Wykrywanie obecności 2.0: radary mmWave (LD2410/LD2450) w automatyzacji oświetlenia

Wykrywanie obecności 2.0: radary mmWave (LD2410/LD2450) w automatyzacji oświetlenia

Światło gasnące podczas czytania często ujawnia różnicę między wykrywaniem ruchu a wykrywaniem obecności. Czujniki PIR reagują na zmiany obrazu podczerwieni; radar może wykrywać mniejsze ruchy. Połączenie obu technologii może poprawić sterowanie oświetleniem, ale nie gwarantuje pełnego pokrycia. LD2410 i LD2450 również realizują różne zadania.

PIR: ruch i kontrast cieplny

Czujnik PIR wykrywa zmiany promieniowania podczerwonego w obrębie optycznego wzorca detekcji. Ruch poprzeczny często jest łatwiejszy do wykrycia niż spokojne siedzenie lub bezpośrednie zbliżanie. Znaczenie mają geometria soczewki, wysokość montażu, ruch oraz różnica temperatur między widocznymi powierzchniami a tłem.

Nie chodzi wyłącznie o porównanie temperatury pomieszczenia z uniwersalną temperaturą wnętrza ciała 36–37 °C. Odzież i odsłonięta skóra mają różne temperatury powierzchni. Mniejszy kontrast może ograniczać czułość, lecz nie wyznacza jednej temperatury „ślepoty termicznej”. Wyjścia PIR mają również własne parametry czasowe. Zadziałanie bez jakiegokolwiek opóźnienia nie jest gwarantowane.

LD2410 i LD2450: różne zadania detekcji

Obie rodziny korzystają z radaru 24 GHz, często sprzedawanego pod nazwą mmWave. Przy 24 GHz długość fali wynosi około 12,5 mm; klasyczny zakres fal milimetrowych zaczyna się, ściśle rzecz biorąc, od 30 GHz. Przy wyborze ważniejsze od nazwy są przetwarzanie sygnału i firmware.

LD2410: czujnik obecności rozróżnia cele ruchome i nieruchome w strefach odległości. Oddzielne progi mogą ograniczyć niepożądane wykrywanie w określonym zakresie. Deklarowany zasięg do około sześciu metrów nie gwarantuje wykrycia niemal nieruchomej osoby w każdej odległości i pod każdym kątem. Stan „cel nieruchomy” jest klasyfikacją obecności, a nie medycznym pomiarem oddechu.

LD2450: moduł śledzący podaje szacowane współrzędne i prędkości maksymalnie trzech celów. Współrzędne umożliwiają tworzenie stref, ale nie stanowią dokładnej pozycji ani trwałej tożsamości osoby. Moduł służy przede wszystkim do śledzenia celów ruchomych. ESPHome udostępnia również liczniki celów nieruchomych; taka nazwa nie dowodzi niezawodnej detekcji oddechu lub całkowitego bezruchu. Zastosowanie przy biurku wymaga sprawdzenia firmware i rzeczywistych pozycji siedzących.

Przykład ESPHome z uzupełnionym podłączeniem czujnika

Fragment zakłada płytkę ESP32 z wolnymi GPIO16/17 dla UART i GPIO14 dla PIR. Wybór płytki, konfiguracja sieci/API i automatyzacja światła należą do otaczającej konfiguracji ESPHome. Radar-TX łączy się z ESP-RX, a radar-RX z ESP-TX; potrzebna jest wspólna masa. Napięcie zasilania, wydajność prądowa i poziomy logiczne muszą odpowiadać konkretnemu modułowi. Wyjście 5 V nie może być bezpośrednio podłączone do GPIO 3,3 V.

uart:
  id: radar_uart
  tx_pin: GPIO17
  rx_pin: GPIO16
  baud_rate: 256000
  parity: NONE
  stop_bits: 1

ld2410:
  id: room_radar
  uart_id: radar_uart

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin: GPIO14
    name: "Room PIR Motion"
    id: pir_motion

  - platform: ld2410
    ld2410_id: room_radar
    has_target:
      name: "Room Radar Presence"
      id: radar_presence

  - platform: template
    name: "Room Unified Occupancy"
    device_class: occupancy
    lambda: |-
      if (id(pir_motion).has_state() && id(pir_motion).state)
        return true;
      if (id(radar_presence).has_state() && id(radar_presence).state)
        return true;
      if (!id(pir_motion).has_state() || !id(radar_presence).has_state())
        return {};
      return false;
    filters:
      - delayed_off: 30s

Standardowe ustawienie UART dla LD2410 to 256000 bodów, brak parzystości i jeden bit stopu. Wcześniej zmieniona prędkość modułu musi zgadzać się z konfiguracją. Wejścia są połączone przez LUB; dowolny dodatni odczyt utrzymuje obecność. Dopóki oba stany nie są znane, brak odczytu nie oznacza automatycznie pustego pomieszczenia. Pusta wartość zwracana przez lambdę zachowuje poprzedni stan; nie stanowi nadzoru komunikacji.

Przykładowe opóźnienie wyłączenia wynoszące 30 sekund rozpoczyna się po dwóch znanych stanach fałszywych. Czas podtrzymania radaru, PIR, ten filtr oraz dodatkowe opóźnienie Home Assistanta mogą się sumować. Przykład tworzy wyłącznie czujnik obecności; próg jasności, sterowanie ręczne i właściwa akcja oświetlenia pozostają osobnymi zadaniami.