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Radar-Demonstrator für Messeauftritt

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Distanzmessungen bei rauen Umgebungen

Der Demonstrator veranschaulicht die Vorteile der radarbasierten Distanzmessung. Unter den gröbsten Bedingungen, wie beispielsweise bei Regen und Staub, erfasst der SYMEO-Sensor präzise Messwerte. Die gemessene Distanz wird den Messebesuchern auf einem Display angezeigt und eindrucksvoll mittels 3D-Grafiken visualisiert.

Radar-Demonstrator für Messeauftritt - Ingenieur Glaser

Funktionsprinzip

Die Distanz vom Sensor bis zum Reflektor wird über die Laufzeit (Time-of-Flight) des Radarstrahls bestimmt. Die Geschwindigkeit des Reflektors wird mithilfe des Doppler-Prinzips ermittelt.

Reflektor

Projekt Radar Demonstrator Modul Reflector mit Linearmotor Linearachse Drehzahlregler Retroreflektor freigestellt

Der Retroreflektor bewegt sich in einem sinusförmigen Bewegungsprofil linear nach links und rechts. Durch die orthogonal zueinander angeordneten Metallflächen reflektiert er den Radarstrahl selbst bei einer geneigten Anordnung in exakt entgegengesetzter Richtung zurück.

Sensor

Projekt Radar Demonstrator Modul Radar mit Sensor Display freigestellt

Der Radarsensor sendet mit Lichtgeschwindigkeit elektromagnetische 122,5 GHz Wellen in Richtung des Reflektors. Die über die Laufzeit ermittelte Distanz wird auf einem Display angezeigt. Im dazugehörigen Graphen ist die Sinusbewegung des Reflektors zu erkennen.

Visualisierung

Der Taster am Radar-Modul schaltet das Display zwischen zwei Ansichten um. 

Graph

Der zeitliche Verlauf der gemessenen Distanz wird in einem 3D-Graphen auf dem Display dargestellt.

Rohdaten

In einer detaillierten Tabellenansicht werden alle Rohdaten inkl. Signalstärke des Sensors in Echtzeit angezeigt. 

Wireless HDMI-Adapter

Projekt Radar Demonstrator Raspberry PI 3 Gehaeuse mit Kuehlung und HDMI Anschluss

Um den Displayinhalt auf einen großen Monitor am Messestand zu übertragen, verbindet sich ein Raspberry PI per WLAN mit dem Radar-Modul und ruft dessen Webinterface auf.

Modularer Messeaufbau

Der modulare Aufbau ermöglicht einen frei skalierbaren Messestand und platzsparenden Transport.

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Spannungsversorgung

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Alle Module sind mittels Kaltgeräteverlängerungen miteinander verbunden. Die Leitungen und Anschlüsse sind unter den Modulen versteckt.

Transport

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Die Sockel der Module sind stapelbar. So ist der Transport von Tischen, Sockeln und Acrylglashauben auf einer einzigen Europalette möglich.

Gehäuse und Elektronik

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Um eine effiziente Fertigung der Gehäuse zu ermöglichen, wurde der Aufbau aller Module baugleich konstruiert. Die Abbildung zeigt den Querschnitt aller Module in einer zusammengefassten Darstellung.

Projekt Radar Demonstrator Module Elektronik Netzteil Drehzahlregler Spannungsversorgung

In der unteren Etage der Sockel sind hochwertige Netzteile, programmierbare Drehzahlregler und je nach Modul die notwendige Steuerelektronik für den Aktor bzw. Sensor untergebracht.

Technische Umsetzung der Module

Projekt Radar Demonstrator Alle Module von Radar bis Reflektor zugeschnitten
Projekt Radar Demonstrator Modul Radar mit Sensor Display freigestellt

Radar

Im Radar-Modul ist ein LPR®-1DHP-350 Radarsensor und ein 7-Zoll-Monitor verbaut. Das Webinterface für die Visualisierung stellt ein ESP32 per LAN zur Verfügung. Der Webserver wurde in C++ geschrieben.

