Arduino – Utilizando o Sensor Microondas (Radar Humano)

Neste tutorial você vai aprender a utilizar o Sensor Microondas, também conhecido como Radar Humano. Será abordado as características e particularidades deste sensor, além de sua utilização com Arduino, NodeMCU ESP8266 e Wemos D1 R2.

Assim como o Sensor PIR, o Sensor Microondas detecta apenas movimento dentro do seu raio de detecção.

O Sensor Microondas é capaz de detectar automaticamente o movimento de objetos dentro do seu raio de ação a partir do uso da tecnologia de radar Doppler e enviar um sinal a uma plataforma microcontrolada para que uma ação seja executada. O sensor transmite um sinal eletromagnético de micro-ondas de alta frequência e aguarda este mesmo sinal ser refletido por algum objeto em movimento. Ao ser refletido, o sinal sofre uma alteração que é perceptível pelo receptor.

De modo geral, o efeito Doppler é uma alteração na frequência captada por um receptor a partir de um sinal refletido por um objeto em movimento. O comprimento do sinal refletido é maior ou menor proporcionalmente ao afastamento ou aproximação do receptor que capta o sinal eletromagnético. Em caso de aproximação do receptor, a frequência da onda recebida pelo mesmo tende a ser maior e no caso de afastamento a frequência tende a ser menor.

Para este tutorial foi utilizado o Sensor Microondas modelo XYC-WB-DC. A seguir, está listado as características deste sensor:

– O circuito integrado controlador é o BISS0001.
– Suporta alimentação na faixa de 3.3 a 20VDC.
– Alimentado com 5VDC o consumo de corrente em stand by é de 1,4mA e quando ativado é de 1,5mA.
– A saída de sinal (nível TTL) para o microcontrolador é de 3.3V (HIGH) e 0V (LOW).
– A distância de detecção varia de 6 a 9 metros.
– O alcance (raio) do sensor é de 360º (omnidirecional).
– O tempo de ativação da saída vai de 1 segundo até 2 minutos.
– Possui alta sensibilidade e alta confiabilidade.
– Pode detectar movimento através de paredes de espessura fina ou através de portas de vidro.
– Permite que um LDR seja instalado junto a placa.
– Possui capacidade antijamming (resistente a interferências externas).
– Não reage a temperatura do objeto.

Das diversas aplicações para o Sensor Microondas XYC-WB-DC, podemos citar:

– Pode ser aplicado em sistemas de segurança (alarmes).
– Pode ser aplicado em sistemas de iluminação inteligente.
– Pode ser aplicado na automatização de portas e janelas.
– Pode ser aplicado na automação residencial e industrial em geral.
– Pode ser utilizado junto de plataformas embarcadas para que determinadas ações sejam executadas sempre que o sensor detectar movimento.

Uma das particularidades deste modelo de Sensor Microondas está no ajuste de sensibilidade e no ajuste do tempo em que a saída fica ativada. Os dois ajustes são feitos a partir de resistores SMD, ou seja, para ajustar o nível de sensibilidade devemos soldar na marcação R9_1 um resistor na faixa de 10K a 100K e para ajustar o tempo em que a saída fica ativada devemos soldar na marcação R6 um resistor na faixa de 1K a 250K.

Na imagem abaixo temos a parte de trás do sensor:

A: terminais para alimentação e comunicação com a plataforma microcontrolada. O Terminal “+” é conectado ao VCC, o “-” conectado ao GND e o “0” é conectado a um pino digital da plataforma microcontrolada.

B: o ajuste de sensibilidade do sensor é feito a partir da solda de um resistor SMD na faixa de 10K a 100K na marcação R9_1.

C: o ajuste do tempo em que a saída fica ativada é feito a partir da solda de um resistor SMD na faixa de 1K a 250K na marcação R6. Vale ressaltar que o valor da resistência é diretamente proporcional ao tempo em que a saída fica ativada.

O modelo XYC-WB-DC já vem de fábrica com um resistor SMD de 12K soldado na marcação R9_1 (ajuste de sensibilidade). O resistor de 12K deixa a sensibilidade do sensor bem alta. Na marcação R6 ele já vem sem resistor. Quando R6 não possuir nenhum resistor a saída do sensor vai permanecer ativada por aproximadamente 30 segundos.

Algumas peças deste modelo podem vir com um resistor de 20K na marcação R9_1 e na marcação R6 vir com um resistor de 2,2K (ajuste do tempo em que a saída fica ativada). O resistor de 2,2K faz com que a saída do sensor permaneça ativada por 1 segundo.

É importante ressaltar que ao detectar movimento o sensor reinicia a contagem do temporizador que mantém a saída ativa.

