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Ratgeber

Radarsensoren » Bewegungsmelder für vielfältigen Einsatz

Radarsensoren werden im zivilen Gebrauch hauptsächlich als Bewegungsmelder, zum Beispiel bei automatisierten Türen, eingesetzt. Dabei ist Radar eine Abkürzung und steht für "radio detection and ranging", beziehungsweise "radio aircraft direction and ranging", also Ortung und Abstandsmessung mit elektromagnetischen Wellen im Radiofrequenzbereich oder Flugzeugortung und -koordination. Elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich heißen Funkwellen, woher die alte deutsche Bezeichnung der Radartechnik als Funktmesstechnik rührt.



Wie funktionieren Radarsensoren?

Das Prinzip der Echoortung durch Ultraschallwellen ist der Natur nachgebildet. Dort nutzt es beispielsweise die Fledermaus, um sich bei Dunkelheit orientieren zu können. Durch Reflektion der Schallwellen kann das Gehör der Tiere Objekte in einem dreidimensionalen Raum wahrnehmen.

Radarwellen zählen zu den Funkwellen, die laut Vollzugsordnung für den Funkdienst der Internationalen Fernmeldeunion im Frequenzbereich unter 3.000 GHz liegen. Sie breiten sich frei im Raum aus und bedürfen keiner künstlichen Führung. Durch ihre hohe Frequenz sind sie für das menschliche Auge unsichtbar. 

Bewiesen wurde die Existenz von Funkwellen 1887 von Heinrich Hertz durch die Reflexion elektromagnetischer Wellen an Metallen. Im Jahr 1919 meldete Alexander Watson-Watt das Radar als Patent an, welches im zweiten Weltkrieg zur Ortung von Flugzeugen und Schiffen eingesetzt wurde. Erst kurz vor der Jahrtausendwende im Jahr 1999 brachte die Daimler AG das erste kommerzielle Radar in einem Automobil auf den Markt.

Bei Radarsensoren werden Funkwellen genutzt, um ohne feste Leitung Daten zur Ortung oder Geländeabtastung zu übertragen. Dazu benötigen sie sowohl einen Sender als auch einen Empfänger für elektromagnetische Wellen.

  • Sender des Radar-Bewegungssensors: Damit Objekte erkannt werden können, wird vom Sensor ein Funksignal ausgestrahlt. Das Sendesignal wird periodisch wiederholt, sprich im zeitlichen Verlauf wird die Radarfrequenz immer wieder neu gesendet.
  • Empfänger des Radar-Bewegungssensors: Tritt nun ein Objekt in den Radarkegel, werden die Radarwellen daran reflektiert, es entsteht ein Echo. Dieses Echo registriert wiederum ein Empfänger am Sensor. Technisch betrachtet ist es eine Frequenzverschiebung durch die Reflektion der Funkwellen am Objekt im Radarkegel, die hierbei detektiert wird.

Tipp: Getrennte Sende- und Empfangsantenne sorgen für mehr Empfindlichkeit des Radarsensors.

Die Übertragung der Signale des Radarsensors in automatisierte Reaktionen funktioniert über elektrische Signale. So kann zum Beispiel vom Sensor, wenn sich ein Objekt (Person) direkt vor der Tür befindet, an den elektrischen Motor einer Türöffnung das Signal übertragen werden, dass die Tür jetzt geöffnet werden soll. Ist die Person eingetreten beziehungsweise weggegangen und der Türraum laut Radarsensor wieder frei, ergeht das Signal zur Türschließung. Eine Person reflektiert aufgrund der dynamischen Bewegung von Armen und Beinen den Schall anders als ein statisches Fahrzeug. In der Auswertung kann so zwischen Subjekt und Objekt unterschieden werden.

Unser Praxistipp

Die weiterführende Auswertung der reflektierten Radarfrequenz kann zur Berechnung von Abständen, Geschwindigkeiten oder auch zum Erfassen von Oberflächenprofilen genutzt werden. Einfache Radarsensoren beschränken sich hingegen auf die Feststellung, dass und wo sich ein bewegtes Objekt im gescannten Bereich befindet.

  

Einsatzgebiete von Radarsensoren

Radar-Bewegungsmelder für Automatiktür mit Richtungserkennung.

Die Radar-Technologie in unserem Shop ist für Anwendungen mit geringen Frequenzreichweiten gedacht. Das können beispielsweise sein:

  • Radar-Bewegungsmelder für Automatiktüren mit Querverkehrsausblendung, Geschwindigkeits-, Richtungs- und Größenerkennung 
  • Automatische Beleuchtungssteuerung
  • Hygiene-Schalter für Sanitärräume
  • Geschwindigkeitsmessung
  • Alarm- und Sicherheitsanwendungen
  • Gebäudeleittechnik
  • Präsenzmelder

Des Weiteren sind diese Sensoren an der Abstandsmessung für PKW-Parkassistenzsysteme beteiligt.

Auswahlkriterien für Radarsensoren

Bei der Auswahl von Radarsensoren spielen zum einen die Reichweite des gescannten Bereichs und zum anderen die Möglichkeiten der Auswertung und elektrischen Weiterleitung von generierten Signalen eine Rolle.

Die Reichweite des Radars wird unter Bedingungen im Freifeld von den Herstellern angegeben. Es handelt sich dabei also um eine Maximalangabe. Verdecken andere Materialien wie zum Beispiel Fensterscheiben oder Baumäste das Radarsignal, kann dieses zwar in den meisten Fällen hindurchdringen, verliert aber an Reichweite.

