Подключение и настройка датчика присутствия людей LD2410C

Описание

Статья создана членом сообщества и может не совпадать с позицией компании Wiren Board. Используйте приведённые инструкции на свой страх и риск.

Автор статьи: Paul Strong

Здесь будет рассмотрен весь процесс подключения, настройки и интеграции с Wiren Board / Home Assistant китайского датчика HLK-LD2410C от компании Hi-link, работающего по принципу радара.

Что это за датчик

Цитирую из блока aliexpress:

HLK-LD2410 – радарный датчик присутствия человека с возможностью измерения расстояния и детектирования как движущихся, так и неподвижных объектов.
HLK-LD2410 работает по принципу FMCW радара и способен обнаруживать движущиеся и неподвижные объекты. HLK-LD2410 способен рассчитывать расстояние до объекта, максимальное заявленное расстояние обнаружения составляет 5 метров. Он имеет интерфейс UART для конфигурации и вывод GPIO, состояние которого меняется при обнаружении цели в соответствии с настройками чувствительности. Логический уровень UART и GPIO 3.3 в.
Угол обнаружения объекта по горизонтали и вертикали составляет 120 градусов. Размер модуля всего 35*7 мм. Интерфейс UART и пин GPIO выведен на 5 контактную колодку с шагом 1,27 мм, разъемы с таким шагом распространены не широко, поэтому для отладки имеет смысл сразу заказать интерфейсную плату. Она содержит USB-Uart конвертер CH340 и стабилизатор напряжения AMS1117. Для подключения к компьютеру предусмотрен разъем micro-usb. Интерфейсная плата универсальна и подходит для разных радарных модулей, выпускаемых Hi-Link.

Материалы для изучения

В процессе изучения темы я подглядывал в "чужие" посты, должен сослаться на них.

Подключение к PC

Для подключения к PC нам понадобится конвертер USB-to-TTL
на датчике есть пять пинов

Подключаем TX датчика к RX конвертера
Подключаем RX датчика к TX конвертера
Подключаем GND и VCC соответственно

Windows

Нам нужна софтина LD2410 Tool на английском языке (к сожалению, есть версия только для Windows), качнуть можно тут - https://drive.google.com/drive/folders/1p4dhbEJA3YubyIjIIC7wwVsSo8x29Fq-

После подключения в диспетчере устройств должен появиться новый COM-порт.

Теперь открываем софтину, выбираем нужный COM-порт и жмём "Connect", если ошибок не вылезло - значит Serial-подключение установлено успешно.

Если подключение установить не удалось - нужно разбираться с COM-портом, возможно поможет рестарт софтины, или возможно вы уже открыли этот COM-порт в другой софтине, ошибка подключения будет выглядеть примерно так:

Теперь нам нужно отрегулировать расстояние, в пределах которого будет работать датчик. По умолчанию датчик работает диапазонами по 0.75м, всего есть 8 диапазонов:

№	нижняя граница, м	верхняя граница, м
1	0	0.75
2	0.75	1.5
3	1.5	2.25
4	2.25	3
5	3	3.75
6	3.75	4.5
7	4.5	5.25
8	5.25	6

Мы можем настраивать расстояние между 2 и 8 включительно, то есть отключить сканирование расстояния меньше 1.5m невозможно чисто технически, оно всегда сканируется.

Например, если мы хотим "мониторить" расстояние не более 3м, тогда записываем значения:

настройка	значение
Moving Max. RG	4
Motionless Max. RG	4

Теперь можем жать кнопку Start и сможем наблюдать за изменениями на графиках - по ним можно понять как датчик реагирует на ваше присутствие:

если круг зеленого цвета - значит датчик вас не видит

если пурпурный - значит датчик видит ваше присутствие

если красный - значит датчик видит ваше движение

в верхней части есть также расстояние до вас, вы можете постепенно удаляться от датчика и в какой-то момент отсчёт расстояния прекратится, спустя несколько секунд круг станет зеленым, т.к. датчик больше вас не видит (ранее мы настроили датчик на максимальное расстояние 3м)

У датчика есть также тонкие настройки чувствительности во всех 8ми зонах, но я не вникал в это очень глубоко, настроек по умолчанию мне хватило чтобы решить свою задачу.

Linux

Есть вот такая хорошая страничка - https://ld2410.albert.nz/ - вместо софта можно пользоваться этим сайтом для настройки датчика.

Настройка через bluetooth

Вобще-то я рассчитывал получить модуль с синим зубом, но не то заказал. Есть хочется без ноута на месте через мобилу расстояние поднастроить, то надо брать такое:

Далее нужно использовать мобильное приложение HLKRadarTool для подключения к датчику.

Подключение к ESP32

Далее будет рассмотрен процесс прошивки контроллера ESP32, для этих целей у меня всегда есть полноценная dev-плата ESP32 WROOM32 Devkit 38P.

Подключаем пины датчика к esp32 (да, я использовать не стандартные RX/TX пины, мне так надо было, вы можете использовать другие пины по своему усмотрению):

5V контроллера к VCC датчика
GND
GPIO27 - RX датчика
GPIO26 - TX датчика

Далее подразумевается, что у вас уже есть система Home Assistant с подключенным ESPHOME.

