Qu'est-ce qu'un capteur radar :fonctionnement et ses applications

À l'heure actuelle, la technologie des semi-conducteurs s'est développée rapidement, de sorte que la consommation d'énergie et la taille du radar ont été considérablement réduites et sa fonction se renforce en utilisant plusieurs transmissions et réceptions, la technologie ultra-large bande, les ondes millimétriques, la technologie de traitement du signal, les circuits intégrés avec augmenter les capacités de calcul, etc. Le radar traditionnel est largement utilisé comme le radar embarqué, le radar de base, le radar aéroporté, etc. utilisé pour changer les signaux d'écho micro-ondes en signaux électriques. Ainsi, cet article présente un aperçu d'un capteur radar et de son fonctionnement.

Qu'est-ce qu'un capteur radar ?

Le capteur qui est utilisé pour mesurer la distance, la vitesse et les mouvements d'objets au-dessus de grandes distances est connu sous le nom de capteur radar et mesure également la vitesse relative de l'objet remarqué. Ce capteur utilise une technologie de détection sans fil telle que FMCW (onde continue modulée en fréquence) pour détecter le mouvement en déterminant la forme, la position, la trajectoire de mouvement et les caractéristiques de mouvement de l'objet.

Par rapport à d'autres types de capteurs, ces capteurs ne sont pas affectés par l'obscurité et la lumière. Ces capteurs peuvent détecter de plus longues distances et sont sécurisés pour les personnes et les animaux. Ici, la fréquence porteuse est modulée en permanence dans une petite plage de bande passante. Une fois que le signal d'un objet est réfléchi, il est alors possible de déterminer la distance et la vitesse de l'objet en comparant la fréquence.

Ce capteur utilise une fréquence porteuse extrêmement élevée pour produire un cône de faisceau très fin et détecte également même les petits objets sans interférence des objets adjacents au-dessus de grandes distances.

Principe de fonctionnement du capteur radar

Le principe de fonctionnement d'un capteur radar est de calculer la vitesse d'un objet ainsi que sa direction en détectant le changement d'onde de fréquence connu sous le nom d'effet Doppler.

Un capteur radar comprend une antenne qui émet un signal transmis à haute fréquence (62 GHz). Ce signal émis comprend également un signal modulé de fréquence inférieure (10 MHz). Ce capteur reçoit le signal une fois qu'il est renvoyé d'un objet. Ce capteur évalue donc le déphasage entre les deux fréquences. Ici, la différence entre le temps de transmission et le temps de réception déterminera la distance entre le capteur et un objet.

Schéma fonctionnel du capteur radar

Le schéma fonctionnel du capteur radar automobile à large bande et à courte portée 24 GHz est présenté ci-dessous. Ce schéma fonctionnel comprend un VCO, une PRF (fréquence de répétition d'impulsions), un LNA (amplificateur à faible bruit), un DSP (traitement du signal numérique) et deux antennes.

VCO

Le terme VCO signifie oscillateur contrôlé en tension qui est utilisé pour générer un signal o/p dont la fréquence change avec l'amplitude de la tension pour un signal d'entrée au-dessus d'une plage de fréquences raisonnable.

Répartiteur de puissance

Un diviseur de puissance ou diviseur de puissance est utilisé pour diviser une seule ligne RF en une seule ligne et diviser la puissance.

Amplificateur de puissance

Un amplificateur de puissance est utilisé pour changer un signal d'une faible puissance à une puissance plus élevée.

SP (Traitement du Signal)

Le traitement du signal se concentre sur la modification, la synthèse et l'analyse de signaux tels que les images, le son et les mesures scientifiques.

PRF (fréquence de répétition d'impulsions)

La fréquence de répétition des impulsions est le nombre d'impulsions d'un signal répété dans une unité de temps spécifique, généralement mesurée en impulsions pour chaque seconde.

Mixeur

Le mélangeur est utilisé pour générer à la fois la somme et la différence des fréquences qui lui sont appliquées. La différence de fréquences sera donc de type IF (Intermediate Frequency).

