergen Perthold]

Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> wrote in message news:<7n9930ljcih2gqb6g6c1ao891kjk2g4u11@4ax.com>...

Diese Mikrowellentechnik ist sicher einfach und vorallem billig,
mit den von Mawin beschriebenen Konsequenzen.
Was beim WLAN die nicht mehr vorhandene Reichweite,
ist hier die Zahl der Fehlalarme. Beim KFZ ist ein
Mikrowellensensor ohne Reichweitenbegrenzung besonders
"lustig". Deshalb will man entweder FM-CW oder Ultraschall.

Naja, so schlimm ist das Teil dann auch wieder nicht. Man kann für
beide Zonen die Reichweite/Empfindlichkeit einstellen. Allerdings
scheint mir bei Mikrowellensensoren (nach dem Studium diverser
"seriöser" Hersteller von Sensoren) ein prinzipielles Problem
vorhanden zu sein, denn wie mir scheint läßt sich zwar die
Geschwindigkeit und die Richtung eines Objektes bestimmen, die
Entfernung jedoch nicht so recht. Somit ist das Ausgangssignal
abhängig von der Objektgröße und nicht von deren Entfernung. Sprich:
groß und weiter weg = klein und nahe dran. Wenn im Falle einer
Alarmanlage das Objekt (Hand,...) klein genug ist, kann auch in den
Sicherrungsbereich problemlos eingedrungen werden.

Bitte um Aufklärung falls ich falsch liegen sollte.

Schöne Grüße,

Jürgen

 

[Oliver Bartels]

On 20 Feb 2004 01:48:13 -0800, jperthold@gmx.de (Juergen Perthold)
wrote:

Naja, so schlimm ist das Teil dann auch wieder nicht. Man kann für
beide Zonen die Reichweite/Empfindlichkeit einstellen.
Man kann die Empfindlichkeit einstellen.

Die Reichweite eben nicht.

Also taugt es nicht wirklich für den gewünschten
Anwendungszweck.
Ein klarer Fall für Ruskin ...

Allerdings
scheint mir bei Mikrowellensensoren (nach dem Studium diverser
"seriöser" Hersteller von Sensoren) ein prinzipielles Problem
Die "seriösen" Hersteller liefern auch nur, was der

Markt - sprich die Kunden - verlangt: Billigschrott.

vorhanden zu sein, denn wie mir scheint läßt sich zwar die
Geschwindigkeit und die Richtung eines Objektes bestimmen, die
Entfernung jedoch nicht so recht.
Aber ganz sicher läßt sich die Entfernung bestimmen.

Nichts anderes macht ein Radargerät, und darum heißt
das Zauberwort FM-CW oder PRN-Modulation.
Es wird exakt die Entfernung und die Geschwindigkeit
ermittelt.

Der Trick bei FM-CW ist, dass der Sender gesteuert
in seiner Frequenz gewobbelt wird, typischerweise
mit einem Dreieckssignal. Da das Antwortsignal eine
gewisse Laufzeit hat, wir bei kontinuierlich steigender
Frequenz die Antwort eine negative, hingegen bei
kontinuierlich fallender Frequenz eine positive
Differenz zum Sendesignal aufweisen. Der Doppler
wirkt dagegen immer in die gleiche Richtung
(erhöhte Frequenz bei Annäherung, sinkende Frequenz
bei Entfernung des Objekts vom Sender abhängig
von der Geschwindigkeit).

Aus der Analyse der Frequenzdifferenzen läßt sich
somit eindeutig sowohl die Entfernung als auch die
Geschwindigkeit eines Objekts eindeutig bestimmen.
Macht man eine erweiterte Analyse, dann lassen sich
sogar mehrere Objekte nach Größe, Entfernung und
Geschwindigkeit analysieren, ein gutes Alarmsystem
ist somit sehr fehlalarmsicher zu konstruieren.

PRN funktioniert ähnlich, nur über eine Korrelation.

Wenn $KUNDE bereit wäre, für ein gutes Produkt in
Stückzahlen sagen wir mal 199,- ? an den Hersteller
pro Exemplar zu überweisen, so ist das alles mit einem
DSP überhaupt kein Problem.

Aber $KUNDE möchte heutzutage lieber nur so tun
als ob er bezahlt, dafür liefert $LIEFERER eben auch
nur $WARE welche so tut als ob sie funktioniert ...

Somit ist das Ausgangssignal
abhängig von der Objektgröße und nicht von deren Entfernung. Sprich:
groß und weiter weg = klein und nahe dran. Wenn im Falle einer
Alarmanlage das Objekt (Hand,...) klein genug ist, kann auch in den
Sicherrungsbereich problemlos eingedrungen werden.
Tja, exakt *das* ist das Problem der Billiglösung.