Создаём новое устройство с базовым конфигом (адрес 192.168.0.100 указан с учетом IP-адреса, закрепленного на роутере за MAC-адресом WiFi интерфейса платы с ESP32):

esphome:
  name: esp-garderob
  friendly_name: esp-garderob

esp32:
  board: esp32dev
  framework:
    type: arduino

# Enable logging
logger:

# Enable Home Assistant API
api:
  encryption:
    key: "ylD7gSnCct8R2g+Ff2nlYZJCOesBngFNln0ulJGOnwM="

ota:
  password: "2d292b8425334046760b741090ee1c3f"

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  use_address: 192.168.0.100

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "Esp-Garderob Fallback Hotspot"
    password: "FKaeqKHsRMdF"

captive_portal:

Далее открываем и изучаем документацию https://esphome.io/components/sensor/ld2410.html

Я перепробовал там все вариации конфигов, лично у меня так и не взлетело редактирование настроек из Home Assistant, а точней, там даже текущие значения не считываются после рестарта esp32, в итоге я выкинул всё лишнее - оставил только бинарный сенсор присутствия:

uart:
  tx_pin: 27
  rx_pin: 26
  baud_rate: 256000
  parity: NONE
  stop_bits: 1

ld2410:
  throttle: 300ms

binary_sensor:
  - platform: ld2410
    has_target:
      name: Presence

что здесь можно увидеть:

мы указали настройки UART, соответствующие тем пинам, на которые мы подключили наш датчик
создаём платформу ld2410 и указываем таймаут для цикла, который опрашивает датчик
на базе платформы ld2410 создаём бинарный сенсор с датчиком присутствия

после заливки прошивки появится новое устройство с соответствующим сенсором, его можно найти тут "Настройки > Устройства и службы > Устройства"

Интеграция с Wiren Board

Для трансляции значений в контроллер Wiren Board нам понадобится виртуальное устройство, чтобы мы могли в его топики передавать значения через MQTT.

Создаём виртуальное устройство

defineVirtualDevice('virtual-garderob', {
    title: 'virtual-garderob' ,
    cells: {    
      presence_sensor: {
        title: "датчик присутствия",
        type: "alarm",
        value: false,
      },         
    }
})

Получаем имя топика

В веб-интерфейсе Wiren Board в разделе "Настройки -> MQTT топики" ищем наше виртуальное устройство и копируем значение топика (например, /devices/virtual-garderob/controls/presence_sensor)

Добавляем в конфиг esphome

ранее мы описывали бинарный сенсор - его нужно дополнить полем id (это нужно чтобы в lambda-функции можно было получение значение сенсора):

binary_sensor:
  - platform: ld2410
    has_target:
      name: Presence
      id: esp_garderob_presence
      on_state:
        then:
          - mqtt.publish:
              topic: /devices/virtual-garderob/controls/presence_sensor
              payload: !lambda |-
                return id(esp_garderob_presence).state ? "1" : "0";

mqtt:
  broker: 10.50.0.253

что мы сделали:

добавили id к сенсору
описали mqtt-брокера
создали триггер on_state, срабатывающий при изменении значения сенсора, используем функцию mqtt.publish для отправки данных в Wiren Board

Теперь можно пойти в раздел устройств в интерфейсе Wiren Board и увидеть такое:

Когда датчик сработает, то будет выглядеть так:

Таким образом, можно использовать wb-rules для автоматизации, или какой-то другой софт.

Автоматизация освещения

Совсем коротко про автоматизацию (как это сделал я):

всё освещение у меня уже прокинуто в Home Assistant при помощи wb-engine (https://github.com/4mr/wb-engine)
установлен node red с модулем node-red-contrib-home-assistant-websocket и node-red-contrib-wirenboard

Добавляем компонент (отлавливает изменение состояния выбранного объекта)

если вы используете компонент первый раз - нужно добавить сервер home assistant (если NR крутится внутри HA, тогда, по идее, это можно пропустить)

указываем объект сенсора

добавляем второй компонент -

если вы используете компонент первый раз - нужно добавить сервер wiren board

указываем "светильник"

соединяем компоненты:

Далее жмём "Deploy". Теперь при обнаружении присутствия человека в гардеробе будет зажигаться соответствующая группа освещения.

Автономное подключение

У датчика есть OUT-пин, на котором появляется напряжение 3V в случае обнаружения объекта, таким образом, можно приколхозить какое-то реле и управлять освещением автономно, без контроллера УД, мне это было не нужно - поэтому особо не изучал, но эта задача кажется сильно проще чем подключение к HA/WB.

Например, может подойти один из модулей реле (тут надо смотреть, что в действительности выдаёт датчик на пине OUT):

реле 3V
реле 5V

Печать корпуса

В конечном счёте я решил свою задачу - как датчик работает мне очень нравится, всё точно, никаких ложных срабатываний по сравнению с PIR датчиком, поэтому я решил финализировать решение, заказал себе ESP32C3 (на свой страх и риск, т.к. разработчики ESPHOME не гарантируют корректную работу на C3, но вроде пишут что всё норм встаёт) и нашёл на просторах сети пару халявных схем для 3D-принтера, отдал другу, и вот какой результат получился:

ссылки на схемы:

Навигация