Senzor ljudskog disanja i otkucaja srca MR60BHA2 recenzija

Želite da detektuje prisustvo čoveka u prostoriji, ali ne smete narušiti privatnost, dakle kamere nisu pogodno rešenje, niti je poželjno paljenje osvetljenja u prostoriji kako bi se obezbedila vizuelna detekcija. Takođe, želite detekciju i ukoliko je osoba nepokretna ili vrlo slabo pokretna, pa klasični PIR senzori nisu od pomoći. Granično, želite da budete sigurni da je osoba u prostoriji živa odnosno da ima puls i da diše. To je sve namena ovog senzora, a ne medicinski tačno merenje pulsa ili ritma disanja. Seeed Studio sa svojim MR60BHA2 kitom upravo obezbeđuje detekciju prisustva, pri tome je integrišući u postojeću kućnu automatizaciju.

Seeed Studio je danas poznat i po svojoj XIAO seriji minijaturnih razvojnih sistema za mikrokontrolere koji se lako integrišu u projekat bio on mejkerski, korisnički, pa čak i za primene u poslovnim i industrijskim okruženjima. Mogućnost relativno jednostavne izrade sopstvenih proizvoda u kojima se XIAO pločica samo utisne, omogućilo je posebnu klasu uređaja na njihovom prodajnom sajtu koji život započinju kao mejkerske ideje, a onda prerastaju u „Early build“. U tom trenutku dobijamo prve primerke čija je funkcionalnost na dovoljnom nivou da bi se ponudili tržištu u malim serijama. Oni su po pravilu „spakovani“ u namenski izrađena kućišta na filamentnim 3D štampačima, pa naoko deluju kao prototip uzorci. Od odjeka u javnosti, neke od ovih realizacija će doživeti i serijsku proizvodnju, dok će ostale ili biti zaboravljene ili će se modifikovati u skladu sa potrebama kupaca. Vrlo često su ovi uređaji namenjeni za realizaciju pametnog doma i mogu se integrisati u Home Assistant OS. Seeed Studio nam je poslao za potrebe pisanja recenzija veći broj ovakvih modela i mi ćemo ih u narednom periodu predstavljati jedan po jedan, uvek se pozivajući na ovu uvodnu priču.

Ovog puta, pred nama je Seeed Studio MR60BHA2 kit koga u ovom slučaju pokreće XIAO ESP32-C6 sa modulom za detekciju ljudskog disanja i otkucaja srca – odnosno mikro pokreta. Modul za radarsko detektovanje razvijen je na bazi čipa Andar Technology ADT6101P-K-JF. Sam modul se može nabaviti i direktno kod Andar Technolgy-a pod imenom Single-chip 1-Patch Evaluation Board sa oznakom ADTM6101PJDM41P02, što i stoji naštampano na ploči.

Čip ADT6101P-K-JF je izrađen u 55 nm CMOS tehnologiji i u pitanju je SoC radar-primopredajnik u slobodnom frekventnom opsegu 57~64 GHz. Ima dva integrisana kanala za predaju i dva kanala za prijem, zajedno sa internim FMCW (Frequency-Modulated Continuous-Wave) generatorom, analogno-digitalnim konvertorima (ADC), jedinicom za digitalnu obradu signala (DSP) i mikrokontrolerom sa ARM Cortex-M3 jezgrom za obradu svih signala. Interni algoritam u ovoj realizaciji obrađuje radarski signal kako bi se detektovali ritmični mikropomeraji karakteristični za ljudsko disanje i otkucaje srca. Čip ima SPI, 12C, UART i CAN-FD interfejse, a podržava daljinsko ažuriranje i „sleep“ režim sa niskom potrošnjom energije. Predajna snaga radija je 12dBm.

Obrađene informacije, kao i integraciju u lokalnu bežičnu mrežu, pa time i u pametni dom, radi Espressif-ov ESP32-C6 koji se nalazi na Seeed Studio XIAO ESP32-C6 razvojnom sistemu. Prva verzija senzora nije imala dodatnu antenu, ali je nova revizija uređaja opremljena sa A-01 2.4 GHz Wi-Fi antenom preko koje se senzor ljudskog disanja i otkucaja srca MR60BHA2 povezuje na ESPHome, pa time i na Home Assistant OS ili drugu softver za kućnu automatizaciju.

U ovom projektu vidimo koliko je zgodno odabran format XIAO pločica, koje se samo utiskuju u heder na glavnoj ploči. Po želji, možete koristiti i drugi XIAO, sa nekim drugim mikrokontrolerom ukoliko su vam takvi aplikativni zahtevi. Recimo, ukoliko nam treba neka druga bežična komunikacija, a ne 2.4 GHz Wi-Fi.

Na ploči postoji i jedan Grove konektor, na koga su dovedene dve IO linije sa ESP32-C6 mikrokontrolera, VCC i GND, a koji se može koristiti za neki specifičan dodatni senzor ili lokalno upravljanje, signalizaciju ili nešto slično.

Softver

Senzor ljudskog disanja i otkucaja srca Seeed Studio MR60BHA2 dolazi za fabrićkim firmverom na XIAO ESP32-C6 sistemu. Njime se on može povezati na 2.4 GHz Wi-Fi i preko njega na ESPHome, odnosno Home Assistant OS. Jasno je da bi se povezao potrebno je dati pristupne podatke mreže na kojoj je računar koji pokreće ESPHome. I to je jedini „trik“ koji je možda i nejasno pojašnjen na sajtu. Prvi korak je da se Seeed Studio MR60BHA2 poveže na napajanje preko USB-C konektora koji je dostupan i bez otvaranja kućišta – dakle konektor koji je na ADTM6101PJDM41P02 modulu. ESP32-C6 će pokrenuti sopstveni Wi-Fi server i potrebno je povezati se na njega sa bilo kog računara. Pojaviće se kao novi Wi-Fi izvor sa imenom seeedstudio-mr60bha2. Ova mreža je otvorena, te nema potrebe za kredencijalima. