先看看故障視頻
雷達感應經常出現4種問題
1、常亮不變暗(裝置始終處于觸發狀态)
2、常暗不感應(裝置無法觸發)
3、感應距離偏短,人走到燈下才變亮
4、鄰燈互幹擾閃動或者一路燈幹擾另一路造成片區互閃
原因分析
1、“常亮不變暗”一般是因為感應裝置始終處于觸發狀态,燈具常亮
2、“常暗不感應”一般是因為感應裝置無法觸發,而造成不變化。
3、“人走到燈下才變亮”這是因為感應器靈敏度低造成
4、“幹擾互閃”這是因為感應器靈敏太高,穩定性差而造成相鄰區域的燈幹擾
深度解剖
看看雷達感應器工作原理
雷達感應模塊的電路原理圖
簡單地說,它是由集電極外PCB兩層銅箔間的電容、三極管内阻、寄生電容等構成RC震蕩電路(高頻三極管的PCB背面,一定要有敷銅屏蔽,以屏蔽幹擾),該震蕩電路震蕩産生高頻信号,經過三極管放大,再經過圍繞PCB三邊的天線發射出去。
發射的2.4-3.2GHz的微波信号如果遇到移動物體,則反射波相對發射波就會有相位變化,回型天線接收到反射信号,反射波與發射信号的相位移頻就會以3-20MHz左右的低頻輸出(電路圖右側,SING OUT P4),該信号再由後級運放放大,從而得到了足夠的驅動電壓,我們可以驅動繼電器,再由繼電器控制燈光或者其他元器件。
PCB設計要點
I、回型天線:
發射極外的回型天線用來接收反射回來的信号,為了使反射信号有效地穿過回型天線,回型天線的後面不要覆銅。另外,回型天線隻需要一個正弦波形就可以。可以通過适當加寬回型天線線寬、加大波形幅度,并且在線上密布過孔來提高感應信号強度和靈敏度(注意:PCB三邊和回型天線上的過孔一定要滿鍍錫或者鍍化學金,以加強發射接收信号的強度)
II、基極外去耦合銅箔天線:
基極B外那個長方形天線(基極與R3之間的矩形銅箔天線)用作與其背面的PCB覆銅闆形成的電容退耦合。該去耦尺寸太小,則退耦沒做好,感應距離很差并不穩定,如果尺寸過大,又會持續輸出感應信号,一般24*33mm的天線闆的去耦合天線尺寸在3*8mm,如果天線尺寸大于或者小于24*33mm,則該去耦天線同比例增加或者縮小面積。這個去耦天線的形狀還與感應方向性(水平還是垂直)有關系,設計成長條形狀,則是垂直于PCB闆的感應距離近,水平于PCB方向的感應距離遠。如果想水平與垂直的感應距離相等,則可以設計成方形的,但是面積不要變。
發射頻率
RC振蕩電路的頻率f=1/2πRC
公式中的R是原理圖中三極管的輸入阻抗;C是PCB上三極管集電極基極引線正反面銅箔之間的電容以及三極管寄生電容組成的總電容。
該電容量公式為C=εS/d,式中ε為介質(在這裡就是指的PCB闆材的介電常數),S為PCB極闆面積,d為極闆間距也就是PCB厚度。
參考雷達模塊的實物圖,你會發現天線對電源之間有4個電容,這四個電容主要是對與發射頻率相同、從電源串擾進來的其它信号與WIFI信号的屏蔽濾波之用。
影響感應距離的幾個主要因素:
A .發射天線闆的尺寸,該尺寸越大,天線越長,則感應距離越遠,這裡需要注意,圍繞天線闆3邊,是用于将本振頻率信号發射出去的發射天線,天線闆尺寸越大,天線越長,則發射信号越強,發射距離越遠,感應距離也就越遠,但是,這個發射天線不能形成四邊閉環。
B .高頻三極管的特征頻率越高,其高頻增益越大,感應距離也就越遠。一般會選用例如BFS520-SOT323-N2t與PRF947-SOT323-7N等fT為9GHz的高頻三極管, BFR370F、BFR360F、BFG340F等fT為12GHz的高頻三極管,在高頻三極管的背面要敷設覆銅闆,擋住背面進來的反射波,提高三極管的抗幹擾能力。
C.後級運放的放大倍數适當提高,其對輸出的移頻信号放大的幅度也會相應增大。
D.發射頻率最好在标準規範的2.4GHz。高頻三極管的增益會随着頻率的增大而降低降低,頻點太高,發射信号功率降低、接收靈敏度也降低。
如果調試得當,使用fT為9GHz的高頻三極管的,天線闆尺寸在20*30mm左右時,感應距離會在3-5米。天線尺寸在30*40mm左右,感應距離會到8-10米。天線尺寸到40*50mm最遠感應距離會達到20米左右。如果你想在此基礎上降低感應距離,可以調整降低後面放大闆上的運算放大器的增益,或者改變輸入的驅動電平,來滿足不同感應距離的要求。
感應故障調試要點
1、發射頻率過低(低于2.4GHz),抗幹擾能力就差,反射能力差,感應距離會時遠時近,産生誤報。可以調節發射信号震蕩電路集電極與基極外銅箔面積和接收信号電路或者PCB的闆材厚度,提高發射頻率。
2. 感應距離近:發射天線太短、線寬太窄、過孔沒有金屬化,接收天線尺寸小,其相應的發射信号強度和接收靈敏度就低,感應距離就近。
3. 振蕩電路中的阻容器件的均勻性、一緻性、溫度穩定性要好一些,應使用優質的溫飄小的精密電阻、電容。
4. 不感應故障的可能原因:
A.振蕩電路未起振:調整震蕩電路,滿足起振條件。
B.高頻三極管的fT太低:至少要使用fT大于9GHz的高頻三極管。
C.天線闆尺寸太小,天線太短,發射信号太弱。
D.三極管的偏置電路有問題,進入截止區或者飽和區。
總之,一個高品質感應器,應該是設計合理、用料考究、做工優良、調試精細而市場上低價感應器材料、做工、調試都做的很差,這樣會造成感應器出現上面4種可能故障題
在上面文章中分析出感應燈的靈敏度和穩定性與産品有重大關系4個方面:感應燈設計合理、用料考究、做工優良、調試精細。
即使品質優良感應燈能有很好的穩定性和靈敏度,但是在實踐過程中,感應器的感應距離偏差比較大,一般感應距離(懸挂情況下)3--8米或者10米,一緻性的問題是大面積安裝應用場景存在的一個關鍵問題。實踐中降低靈敏度可以獲得一緻性改善,但這又影響了感應距離的遠近。另外地下車庫環境中有很多金屬管道,如果雷達燈管懸挂在金屬管道附近或者上面,那麼金屬管道會對雷達進行反射,從而影響感應燈的靈敏度,有可能出現車到燈下燈才亮
也許靠單獨改善感應器的一緻性來提供照明體驗,是很難的辦到事情。
既然單燈自控思維難度大,那麼鄰近燈協同照明方案走進了我們視野。,我們開發了有線連接的智能感應燈,我們在實驗室裡測試有線連接的感應燈,可以實現燈光牽手,如下圖
有線聯控感應燈測試
有線聯控的感應燈管雖然能實現很好的照明效果,但是在項目安裝過程中難度很大,不利于技術的推廣,無線網聯成為了目前唯一發展方向!
經過1年多的開發,LEDPOP的物聯網感應照明燈管測試成功,能實現一觸全亮的燈光牽手效果。
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