Zur Anzeige auf dem Display ruft ein Raspberry PI 3+ die Seite im sogenannten Kiosk-Modus auf und gibt diese in Vollbild per HDMI aus.

Zusätzliche Monitore können kabellos per WLAN oder kabelgebunden mittels RJ45-Buchse per PoE-LAN angeschlossen werden. 

Projekt Radar Demonstrator Modul Solidwall mit Motor Drehteller Drehzahlregler Teflonplatte freigestelt

"Solidwall"

Um die Durchlässigkeit von Radarwellen bei Kunststoffen zu demonstrieren, können Platten unterschiedlicher Stärke und Material mittels Magneten auf den Drehteller aufgesteckt werden. Durch die Drehbewegung werden diese zyklisch in den Radarstrahl eingedreht.

Die mechanische Kopplung zwischen Motorwelle und Teller erfolgt ebenfalls über Magnete. Dadurch ist der Drehteller abnehmbar und sein Drehmoment begrenzt.

Die Drehzahl des Tellers kann über ein Potentiometer unter dem Sockel eingestellt werden.

Projekt Radar Demonstrator Modul Tornado mit Ventilatoren Luefter Drehzahlregler Granulat freigestellt

"Tornado"

Vier staubdichte und wasserfeste IP68-Lüfter erzeugen einen wirbelnden Luftstrom, der weißes Granulat aus EPS-Perlen in den Radarstrahl trägt.

Um zu verhindern, dass die Styroporkügelchen durch statische Aufladung an der Scheibe kleben, wird der Luftstrom ionisiert. Hierzu sind unter den Ventilatoren zwei Ionisatoren montiert. Abhängig von der Polung der Ladung setzen diese positiv oder negativ geladene Ionen frei, um die statisch geladenen EPS-Perlen zu entladen.

Projekt Radar Demonstrator Modul Waterstorm mit Pumpe Duese Drehzahlregler Wasser freigestelt

"Waterstorm"

Eine Hochdruckpumpe presst destilliertes Wasser durch eine Düse. Der Wasserstrahl zerbirst am Deckel der Acrylglashaube und fällt in Tröpfchen herab.

Frühere Experimente mit einer rotierenden Düse wurden aufgrund von zu hoher Geräuschentwicklung und potentieller Störanfälligkeit verworfen.

Beim Eintauchen der Acrylglashaube in das Wasserbecken öffnet sich zum Entlüften ein eingebautes Magnetventil.

Die Pumpenleistung kann mittels eines Drehzahlreglers an der Unterseite des Sockels eingestellt werden.

Projekt Radar Demonstrator Modul Reflector mit Linearmotor Linearachse Drehzahlregler Retroreflektor freigestellt

"Reflector"

Die Module „Reflector“ und „Solidwall“ verfügen über identische Sockel, in denen ein leistungsstarker Neodym-Eisen-Bor-Magnet im Kreis rotiert. Die exzentrische Rotationsbewegung des Magnetfelds wird durch einen breiten Magneten, welcher im Linearschlitten integriert ist, in eine sinusförmige Translationsbewegung umgewandelt.

Der Linearschlitten ist abnehmbar. So kann der Reflektor auch in entgegengesetzter Orientierung aufgelegt werden.

Hinter den Kulissen

Projekt Radar Demonstrator Werkstatt Softwareentwicklung Ingenieur Johannes Glaser
Projekt Radar Demonstrator Werkstatt Elektronik
Projekt Radar Demonstrator Werkstatt CNC Ingenieur Johannes Glaser
Projekt Radar Demonstrator Werkstatt 3D CAD Ingenieur Johannes Glaser
Projekt Radar Demonstrator Werkstatt Softwareentwicklung
Projekt Radar Demonstrator Werkstatt Oszilloskop

DANKE!

Das Ingenieurbüro Glaser bedankt sich für die außerordentlich gute Kommunikation, die erfrischenden Meetings und eine erfolgreiche Zusammenarbeit bei der Symeo GmbH in München.

Projekt Radar Demonstrator Symeo Team Ingenieur Johannes Glaser
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