Импульсно-когерентный радар A111 от шведской компании Acconeer - впечатляющие технологии будущего!

Последний год на рынке электронных компонентов громкий резонанс имеют микросхемы, использующие технологию mmWave. Пришедшая с автомобильного рынка, технология использования миллиметровых волн для определения объектов на расстоянии сейчас стала активно распространяться на массовый рынок.

Радар А111 от шведского производителя Acconeer превзошел все ожидания, завоевав в короткие сроки особое внимание потребителей.

Обзор продукта

Параметр

Описание

1

Тип датчика

A111 60 ГГц импульсный когерентный радар (SRD)

2

Размер корпуса

5.5 x 5.2 x 0.88 мм

3

Раствор луча половинной мощности (HPBW)

40 ° / 80 °

4

Внешние интерфейсы

SPI, GPIO (опционально)

5

Напряжение питания

1,8 В (один источник питания)

6

Потребляемая мощность

<1 мВт при частоте опроса 10 Гц

7

Абсолютный диапазон измерения

60–2000 мм (r = 50мм)

Импульсно-когерентный радар A111 от шведской компании Acconeer -  впечатляющие технологии будущего!

Итак, на что же способен этот радар?

1)Обнаружение объектов на расстоянии.

Технология mmWave используется в автомобильной промышленности в системах транспортной безопасности для предотвращение столкновения с препятствиями (другими автомобилями, пешеходами, сторонними объектами).

В бытовой практике датчик А111 возможно устанавливать на квадрокоптеры для определения ограничителей пространства в процессе полета.

2)Определение уровня жидкости в резервуаре.

Это применение в первую очередь будет полезно производителям различных датчиков уровня топлива. Установив радар Acconeer на крышку бака и направив луч вниз, можно определить, конкретный объем заполнения цистерны.

3)Распознавание жестов.

На коротком расстоянии радар можно использовать для распознавания жестов. Это максимально удобно для устройств с дистанционным управлением.

4)Измерение толщины и размера объектов.

На коротком расстоянии с помощью датчика А111 можно определить толщину различных объектов. Например, определяя разницу между первоначальной шириной троса и актуальными данными удобно контролировать изношенность тягового троса для лифтового или лебедочного оборудования.

5)Определение скорости движущихся поблизости объектов.

6)Определение материалов с различными диэлектрическими постоянными.

Силы «отражения» волны от металла и дерева будут различны. Таким образом, можно определять, какие объекты окружают устройство, на котором установлены датчики Acconeer .

Внутри радара установлены передающие и принимающие антенны, которые испускают высокочастотные волны частотой 60 ГГц. Функциональную схему датчика А111 смотрите на рисунке 1.

Функциональная схема датчика А111

 

Отраженные от поверхности, эти волны детектируются принимающей антенной.

Датчики Acconeer основаны на технологии импульсных когерентных радаров, которая имеет ряд преимуществ. Во-первых, она позволяет определять объекты с довольно высоким разрешением, во-вторых, потребление в энергосберегающем режиме составляет всего 0,1 мВт. Разработкой этой технологии более 10 лет занимался университет города Лунд (Швеция).

Безусловно, идея дистанционного положения объектов не является новой, однако, до нынешнего дня радары были крайне узконаправленными либо имели высокое энергопотребление.

Например, радар, основанный на эффекте Доплера, не способен измерять расстояние до статичных объектов. Обычные импульсные радары не обладают достаточной точностью для получения разрешения высокого качества и достаточной глубины. Радары, использующие, технологию частной модуляции, обязаны для своей работы поддерживать очень высокую частоту волн, что приводит к критично возрастающему потреблению.

На сегодняшний день, именно импульсно-когерентные радары, объединив в себе все лучшее от своих предшественников, представляют оптимальное решение для достижения поставленных задач.

Начнем с того, что внутри датчика Acconeer уже встроены антенны, что значительно упрощает разработку. Наличие антенн не мешает сохранять компактный размер датчика - 5,5 х 5,2 х 0,88 мм, что является важным критерием при интеграции в специализированные устройства, где размер является критическим параметром.