LNA (amplificateur à faible bruit)

Il est utilisé pour amplifier le signal RF faible et ce signal est reçu à l'aide d'une antenne. La sortie de cet amplificateur peut être connectée au mélangeur.

Antennes

Ce système comprend des canaux de transmission et de réception où les canaux de transmission sont principalement utilisés pour piloter différentes antennes et fournissent également des capacités de direction de faisceau. Plusieurs canaux de réception fournissent les données angulaires concernant la cible car il existe une différence de phase entre les signaux reçus par des antennes de réception différentes.

Le concept utilisé par les capteurs SRR (Short Range Radar) 24 GHz est le radar pulsé. Ce capteur comprend le chemin de transmission et de réception, les circuits de contrôle et DSP (traitement du signal numérique).

La cible à la plage « R » peut être détectée en mesurant le temps écoulé entre un signal d'émetteur et un signal reçu corrélé. Le processus de simulation a été réalisé sous Matlab. L'objectif principal de ce capteur radar est de réduire les dangers potentiels et les accidents de la circulation auxquels le conducteur du véhicule est confronté. Dans ce système, différents capteurs sont situés à différents endroits de la voiture afin que la mesure exacte de la distance et de la vitesse des objets devant, derrière ou à côté.

Chaque capteur de ce système transmet les signaux à calculer, s'il y a quelqu'un dans la région de la voiture alors en informe le conducteur à ce sujet. Ces signaux couvrent jusqu'à 30 m de distance mais, si la distance entre la cible et la voiture était inférieure à deux mètres, la voiture génère une alarme sonore pour alerter le conducteur afin que celui-ci puisse prendre les mesures appropriées pour éviter une collision.

Types de capteurs radar

Il existe différents types de capteurs radar, notamment les suivants.

Capteur radar à ondes millimétriques

Le capteur qui utilise des ondes millimétriques est connu sous le nom de capteur radar à ondes millimétriques. Généralement, les ondes millimétriques ont un domaine fréquentiel de 30 à 300 GHz. Parmi eux, les capteurs radar 77Ghz et 24Ghz sont utilisés dans les automobiles pour éviter les collisions. La longueur d'onde des ondes millimétriques se situe entre les ondes centimétriques et les ondes lumineuses. Les avantages des ondes millimétriques sont le guidage photoélectrique et le guidage par micro-ondes.

Le radar à ondes millimétriques présente de nombreuses caractéristiques par rapport au radar à ondes centimétriques. La résolution spatiale est élevée, l'intégration simple et la petite taille. Par rapport aux capteurs optiques tels que les lasers, les infrarouges et les caméras, ce capteur a une forte capacité à pénétrer la fumée, la poussière, le brouillard et la capacité anti-interférence. Ces capteurs radar sont utilisés dans la sécurité, les électrons automobiles, les transports intelligents et les drones.

Capteur radar Doppler CW

Un capteur radar Doppler CW ou un radar Doppler à ondes continues fonctionne à la fréquence de 915 MHz. Ce capteur radar fonctionne avec l'effet Doppler pour mesurer la vitesse de l'objet à différentes distances. Ce capteur transmet un signal micro-ondes à une cible et analyse le changement de fréquence dans le signal réfléchi, la différence entre les fréquences réfléchies et transmises, et mesure également avec précision la vitesse de la cible qui est relative au radar.

Capteur radar FMCW

Le terme « FMCW » signifie radar à ondes continues à modulation de fréquence. Cette fréquence du capteur sera modifiée avec le temps en fonction de la loi de l'onde triangulaire. La fréquence du signal d'écho reçu par le radar est similaire à la fréquence d'émission. Ce sont tous les deux des ondes triangulaires mais il y a une toute petite différence dans le temps. Cette petite différence est donc utilisée pour calculer la distance cible.

Capteur radar contre capteur à ultrasons

La différence entre le capteur radar et le capteur à ultrasons comprend les éléments suivants.

