Jste zde

Radarové senzory FMCW pro vzdálenou detekci v libovolném prostředí

Antonín Vojáček, 19. Duben 2018 - 21:46

Potřebujete spolehlivě ve venkovním či velmi znečištěném prostředí detekovat velké předměty až na 100 metrů? Tak jednou z možností jsou radarové senzory s technologií FMCW.

Radarové senzory představují speciální a méně obvyklou kategorii čidel pro detekci přítomnosti / přiblížení větších předmětů na velké vzdálenosti ve velmi náročných prostředích, zvláště venkovních, kde je nutná spolehlivá detekce za jakéhokoliv počasí a i při téměř jakémkoliv znečištění.

Jak pracují FMCW radary?

Funkce radarových senzorů je postavena na technologie FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) , tedy na vysílání a příjmu odraženého trvale vysílané frekvenčně modulované elektromagnetické vlny. Narozdíl například od Dopplerových radarů dokáží FMCW detekovat nejen pohybující se objekty, ale i předměty statické (stojící). Navíc zatímco přístroje (radary) s nemodulovanou vlnou mají nevýhodu v tom, že z důvodu chybějící časové vazby nemohou měřit délku, frekvenční modulace přidává potřebnou časovou vazbu pro měření vzdálenosti pasivních objektů. Při této metodě se vysílá signál, u kterého se trvale mění frekvence. Z důvodu omezení frekvenčního rozsahu a zjednodušení vyhodnocování se pak frekvence periodicky lineárně mění, přičemž poměrná hodnota změny frekvence v čase df/dt je přitom konstantní. Jakmile je přijat odražený signál, má stejný časový posun jako pulzní radar a odchylka frekvence je úměrná vzdálenosti.

Příklady použití radarových senzorů technologie FMCW.

Z pohledu provozního nemá na funkci FMCW radarů vliv déšť, sníh, vítr, mlha, světlo, vlhkost ani teplota. Při celkovém zapouzdření s krytím IP67 i vyšší jsou odolné proti téměř všem podmínkách. Proto jsou v tomto směru provozně spolehlivější než například optické laserové senzory, které sice poskytují podobný snímací dosah, ale jejich funkce je velmi citlivá na znečištění. Vyznačují se obecně detekčním dosahem mnoha desítek metrů. Na druhou stranu FMCW radary mají poměrně velmi velký vysílací úhel snímacího paprsku 10 až 15 stupňů, a tedy je možné na uvedené velké vzdálenost detekovat jen velké předměty velikosti v řádu desítek cm až několika metrů. Proto se radarové senzory používají pro spolehlivou detekci v aplikacích typu detekce pohybů velkých jeřábů, detekce průjezdů aut, kamiónů, lodí či vagónů nebo detekce přítomnosti kontejnerů atd.

Příklady použití radarových senzorů technologie FMCW.

Radarový senzor Banner R-GAGE Q240

Radarový senzor Banner s označením R-GAGE Q120 a Q240 představuje právě takový typický moderní FMCW kompaktní radar pro detekci velkých předmětů o velikost několika metrů na vzdálenost až 40 m, resp 100 m v širokém rozsahu provozních teplot -40 až +65 °C. Charakterizuje vysílací paprsek s úhlem 11 až 13° a zapouzdření s krytím IP67.

Rozměry a konektivita radarového senzoru Banner R-GAGE Q240.

Z pohledu zprovoznění jsou radarové senzory prakticky zcela stejně nenáročné jako jakékoliv jiné moderní senzory. Pro připojení napájení 12 až 30 VDC společně s komunikačními signály slouží klasický 5pinový konektor M12 a signály obsahují dva nezávisle nastavitelné spínané výstupy pro indikaci přiblížení a jeden dvoustavový vstup pro spuštění Teach-In funkce učení nastavení detekčních vzdáleností. Nastavení radaru se provádí pomocí DIP přepínačů a funkce je indikovány běžnými LED diodami.

Nastavitelné detekční citlivosti a detekční dosahy radarového senzoru R-GAGE Q240.

Ukázková videa FMCW radarových senzorů Banner

Závěr

Pokud potřebujete ve své aplikaci spolehlivě a prakticky za jakýkoliv podmínek detekovat pohyb nebo přiblížení velkých předmětů i na vzdálenosti mnoha desítek metrů, tak FMCW radarové senzory jsou dobrou volbou. I když slovo "Radar" může v někom vzbuzovat pocit složitého zařízení se složitým zprovozněním, opak je dnes pravdou a prakticky manipulace s takovým zařízením je prakticky shodná jako manipulace s jakýmkoliv jiným běžným moderním průmyslovým senzorem. Z tohoto pohledu nasazení a provoz radarového senzoru nepředstavuje žádný náročný úkon.