Po co LoRa w czujniku ruchu
Większość domowych systemów wykrywania obecności opiera się na Wi-Fi albo Bluetooth. Bluetooth działa na 10–30 metrów, Wi-Fi zwykle na 50–100 metrów, a w wielu miejscach, które warto mieć pod nadzorem, internetu nie ma wcale: na polach, w odległych magazynach, na placach budowy czy w górach. Ciągnięcie tam kabli jest drogie, a bywa po prostu niemożliwe.
LoRa to modulacja radiowa zaprojektowana do przesyłania niewielkich porcji danych na duże odległości przy bardzo małym poborze mocy. Zasięg liczony jest w kilometrach, więc czujnik może stać daleko od miejsca, w którym ktoś odczytuje jego wskazania.
Radar zamiast czujnika PIR
Za wykrywanie odpowiada RD-03D, moduł radaru pracującego na falach milimetrowych (mmWave). W odróżnieniu od popularnych czujników PIR nie reaguje na ciepło ani światło, tylko wysyła fale radiowe i analizuje ich odbicia. Dzięki temu:
- śledzi do trzech poruszających się osób jednocześnie,
- działa w całkowitej ciemności i we mgle,
- „widzi” przez wiele materiałów niemetalicznych: karton, plastik, płytę pilśniową, szkło, zasłony, a nawet drewno,
- wychwytuje bardzo drobne ruchy, więc wykrywa także osobę stojącą, siedzącą lub czołgającą się.
Dla każdego celu radar podaje położenie w osiach X i Y, odległość, kąt oraz prędkość.
Budowa: nadajnik i odbiornik
Układ składa się z dwóch płytek TTGO LoRa32, czyli ESP32 z wbudowanym radiem LoRa i wyświetlaczem OLED. Taki wybór ogranicza liczbę dodatkowych elementów do minimum.
Nadajnik to płytka z podłączonym radarem. Potrzebne są trzy przewody: zasilanie 5 V, masa oraz linia TX radaru doprowadzona do pinu GPIO 16 płytki.
Odbiornik to sama płytka, bez żadnych połączeń. Opcjonalnie można dołożyć brzęczyk, który odezwie się po wykryciu ruchu.
Oba programy wgrywa się z Arduino IDE po zainstalowaniu wymaganych bibliotek z menedżera bibliotek.
Zasilanie w terenie
Nadajnik ma pracować tam, gdzie nie ma gniazdka. W pokazanym egzemplarzu zasila go pakiet litowo-jonowy 4S przez przetwornicę 5 V / 3 A, która przyjmuje napięcie wejściowe od 9 do 28 V. Tak szeroki zakres pozwala podłączyć również panel słoneczny. Odbiornikowi wystarcza zwykła ładowarka do telefonu.
Dwie wersje interfejsu
W pierwszej wersji odbiornik wyświetla na ekranie OLED surowe liczby: X, Y, odległość, kąt i prędkość. Są aktualizowane na bieżąco, ale przeliczanie ich w głowie na faktyczne położenie człowieka zajmuje czas. Dlatego powstała aplikacja na komputer w stylu ekranu radarowego, na której wykryta osoba jest punktem przesuwającym się wraz z jej ruchem.
Druga wersja przenosi ten sam widok radarowy bezpośrednio na wyświetlacz OLED odbiornika. Laptop przestaje być potrzebny, a odbiornik mieści się w kieszeni, co ma znaczenie przy pracy w terenie. Podgląd na komputerze nadal pozostaje dostępny.
Co warto wiedzieć przed budową
W pokazanym teście nadajnik stał tuż za drzwiami pokoju, a nie kilka kilometrów dalej. Film potwierdza więc działanie całego toru, od radaru przez LoRa do ekranu, ale nie zawiera pomiaru zasięgu łącza.
Kod obu wersji i aplikacja na komputer nie są publicznie dostępne. Udostępniono je wspierającym kanał w serwisie Patreon.
Artykuł powstał na podstawie filmu „You Can't Hide — mmWave Radar + LoRa Tracks You From Kilometers Away (No WiFi)” z kanału Electronic Clinic.