Capteur radar	Capteur à ultrasons
Le capteur radar est utilisé pour changer les signaux d'écho micro-ondes à électrique.	Un capteur à ultrasons est utilisé pour mesurer la distance à un objet avec des ondes sonores ultrasonores.
Ces capteurs fonctionnent avec des ondes électromagnétiques.	Ces capteurs fonctionnent en produisant des ondes sonores.
Semblable aux ultrasons, les ondes de ce capteur refléteront la cible et se déplaceront très rapidement à une vitesse connue.	Les ondes sonores se déplacent à la vitesse du son jusqu'à la cible où elles reflètent la cible et reviennent au capteur.
Les ondes électromagnétiques de ce capteur répondront d'une manière différente à des matériaux particuliers car elles sont réfléchies par l'extérieur.	Les ondes sonores de ce capteur ne répondront pas à des matériaux particuliers.
Ces capteurs sont affectés par différentes variables	Ces capteurs sont affectés par la température.
Ces capteurs sont utilisés dans le pétrole et le gaz, les pâtes et papiers, les clarificateurs, les solides granulaires, les granulés de plastique, les produits pharmaceutiques, etc.	Ces capteurs sont utilisés pour mesurer le débit de liquide, le niveau de solides, le débit à canal ouvert, le profilage d'objets et la détection de présence.

Interfaçage du capteur radar avec Arduino

L'interfaçage du capteur radar Doppler RCWL0516 avec Arduino nano R3 est illustré ci-dessous. Les composants requis utilisés dans cet interfaçage sont :Arduino Nano R3 -1, capteur radar Doppler RCWL0516-1, résistance LED-1 et 220 ohms.

Le RCWL-0516 est essentiellement un capteur de détection de mouvement. Il peut reconnaître le mouvement via la technologie micro-ondes Doppler à l'aide de murs ou d'autres matériaux. Il sera déclenché non seulement par la présence de personnes mais aussi par d'autres objets actifs.

Le capteur de ce projet utilise la technologie radar Doppler à micro-ondes pour identifier les objets actifs. Ainsi, le radar Doppler fonctionne en transmettant un signal micro-ondes à un objet, après quoi il surveille le changement dans la fréquence du signal renvoyé

Le capteur radar Doppler brochage RCWL0516 comprend les éléments suivants

• Broche 1 (3V3) :La sortie régulée est de 3,3 V
• Broche 2 (GND) :c'est une broche de mise à la terre
• Broche 3 (OUT) :il s'agit d'une broche de sortie qui se déclenche haut si un mouvement est détecté.
• Broche 4 (VIN) :la tension d'alimentation varie de 4 à 28 V
• CDS :Désactivation du capteur ou entrée faible

La différence dans la fréquence du signal reçu peut également estimer la vitesse d'une cible par rapport au capteur.

Ce module de capteur radar utilise un circuit intégré RCWL0516 qui aide à répéter les déclencheurs et une zone de détection à 360 degrés sans angle mort. Il peut identifier les mouvements à travers les murs, d'autres matériaux et comprend une plage de sensibilité de 7 mètres.

Connectez l'Arduino au RCWL-0516 et à la LED comme indiqué dans le schéma d'interfaçage ci-dessus.

Nous savons que ce capteur radar fournit un rendement élevé une fois qu'un mouvement est détecté. Ici, une broche CDS est utilisée pour permettre la détection de mouvement. Une fois le code prêt, connectez la carte Arduino au système et téléchargez le code. Après cela, vous devez ouvrir le moniteur série à une vitesse de 9600 bauds et faire quelques mouvements avant le capteur radar. Alors, observez la LED et le moniteur série.

int Sensor =12;
int LED =3;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode (Sensor, INPUT);
pinMode (LED, SORTIE);
Serial.println("En attente de mouvement");
}
boucle vide() {
int val =digitalRead(Sensor); //Lire la broche comme entrée
if((val> 0) &&(flg==0))
{
digitalWrite(LED, HIGH);
Serial.println(“ Mouvement détecté »);
flg =1;
}
if(val ==0)
{
digitalWrite(LED, LOW);
Série .println("AUCUN mouvement");
flg =0;
}

Avantages

Les avantages des capteurs radar inclure les éléments suivants.