Tipp: Bezüglich der Funktionen und elektrischen Anschlussmöglichkeiten einzelner Radarsensoren geben die jeweiligen Produktdatenblätter Auskunft.
Als Zubehör für Radarsensoren erhalten Sie in unserem Shop außerdem Wetterhauben für Radar-Bewegungsmelder.

Radarsensor mit Open-Kollektor-Ausgang und 15 m Reichweite

Technische Daten

Der Sensor kann so eingestellt werden, dass er kleinste Messabweichungen wahrnimmt und ist in der Lage durch ein mit IP67 geschütztes Gehäuse hindurch zu operieren. So kann er eine Bewegung oder Anwesenheit registrieren und im Weiteren Ablauf Schaltvorgänge initiieren.

Das auf der Platine befindliche Potentiometer soll dazu nutzen, um die Sensitivität einzustellen. Bei Bedarf können so Personen ausgeblendet werden, damit ausschließlich Fahrzeuge erkannt werden oder umgekehrt.

Betriebsspannung 8 - 15 V DC
Betriebsstrom 30 mA
Funktionsprinzip Mikrowellenmodul
Montagehöhe 7 m
Öffnungswinkel Erfassungsbereich Horizontal 80°
Vertikal 32°
Sendefrequenz 24,0 - 24,25 GHz
Ausgangsleistung Typ 16 dbm (EIRP)
Ausgang Open Collector Schaltausgang mit Freilaufdiode,
schaltet aktiv gegen Masse
Max. Belastung Open Collector 80 mA
Einsatztemperatur -20 bis +60 °C
Umgebungsfeuchte 0 - 90% rF Betauung nicht zulässig
Abmessungen 73 x 26 x 16 mm

Grundlegend haben die Sensoren drei Anschlüsse. Betriebsspannung, Masse und den Open Collector Schaltausgang, welche wie in folgender Tabelle angeschlossen werden.

Pin Farbe Funktion
1 Schwarz Masse, Bezugspotential
2 Braun Open Collector Ausgang
3 Rot Betriebsspannung

Sensoren für hohe Leistungen besitzen eine Relaissteuerung und haben einen Strompfad für die Steuerspannung und einen für den Schaltkontakt mit der Funktion eines Öffners oder eines Schließers. Diese werden wie in den Abbildungen zu sehen angeschlossen.

Die Verdrahtung wird nach dem folgendem Anschlussplan geklemmt.

Klemme Funktion Farbe
1 Betriebsspannung Braun
2 Betriebsspannung Grün
3 Steuerspannung Eingang Weiß
4 Schließer-Kontakt Gelb
5 Öffner-Kontakt Grau


FAQ - häufig gestellte Fragen zu Radarsensoren

Warum erkennt der Radar-Sensor von Bewegungsmeldern nur bewegte Objekte?

Das liegt am Funktionstyp des Radargeräts. Theoretisch könnte der Radarsender auch Wellen ausstrahlen, die dann am unbewegten Umfeld reflektieren, woraus der Empfänger ein Oberflächenprofil erstellt. Allerdings würde ein solches Gerät ständig Empfangssignale detektieren und wäre damit für die Reaktion auf gelegentliche Ereignisse unbrauchbar.

Ein Radarsensor als Bewegungsmelder hingegen scannt beim erstmaligen Einschalten die festen Konturen seiner Umgebung und erstellt daraus ein Profil für den Normalzustand ohne Verarbeitungssignal. Anschließend sendet er immer wieder Funkwellen in den Radarkegel und überprüft, ob sich etwas verändert hat. Entsteht Bewegung durch ein neues Objekt im erfassten Bereich, registriert der Empfänger Veränderungen im Frequenzbereich durch die Reflektion an diesem Objekt und erzeugt daraufhin erst das Signal.

 

Wie können Einstellungen zu Größe und Geschwindigkeiten für detektierte Objekte praktisch genutzt werden?

Intelligente Radarsensoren verfügen über Einstellungsmodi, wie groß oder wie schnell ein Objekt sein muss, damit ein elektrisches Signal zur Steuerung von angeschlossenen elektrischen Geräten gegeben wird. Dadurch können Sie zum Beispiel verhindern, dass statt menschlichen Einbrechern auch Katzen oder Laub zur Alarmauslösung führen, oder einstellen, dass der Unterschied zwischen einem Menschen und einem wesentlich größeren Auto erkannt wird und nur die jeweilige Pforte ein Öffnungssignal erhält.

Sie können Radarsensoren neben der reinen Geschwindigkeitsmessung aber auch dafür verwenden, bei zu schnell herannahenden Objekten ein Alarmsignal zu generieren oder wie beim Blitzer in der Verkehrsüberwachung die angeschlossene Kamera zu einer Bildaufnahme anzuweisen.

 

Welche Vorteile haben Radarsensoren gegenüber Lichtschranken?

Die Wirkung der Radarwellen ist im Gegensatz zu Lichtwellen für das menschliche Auge unsichtbar. Dadurch können Radar basierte Bewegungsmelder versteckt installiert werden. Sie sind privat für den Einbruchschutz oder gewerblich zur Kundenstrommessung ideal geeignet. Außerdem sind Radarsender und -empfänger weniger empfindlich gegenüber Verschmutzung. Während die Erkennung über Lichtsignale schon bei gewöhnlicher Staubbelastung im Außenbereich ungenau werden kann, dringen die Wellen des Radars, ungehindert durch den belasteten Bereich hindurch.

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