Представляем первый обзор, подготовленный для CNX Software! На этот раз рассматривается набор mmWave сенсора обнаружения человека от Seeed Studio, использующий технологию mmWave радара. Эта технология представляет особый интерес для умного дома. Поэтому возможность обзора продукта от CNX Software была сразу принята. Набор прибыл оперативно, всего через неделю после согласования условий. Далее представлены первоначальные наблюдения о продукте и его возможностях замены существующих датчиков движения.
Распаковка набора mmWave сенсора
В коробке DHL обнаружился аккуратно упакованный в пузырчатую пленку mmWave сенсорный набор для обнаружения человека. Вместе с ним прилагался бонус: модуль MR60FDA1 60GHz mmWave Sensor – Fall Detection Module Pro. Этот модуль с более высокой частотой обладает лучшим разрешением и функцией обнаружения падений по сравнению с базовым модулем MR24HPC1 из комплекта. Однако MR24HPC1 24GHz mmWave Sensor – Human Static Presence Module Lite доступнее ($6.9) и лучше подходит для обнаружения крупных объектов, например людей. Стоит отметить, что на рынке представлены альтернативы, такие как модуль радара Socionext MN87900 с частотой 24 ГГц , специализирующийся на обнаружении людей в заданной зоне.
Сенсорный набор представляет собой прямоугольную белую пластиковую коробку с прочным корпусом. Внутри обнаружен аккуратный комплект аксессуаров: кабель USB Type-C для питания/программирования, крестовая отвертка, пакет винтов для крепления платы расширения внутри корпуса и несколько двухсторонних клейких подушек 3M для монтажа на стену. Первоначальное впечатление — мечта энтузиаста DIY с большим потенциалом. Однако возникла небольшая сложность: прилагаемая отвертка не подошла для снятия заглушки отверстий под винты. Проблема была решена сменой инструмента. После вскрытия коробки впечатление сменилось интересом при осмотре компонентов.
В качестве процессора к базовой плате припаяна плата Xiao ESP32-C3 . Модуль 24GHz MR24HPC1 установлен на разъемах, что позволяет легко заменять его на другой mmWave сенсорный модуль. Это расширяет возможности использования комплекта за пределы обнаружения человека. На базовой плате предусмотрено место для дополнительного сенсора, например, температуры или влажности, подключаемого через аналоговые разъемы Grove или интерфейс I2C. Этим объясняется наличие 3 небольших отверстий на крышке корпуса, предназначенных для воздухообмена, необходимого для работы экологических сенсоров.
Как работает FMCW радар?
Прежде чем рассматривать детали и функциональность сенсорного набора, разберем базовую технологию: частотно-модулированный непрерывный радар (FMCW) . В отличие от PIR-сенсора, подверженного помехам от тепла и расстояния, FMCW радар использует высокочастотные радиоволны (золотистые полосы на модуле MR24HPC1 — его антенны) для иного принципа детектирования. Модуль излучает непрерывный поток радиоволн, которые, отражаясь от объектов, возвращаются с измененными характеристиками. Эффект Доплера позволяет модулю определить скорость движения объекта и расстояние до него.
Применяя несколько передатчиков и приемников, можно использовать методы обработки сигналов для распознавания специфических паттернов движения. Следовательно, mmWave сенсоры превосходят PIR-сенсоры в сложных сценариях. Они не подвержены влиянию солнечного света, обеспечивая надежную работу при ярком освещении. Также они предоставляют точные данные о расстоянии и скорости движущихся объектов, что идеально для умного дома.
Seeed Studio предлагает широкий ассортимент mmWave радарных продуктов с разными частотами и специализированным ПО. Выбор модуля зависит от баланса ключевых факторов: более высокие частоты обеспечивают лучшее разрешение детектирования, но сокращают дистанцию обнаружения, а количество и расположение антенн определяют угол обзора. Модуль MR24HPC1 из набора оптимален для обнаружения движений тела в жилых помещениях. В свою очередь, модуль MR60FDA1, оснащенный специализированной прошивкой для обнаружения падений на основе анализа вертикальной скорости, идеален для ванных комнат и других зон повышенной безопасности.
Детали продукта
Сенсорный набор предлагает удобную возможность экспериментировать с mmWave радарной технологией без сложной самостоятельной сборки. Входящая в комплект плата Xiao ESP32-C3 предварительно прошита для поддержки ESPHome и Home Assistant , обеспечивая бесшовную интеграцию в умный дом. Для желающих глубже погрузиться в тему, набор позволяет писать код Arduino для Xiao ESP32-C3 . Используя порт UART, можно взаимодействовать с другими mmWave радарными модулями, открывая возможности для кастомизации.
Seeed Studio предоставил два mmWave сенсорных модуля. В Части 1 основное внимание уделено модулю MR24HPC1 в составе набора, так как планируется тестирование интеграции с системами умного дома. В Части 2 модуль будет заменен на MR60FDA1 для изучения необходимого уровня навыков программирования на Arduino. Оба модуля идентичны по размеру и подключению, что упрощает исследование mmWave технологии.
-
- Размер 35 мм x 30 мм.
- Питание 4.5 – 6.0 В.
- Скорость порта UART 115,200 бит/с.
- Разъем SWD (Serial Wire Debug) для программирования прошивки.
Подключение mmWave модуля.Основной критерий выбора mmWave сенсорного модуля — зона обнаружения, определяемая расстоянием и углом.