• Le capteur radar est indépendant des différentes conditions météorologiques
• Supporte le froid et la chaleur excessifs
• Cela fonctionne dans de mauvaises conditions d'éclairage
• Cela fonctionne dans le noir
• Son entretien est gratuit
• Il offre une large gamme de fonctions
• Ce capteur est utilisé à des fins intérieures et extérieures
• Ce capteur a de nombreuses fonctionnalités par rapport aux autres capteurs

Inconvénients

Les inconvénients des capteurs radar inclure les éléments suivants.

• Il ne peut pas différencier et résoudre de nombreuses cibles qui sont extrêmement proches comme notre œil.
• Il ne peut pas identifier la couleur des objets.
• Il ne peut pas observer les objets trop profonds et dans l'eau.

Applications

Les applications des capteurs radar sont les suivantes.

• Les capteurs radar sont utilisés lorsque la détection de véhicules est requise ou pour éviter une collision lorsque l'équipement est en mouvement. La détection de véhicules comprend principalement les camions, les trains, les voitures, les postes de péage, les canaux de navigation, les chemins de fer, etc. L'évitement des collisions comprend les ports, la fabrication, les environnements d'usine à faible visibilité et les équipements mobiles embarqués.
• Militaire
• Système de sécurité
• Électrons automobiles
• Radar de trafic intelligent
• Radar de drone
• Éclairage intelligent
• Contrôle industriel
• Traitement médical
• Sports

À quoi sert un capteur radar ?

Le capteur radar est utilisé pour détecter, suivre, localiser et identifier divers types d'objets à des distances importantes. Ce capteur fonctionne en transmettant de l'énergie électromagnétique aux cibles et détecte les échos qui en reviennent.

Quels sont les 5 composants principaux du radar ?

Les cinq composants principaux du radar comprennent principalement une antenne, un émetteur, un récepteur, un diplexeur et une boucle à verrouillage de phase.

Pourquoi est-il illégal d'avoir un détecteur de radar ?

Dans certains pays, l'utilisation d'un détecteur de radar est illégale, car elle peut entraîner des amendes, la saisie du véhicule.

Le radar peut-il détecter les humains ?

Le radar ne peut pas détecter les humains qui marchent ou sont immobiles dans le champ du radar, mais le radar peut simplement détecter les composants de mouvement.

Qu'est-ce qui cause une zone morte pour le radar ?

La courbure de la terre peut empêcher le radar de détecter un objectif dans la portée maximale, il en résulte une zone morte pour chaque système radar où un objet ne peut pas être détecté. Mais dans l'atmosphère terrestre, les ondes électromagnétiques sont généralement réfractées vers le bas ou courbées.

Que se passe-t-il si vous vous faites arrêter avec un détecteur de radar ?

Si les conducteurs sont arrêtés avec un détecteur de radar pour excès de vitesse et trouvent un détecteur de radar dans le véhicule, une contravention pour excès de vitesse sera émise par les flics.

Les progrès du capteur radar utilisant la technologie mmWave offrent une flexibilité et une grande précision pour plusieurs applications de surveillance en cabine tout en offrant un facteur de forme minuscule qui peut être inclus simplement et modestement dans un véhicule. À l'heure actuelle, les capteurs radar avancés utilisés dans différentes applications sont :Capteur radar doppler OPS243-A, capteur radar mmWave, ARS540, ARS430, ARS410, ARS441, etc.

Ainsi, il s'agit d'une vue d'ensemble d'un capteur radar et de son fonctionnement avec les applications. Ce capteur utilise la technologie de détection sans fil pour découvrir et extraire la forme, la position, le mouvement, etc. de la cible. Par rapport à d'autres types de capteurs, ces capteurs présentent de nombreux avantages. Par exemple, par rapport au capteur visuel, le capteur radar n'est pas affecté par l'obscurité et la lumière. Ce capteur peut pénétrer des obstacles. De même, avec la technologie à ultrasons, ce capteur peut détecter de plus longues distances sans nuire aux animaux et aux personnes. Voici une question pour vous, quelle est la portée du capteur radar ?