Также, эта модель радара не имеет встроенного навязанного контроллера и прекрасно работает с семействами Cortex M4, Cortex M7 и Raspberry PI.

Говоря о дистанционном определении объектов (рисунки 2 и 3), нельзя обойти стороной параметр точности. В случае А111 абсолютная погрешность определения объекта составляет всего ± 1мм, а относительная ± 40 мкм. Ниже приведены графики отклонения оценки расстояния для дистанции в 30 см и в 2 метра.

Графики отклонения оценки расстояния для дистанции в 30 см и в 2 метра

Также, при описании любого излучающего устройства необходимо говорить о диаграмме направленности его излучения (рисунок 4). В случае с радарами для применения в бытовом и IoT – сегментах важно выбрать золотую середину: слишком малый размах не позволит определить все искомые объекты, слишком большой размах может сбить с толку из-за дополнительного количества переотражений (например, от стенок баков в случае датчиков уровня топлива).

Acconeer A111

Стоит отметить, что в радаре реализована функция предварительного сканирования пространства. Выглядит это следующим образом: после получения команды о начале работы, датчик в течение короткого промежутка времени собирает информацию о ближайших препятствиях, после чего во время работы сообщает об изменениях в пространстве. Таким образом, это позволяет измерять уровень жидкости в баке, а не расстояние до его стенок.

Помимо определения расстояния до объекта датчик на основе импульсно-когерентного радара способен определять материал объектов. Дело в том, что сигнал, принимаемый Rx – антенной, имеет два параметра: расстояние до объекта и «силу отражения», по которой можно судить о материале, из которого состоит объект. Например, сигнал от метала исходит с другой амплитудой, чем от человека. Также, отличия заметны в отображении амплитуды сигналов воды и сухого материала. Таким образом, можно классифицировать объекты и разделять их на категории (3D – модель представлена на рисунке 5).

Acconeer A111

Наглядный пример использование датчиков Acconeer в роботах – пылесосах, где, с одной стороны, устройству необходимо объезжать мебель и другие препятствия, с другой стороны – избегать жидкостей на полу, чтобы не допустить их дальнейшего распространения по всей площади. Также, полезно понимать, на каком покрытие (паркет, ковер, плитка.) функционирует робот - пылесос, чтобы автоматически регулировать режим чистки.

Датчики Acconeer, расположенные рядом, не мешают работе друг друга. Более того, комбинирование датчиков позволяет расширить стандартный функционал, запуская эффект синергии.

  • Один датчик А111 способен измерять расстояние до объекта, его скорость, определять материал, из которого изготовлен объект, пространственное положение нескольких объектов, находящихся в одной плоскости;
  • Два датчика совместно определяют положение объекта в 2-х измерениях;
  • Три датчика, функционирующие одновременно, определяют положение нескольких объектов в 2-х измерениях или одного объекта в 3-х измерениях;
  • Четыре датчика А111 способны полностью описать положение нескольких объектов во всех 3-х измерениях.

Отдельно, стоит заметить, что, несмотря на полноценность готового трансивера (антенны уже встроены в корпус), рабочую дистанцию можно увеличить до 15-20 м, использовав дополнительную коническую антенну. При этом, говоря о производстве конечного изделия, необходимо обратить внимание на высокую «робастность» технологии импульсно – когерентного радара и его способность работать в практически любых погодных условиях, будь то дождь, снег или пыль. Говоря о конечной разработке, герметичность изделия можно обеспечивать при помощи стекла (сквозь него датчик тоже работает с легкостью).

Таким образом, российский рынок электроники получает революционную новую технологию, которая способна вывести уровень отечественных разработок на более высокий уровень.

Датчики компании Acconeer открывают впечатляющие возможности для детектирования окружающей обстановки, становясь, по сути «шестым чувством» в мире «Интернета вещей».

По всем интересующим вопросам обращайтесь к менеджерам компании Сканти по телефонам, а также почте Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., мы будем рады Вам помочь!

Источник: https://www.acconeer.com/products

Научно-публицистическая статья Дмитрия Козлова, журнал «Сканти Навигатор в мире электронных компонентов», старший бренд-менеджер компании Сканти.

Оставить заявку