Модуль MR24HPC1 имеет следующие характеристики:
- Дальность обнаружения: 5 метров
- Горизонтальный угол обнаружения: 90 градусов
- Вертикальный угол обнаружения: 60 градусов
Главное преимущество MR24HPC1 — низкая цена, однако модуль ограничен базовыми показателями: расстоянием, скоростью и движением. Это дублирует функциональность PIR-сенсоров, например, подсчет посетителей, управление автоматическими дверьми или освещением.
Использование набора mmWave сенсора
В качестве управляющего элемента в наборе используется модуль Xiao ESP32-C3. Он поддерживает связь по Wi-Fi и Bluetooth, что открывает возможности для IoT. Благодаря предустановленной Seeed Studio прошивке, модуль совместим с платформой умного дома Home Assistant через аддон ESPHome. После подключения набора можно отслеживать активность в доме через дашборд на смартфоне, планшете или другом устройстве.
Подготовка Home Assistant
Home Assistant — это платформа для построения умного дома. Бесплатное ПО с открытым исходным кодом позволяет объединять и управлять различными устройствами через единый центр. Сильное сообщество разработчиков и компаний создает множество совместимых решений, предоставляя широкий выбор. Примеры совместимых устройств можно найти в списке обзоров .
Запустить Home Assistant можно двумя способами: купить устройство с предустановленным ПО (например, Home Assistant Green ) или развернуть его самостоятельно на сервере. Для самостоятельной установки использовался Raspberry Pi 400 , на котором одновременно работают Home Assistant и ESPHome. Процесс прост благодаря инструменту Raspberry Pi Imager с опцией Home Assistant. После записи образа на SD-карту и установки ее в Raspberry Pi 400 требуется около 20 минут на загрузку и установку.
Запись SD-карты для Home Assistant
После завершения установки доступ возможен через:
- Веб-браузер: ввести «homeassistant:8123» в адресную строку.
- Приложение: установить Home Assistant Companion для iOS или Android и подключиться к Wi-Fi.
Платформа умного дома готова к настройке и добавлению устройств. Дальнейшие шаги описаны в интерфейсе начальной настройки.
Добавление ESPHome
Для интеграции набора mmWave сенсора в Home Assistant требуется ESPHome, выступающий в роли транслятора для DIY-устройств на чипах ESP8266 или ESP32. ESPHome доступен как аддон в Home Assistant. Дополнительные приложения или настройки не требуются. Управление набором mmWave сенсора и другими совместимыми устройствами осуществляется через веб-интерфейс Home Assistant.
Для добавления набора mmWave сенсора в Home Assistant подключите его через прилагаемый USB-кабель. Дождитесь появления точки доступа с SSID «mmwave-kit». Подключитесь к этой сети с компьютера или смартфона. Введите 192.168.4.1 в браузере, чтобы указать SSID/пароль домашней Wi-Fi сети. После подключения набора к сети добавьте его в Home Assistant через интерфейс ESPHome. При возникновении проблем используйте опцию «flash firmware» для сброса, затем перезагрузите Home Assistant.
После успешного добавления набор доступен в Настройки > Устройства и службы.
- Управление: доступна настройка параметров, например, дальности обнаружения или чувствительности.
- Сенсоры: группа отображает показания с набора: расстояние, скорость, присутствие. Это расширяет возможности по сравнению с бинарным состоянием («есть движение»/»нет движения») PIR-сенсоров.
Эти функции открывают новые возможности для проектирования умного дома.
Настройка Home Assistant
После активации набора mmWave сенсора его группа автоматически добавляется на Дашборд Home Assistant. Нажатие «PRESS» отображает все показания, но для практического использования Дашборд можно настроить для отображения конкретных данных. Например, показания «distance» разделены на «static» (неподвижные объекты) и «motion» (движущиеся объекты). При движении руки перед сенсором расстояние motion изменялось в течение 1-2 секунд с точностью до 0.5 метра.
Другой полезный параметр — «motion energy», отражающий интенсивность движения. Чувствительность выше, чем у традиционных датчиков движения. Медленное движение руки вызывало изменение показаний с менее 10 до значений выше 100. Движение пальцев с расстояния двух метров также приводило к заметным изменениям показаний. Зона охвата соответствует спецификациям модуля MR24HPC1.
Первые впечатления
После нескольких дней тестирования набора mmWave сенсора впечатления неоднозначны. Для новичков в умном доме решение не выглядит «подключил и работай». Интеграция с Дашбордом Home Assistant может быть сложной и требовать технических знаний. Однако для энтузиастов DIY и опытных пользователей набор представляет значительный интерес. Он предлагает функции, выходящие за рамки простого обнаружения движения: показания «motion energy», разделение расстояний static/motion, что полезно для специфичных задач. Кроме того, открытая прошивка на GitHub открывает возможности кастомизации, превращая аппаратную часть в инструмент для уникальных проектов.
Является ли продуктом для массового рынка? Вероятно, нет. Seeed Studio ориентируется на технически подкованных разработчиков, способных раскрыть его потенциал. Если вы относитесь к этой категории — стоит попробовать. Остальным, возможно, стоит подождать улучшения пользовательского опыта.
В этой статье (часть 1) модуль MR60FDA1 не тестировался, так как объем материала по базовому набору уже значителен. Поэтому добавление модуля MR60FDA1 и более технические детали будут рассмотрены в следующей статье (часть 2). Дополнительно планируется эксперимент по выводу показаний на компьютер, необходимый для специализированных приложений обнаружения.
Благодарим Seeed Studio за предоставленный для обзора набор mmWave Human Detection Sensor Kit. Этот комплект с модулем 24GHz MR24HPC1 продается за $26.99 , а модуль обнаружения падений MR60FDA1 60 GHz доступен за $37.00 на той же странице.
Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.
Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.