Ich frage mich nur eines: Wenn das zu sichernde
Objekt noch nicht mal einen dreistelligen Euronen-
Preis rechtfertigt, wozu bitte brauche ich dann eine
Alarmanlage ?

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Juergen Perthold]

Hallo Oliver,

Aber ganz sicher läßt sich die Entfernung bestimmen.
Nichts anderes macht ein Radargerät, und darum heißt
das Zauberwort FM-CW oder PRN-Modulation.
Es wird exakt die Entfernung und die Geschwindigkeit
ermittelt.

Danke für die Erklärung. Könntest Du mir Sensoren/Hersteller nennen,
die einen so modulierbaren Sensor anbieten ? Gibt es zu so einer FM-CW
Modulation irgendwo einen passenden Schaltplan oder zumindest weitere
Beschreibungen ?
Ich habe mal den KMY24 Sensor von Siemens/Infineon angeschaut. Dieser
Sensor ist allerdings ein Dopplersensor, der wohl nicht die gewünschte
Modulation erlaubt ?

Wäre dankbar für weitere Hilfe zu diesem Thema.

Jürgen

 

[Oliver Bartels]

On 20 Feb 2004 10:34:32 -0800, jperthold@gmx.de (Juergen Perthold)
wrote:

Danke für die Erklärung. Könntest Du mir Sensoren/Hersteller nennen,
die einen so modulierbaren Sensor anbieten ?
Z.B. M/A-COM:

http://www.macom.com/automotive/mkt_auto_sensors_short_range.jsp

Oder als Endprodukte:
- Bosch in ihrem Wallscanner:
http://www.wallscanner.de/de/start/index.htm
- Ott Hydrometry mit dem Kalesto Radarsensor für Flusspegel:
http://www.ott-hydrometry.de/deutsch/produkt/sep_produkte/kalesto/content.htm

Gibt es zu so einer FM-CW
Modulation irgendwo einen passenden Schaltplan
Read the de.sci.electronics FAQ ;-/

Der Schaltplan zum HF Teil wird Dir nicht viel nützen und
der zum Digitalteil wegen dem fehlenden DSP Programm
auch nicht ...

Der Aufwand ("know how") steckt im Detail und deshalb
ist ein Bauplan kaum frei erhältlich, wozu soll ein Anbieter
gratis seine Wettbewerber schlau machen.
Für Geizistgeilundallesfürlau schafft keiner der Entwickler,
die sich mit soetwas auskennen, das sollte sich hoffentlich
langsam rumgesprochen haben ...

Soetwas wird zumeist unmittelbar in die entsprechende
Anwendung hereindesignt, ergo sind "Module" bei
Conrad & Co eher nicht verfügbar.

oder zumindest weitere Beschreibungen ?
FM-CW ist in der Radar-Literatur absolut ein Begriff.

Siehe z.B. Klausing/Holpp.

Ich habe mal den KMY24 Sensor von Siemens/Infineon angeschaut. Dieser
Sensor ist allerdings ein Dopplersensor, der wohl nicht die gewünschte
Modulation erlaubt ?
Nein, dieser Sensor ist IMHO nicht FM modulierbar.

Er ist auch sehr einfach aufgebaut.

Es ist aber heutzutage problemlos möglich, mit relativ
"normaler" SMD Technik auf geeignetem Substrat ein
quarzgelocktes FM-CW Radar bis 24 GHz aufzubauen.
Die FM ist in dieser Technik einfach realisierbar.

Die 77GHz Long Range Technik in den Fahrzeugen ist
nicht mehr so trivial. Davon können die Dosenproduzenten
ein Lied singen, die für jedes Modul richtig ordentlich
"Asche" hinlegen, weil sie es nicht selber hinbekommen ...

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Martin Lenz]

Oliver Bartels schrieb:

Es ist aber heutzutage problemlos möglich, mit relativ
"normaler" SMD Technik auf geeignetem Substrat ein
quarzgelocktes FM-CW Radar bis 24 GHz aufzubauen.
Die FM ist in dieser Technik einfach realisierbar.

Ich habe da mal nach geeignete Trnsistoren gesucht (vor ca. 1..2Jahren),
aber alles über 16GHz war da nur als nackter Die zu bekommen
(BFI-Katalog, ich denke hauptsächlich Agilent Bauteile). Ich hatte zwar
überlegt, mit den 16GHz Verstärker Transistoren einen Oszillator für
24GHz zu probieren, aber der Bedarf ist dann doch weggefallen.

Die 77GHz Long Range Technik in den Fahrzeugen ist
nicht mehr so trivial. Davon können die Dosenproduzenten
ein Lied singen, die für jedes Modul richtig ordentlich
"Asche" hinlegen, weil sie es nicht selber hinbekommen ...

Wieso ist eigentlich 77GHz "Long Range Technik"? Bringt man da wirklich

bessere Reichweiten zusammen als bei 24GHZ?