"Radar" in Ihrem Wohnzimmer: Ein ultraschallbasierter Radarsimulator

Der Besitz einer Radarstation ist der Traum vieler Elektronikbastler. Radar Signale sind faszinierend und spielen nicht nur in der Militärtechnik, sondern auch in der zivilen Luftfahrt eine wichtige Rolle. Auch in der Schifffahrt und der Seeverkehrslenkung wird Radar intensiv genutzt, und wenn Sie ein halbwegs neuwertiges Auto besitzen, hat es wahrscheinlich auch ein oder mehrere Parkradare. Die Polizei setzt Radar ein, um Ihre Geschwindigkeit zu kontrollieren. Radar ist für die Wettervorhersage (Regenradar) unverzichtbar geworden, und Satelliten nutzen Radar zur Beobachtung der Erde. Kurzum, Radar ist überall.

Ultraschall-Radar?

Sonar ist wie Radar, verwendet aber Schallwellen anstelle von Radiowellen. Schall hat zwar nicht die Reichweite von Radarsignalen, ist aber eine gute Alternative, um Radar zu simulieren. Mit einem solchen Simulator ist es möglich, die Funktionsweise von Radar zu verstehen und seine Grundprinzipien leicht zu erlernen. Das Ultraschall-Radar-Kit, das wir in diesem Artikel ausprobieren, verwendet Ultraschall, um ein Radarsystem zu simulieren.

Das Ultraschall-Radar-Kit
 

Der Ultraschall-Radar-Bausatz enthält alle Komponenten, die für den Bau einer kleinen simulierten Radarstation erforderlich sind:
 

• Mechanische Elemente aus transparentem Kunststoff
• Ein hochwertiges Modellservo
• Ein Ultraschall-Wandlermodul
• Einen Mikrocontroller mit einem Breakout-Board
• Ein USB-Netzteil und ein passendes USB-Kabel
• Alle notwendigen Kabel, Schrauben, Muttern und Abstandshalter.

 

Der Zusammenbau des Bausatzes ist sehr einfach und sollte auch für Anfänger zu bewältigen sein. Eine ausführliche Anleitung wird leider nicht mitgeliefert. Die Kabel werden jedoch an verpolungssichere Stiftleisten angeschlossen, was die Wahrscheinlichkeit von Fehlern verringert. Auch der mechanische Zusammenbau ist weitgehend intuitiv. Die Bilder 2 bis 5 zeigen die fertig montierte Radarstation.
 

 

 
 

 

Betrieb und Experimente

 Sobald die Radarstation vollständig zusammengebaut ist, kann sie an das Netzteil und das USB-C-Kabel angeschlossen werden, die im Kit enthalten sind. Wenn alles richtig eingestellt ist, wird ein radarähnliches Bild auf dem Bildschirm angezeigt. Eine Programmierung ist nicht erforderlich. Der Servomotor bewegt sich von links nach rechts und zurück, während das Ultraschallwandlermodul die Umgebung abtastet. Bild 6 veranschaulicht die Radarstation in Aktion.

Entfernungsmesung mit dem Utrasonic Radar

 Auf dem Bildschirm wird der Abtaststrahl in grüner Farbe mit Entfernungsreferenzringen angezeigt. Erkannte Objekte sind als rote Punkte markiert (siehe Bilder 4, 6 und 7). An dieser Stelle können Sie mit interessanten Experimenten beginnen. Ein wichtiger Parameter für jede Radarstation ist die Reichweite. Das mitgelieferte Ultraschallwandlermodul hat eine Reichweite von mindestens 4 Metern, aber die maximale Entfernung, die auf dem Display angezeigt wird, beträgt 2,05 Meter. Größere Objekte werden in dieser Entfernung erkannt, aber Objekte in der Nähe, zum Beispiel in 1,75 Metern Entfernung, werden deutlicher angezeigt (siehe Bild 6).

 

Die Auflösung des Systems ist erstaunlich hoch. Je nach Entfernung können Objekte mit einer Breite von zwei bis vier Zentimetern problemlos erkannt werden. Nur mit extrem kleinen Objekten, etwa in der Größe eines Bleistiftdurchmessers, hat die Radarstation ihre Schwierigkeiten. Das folgende Bild zeigt die Erkennung eines Holzstreifens von circa 4 Zentimetern Breite.

 

Bei kleineren Objekten wird die Erkennung immer schwieriger, bis sie schließlich nur noch als einzelner roter Punkt erscheint (siehe Bild 8). Bleistifte zum Beispiel können nur bis zu einer Entfernung von einigen Zentimetern erkannt werden.
 

Nachdem wir nun wissen, wozu das Gerät in der Lage ist, können wir uns mögliche Anwendungen ansehen. Es kann für Bildungsexperimente eingesetzt werden, um die Funktionsweise von Sonar und Radar zu demonstrieren, oder für grundlegende Anwendungen, wie die Erkennung kleinerer Ziele wie Modellflugzeuge oder Schiffe. Darüber hinaus sind auch praktischere Anwendungen wie die Raumüberwachung und -beobachtung denkbar.

Vor- und Nachteile

Der Bausatz hat mehrere starke Seiten: 
 

• Es enthält alle erforderlichen Komponenten wie USB-Kabel und Netzadapter.
• Der Zusammenbau ist einfach, mit verpolungssicheren Steckern, die Verdrahtungsfehler minimieren.
• Auf dem Controller ist eine vollständige Software vorinstalliert, so dass keine komplexe Programmierung erforderlich ist.

 Allerdings gibt es auch ein paar Nachteile zu beachten:

 

• Eine detaillierte Montageanleitung wird nicht mitgeliefert.
• Eine Betriebsanleitung mit Hintergrundinformationen wäre von Vorteil.
• TDer Quellcode des Controllers ist nicht öffentlich zugänglich.

Fazit

Der Bausatz ermöglicht den Aufbau einer kleinen, ästhetisch ansprechenden Ultraschall-Radarstation mit integriertem Display. Mit einfachen Experimenten lassen sich die Funktionsweise und die technischen Grundlagen der Radartechnik spielerisch nachvollziehen.


Mit der vorprogrammierten Steuerung können auch Anfänger diese Station leicht aufbauen. Zu den durchführbaren Experimenten gehören einfache Zielerfassungsanwendungen sowie die Überwachung kleinerer Räume. Der bereits geladene Code funktioniert einwandfrei, allerdings wäre es für fortgeschrittene Nutzer sicher schön, wenn sie die Möglichkeit hätten, ihn zu verändern oder zu erweitern.

Weiter gehend
 

Eine eigene Programmierung des Controllers, zum Beispiel über die Arduino-IDE, ist durchaus möglich. Allerdings muss man sich selbständig mit den entsprechenden Programmiertechniken vertraut machen. Glücklicherweise gibt es im Internet zahlreiche Informationen, die bei diesem Prozess helfen. Wenn Sie erst einmal angefangen haben, gibt es keine größeren Hindernisse, um fortgeschrittene und spannende Anwendungen der Radarstation zu erkunden