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【实践经验】雷达感应灯灵敏度与照明体验1

 

雷达感应经常出现4种问题


1、常亮不变暗(装置始终处于触发状态)

2、常暗不感应(装置无法触发)

3、感应距离偏短,人走到灯下才变亮

4、邻灯互干扰闪动或者一路灯干扰另一路造成片区互闪

 

 

 


原因分析


 1、“常亮不变暗”一般是因为感应装置始终处于触发状态,灯具常亮

 2、“常暗不感应”一般是因为感应装置无法触发,而造成不变化。

 3、“人走到灯下才变亮”这是因为感应器灵敏度低造成

 4、“干扰互闪”这是因为感应器灵敏太高,稳定性差而造成相邻区域的灯干扰


深度解剖


看看雷达感应器工作原理

 

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雷达感应模块的电路原理图

 

简单地说,它是由集电极外PCB两层铜箔间的电容、三极管内阻、寄生电容等构成RC震荡电路(高频三极管的PCB背面,一定要有敷铜屏蔽,以屏蔽干扰),该震荡电路震荡产生高频信号,经过三极管放大,再经过围绕PCB三边的天线发射出去。

发射的2.4-3.2GHz的微波信号如果遇到移动物体,则反射波相对发射波就会有相位变化,回型天线接收到反射信号,反射波与发射信号的相位移频就会以3-20MHz左右的低频输出(电路图右侧,SING OUT P4),该信号再由后级运放放大,从而得到了足够的驱动电压,我们可以驱动继电器,再由继电器控制灯光或者其他元器件。

 PCB设计要点

I、回型天线:


 

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发射极外的回型天线用来接收反射回来的信号,为了使反射信号有效地穿过回型天线,回型天线的后面不要覆铜。另外,回型天线只需要一个正弦波形就可以。可以通过适当加宽回型天线线宽、加大波形幅度,并且在线上密布过孔来提高感应信号强度和灵敏度(注意:PCB三边和回型天线上的过孔一定要满镀锡或者镀化学金,以加强发射接收信号的强度)


II、基极外去耦合铜箔天线:


 

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基极B外那个长方形天线(基极与R3之间的矩形铜箔天线)用作与其背面的PCB覆铜板形成的电容退耦合。该去耦尺寸太小,则退耦没做好,感应距离很差并不稳定,如果尺寸过大,又会持续输出感应信号,一般24*33mm的天线板的去耦合天线尺寸在3*8mm,如果天线尺寸大于或者小于24*33mm,则该去耦天线同比例增加或者缩小面积。这个去耦天线的形状还与感应方向性(水平还是垂直)有关系,设计成长条形状,则是垂直于PCB板的感应距离近,水平于PCB方向的感应距离远。如果想水平与垂直的感应距离相等,则可以设计成方形的,但是面积不要变。


 

发射频率

RC振荡电路的频率f=1/2πRC

公式中的R是原理图中三极管的输入阻抗;C是PCB上三极管集电极基极引线正反面铜箔之间的电容以及三极管寄生电容组成的总电容。

该电容量公式为C=εS/d,式中ε为介质(在这里就是指的PCB板材的介电常数),S为PCB极板面积,d为极板间距也就是PCB厚度。

参考雷达模块的实物图,你会发现天线对电源之间有4个电容,这四个电容主要是对与发射频率相同、从电源串扰进来的其它信号与WIFI信号的屏蔽滤波之用。


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影响感应距离的几个主要因素:


A .发射天线板的尺寸,该尺寸越大,天线越长,则感应距离越远,这里需要注意,围绕天线板3边,是用于将本振频率信号发射出去的发射天线,天线板尺寸越大,天线越长,则发射信号越强,发射距离越远,感应距离也就越远,但是,这个发射天线不能形成四边闭环。

     

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B .高频三极管的特征频率越高,其高频增益越大,感应距离也就越远。一般会选用例如BFS520-SOT323-N2t与PRF947-SOT323-7N等fT为9GHz的高频三极管, BFR370F、BFR360F、BFG340F等fT为12GHz的高频三极管,在高频三极管的背面要敷设覆铜板,挡住背面进来的反射波,提高三极管的抗干扰能力。

     

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C.后级运放的放大倍数适当提高,其对输出的移频信号放大的幅度也会相应增大。

D.发射频率最好在标准规范的2.4GHz。高频三极管的增益会随着频率的增大而降低降低,频点太高,发射信号功率降低、接收灵敏度也降低。

如果调试得当,使用fT为9GHz的高频三极管的,天线板尺寸在20*30mm左右时,感应距离会在3-5米。天线尺寸在30*40mm左右,感应距离会到8-10米。天线尺寸到40*50mm最远感应距离会达到20米左右。如果你想在此基础上降低感应距离,可以调整降低后面放大板上的运算放大器的增益,或者改变输入的驱动电平,来满足不同感应距离的要求。 


感应故障调试要点


1、发射频率过低(低于2.4GHz),抗干扰能力就差,反射能力差,感应距离会时远时近,产生误报。可以调节发射信号震荡电路集电极与基极外铜箔面积和接收信号电路或者PCB的板材厚度,提高发射频率。

2. 感应距离近:发射天线太短、线宽太窄、过孔没有金属化,接收天线尺寸小,其相应的发射信号强度和接收灵敏度就低,感应距离就近。 

3. 振荡电路中的阻容器件的均匀性、一致性、温度稳定性要好一些,应使用优质的温飘小的精密电阻、电容。 

4. 不感应故障的可能原因:

A.振荡电路未起振:调整震荡电路,满足起振条件。

B.高频三极管的fT太低:至少要使用fT大于9GHz的高频三极管。

C.天线板尺寸太小,天线太短,发射信号太弱。

D.三极管的偏置电路有问题,进入截止区或者饱和区。 

                

 

总之,一个高品质感应器,应该是设计合理、用料考究、做工优良、调试精细而市场上低价感应器材料、做工、调试都做的很差,这样会造成感应器出现上面4种可能故障题

 

 

 


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