Na próxima imagem temos a frente do sensor:

D: há um par de pinos para soldar um LDR. É comum, principalmente em corredores de prédios, ter um LDR instalado junto a sensores detectores de movimento, pois ele garante que mesmo que seja detectado algum movimento, a saída só será ativada quando houver pouca luz ou ausência de luz. O uso do LDR é opcional.

A seguir, vamos ligar o Sensor Microondas XYC-WB-DC ao Arduino e efetuar alguns testes.

Para demonstrar o funcionamento do Sensor Microondas XYC-WB-DC utilizei o Arduino Uno, contudo, vou deixar disponível mais abaixo o esquema de ligação e código para o NodeMCU e Wemos D1 R2.

Abaixo está a lista dos itens necessários para esta prática. Alguns dos itens você pode adquirir em lojas de elétrica:

– Arduino Uno Com Cabo USB A/B
– Sensor Microondas XYC-WB-DC (Detector) de Movimento
– Módulo Relé 5V de 1 Canal
– Cabo Jumper Macho-Fêmea
– Lâmpada
– Receptáculo (boquilha)
– Cabo paralelo de 1,5mm ou 2,5mm
– Tomada (Rede alternada de 127V)

Caso queira utilizar o NodeMCU ou Wemos D1 R2:

– NodeMCU ESP8266
– Wemos D1 R2

ATENÇÃO: MUITO CUIDADO AO EXECUTAR PRÁTICAS QUE ENVOLVAM TENSÃO / CORRENTE ALTERNADA! FAÇA TODAS AS LIGAÇÕES COM O CIRCUITO COMPLETAMENTE DESLIGADO E ANTES DE FAZER OS TESTES VERIFIQUE CADA UMA DAS LIGAÇÕES PARA ELIMINAR A POSSIBILIDADE DE CURTO ENTRE FASE / NEUTRO OU FASE / FASE.

Abaixo está o esquema de ligação para esta prática:

Download do esquema de ligação para NodeMCU / Wemos D1 R2

Feito o esquema de ligação, basta implementar as instruções para o funcionamento.

O código para testes está abaixo, basta copiar o mesmo, colar na IDE, salvar e carregar:

Download do Código para NodeMCU / Wemos D1 R2

Após o carregamento do código abra o monitor serial na IDE do Arduino e veja que a informação de “LAMPADA DESLIGADA” ou “LAMPADA LIGADA” está sendo mostrada. Lembre-se de mudar o baud do monitor serial de 9600 para 115200 caso esteja utilizando o NodeMCU ou Wemos D1 R2 e as informações não estejam sendo mostradas no monitor.

Caso esteja sendo mostrada a informação de “LAMPADA DESLIGADA”, faça algum movimento com os braços ou caminhe pelo cômodo e veja que a saída do sensor será ativada e consequentemente a lâmpada vai acender, pois o módulo relé será ligado. Se nenhum novo movimento for detectador pelo sensor no espaço de 30 segundos, após este tempo o relé será desligado e a lâmpada vai apagar. Após um novo movimento o relé vai ligar. Lembrando que se o sensor detectar um novo movimento enquanto a saída estiver ativada, a contagem será reiniciada.

No vídeo abaixo você pode ver o resultado desta prática:

Conforme mencionado anteriormente, o ajuste de sensibilidade e do tempo de ativação da saída do sensor é feito a partir da soldagem de resistores SMD nas respectivas marcações da placa. Caso queira fazer tais ajustes, adquira resistores SMD nas faixas suportadas pelo sensor e faça a soldagem.

Dependendo da distância que estiver do sensor, apenas um movimento de braço não será o suficiente para ativá-lo. Além disso, recomenda-se que o sensor seja instalado a uma distância de 3 a 4 metros da parede para que o mesmo não seja ativado sempre que um objeto se movimentar no cômodo ao lado de onde o sensor está instalado. Nos testes que fiz, o sensor detectou movimento mesmo eu estando em um cômodo ao lado de onde o sensor estava ligado. A parede que separa estes cômodos tem uma espessura de aproximadamente 25cm, logo, percebe-se que o sensor tem uma ótima capacidade de detecção.

Uma das vantagens do Sensor Microondas XYC-WB-DC em relação ao Sensor PIR, é a capacidade de detectar movimentos num raio de 360º. Um ponto negativo do Sensor Microondas XYC-WB-DC é a forma como deve ser feito o ajuste de sensibilidade e ajuste do tempo em que a saída deve permanecer ativada. O sensor poderia vir de fábrica com trimpots para que os ajustes fossem feitos de uma forma mais simples. Mas como já estamos craques em fazer soldas, isso se torna um procedimento simples.

Este é um sensor bem interessante e que poder ser bastante explorado em projetos com plataformas microcontroladas.

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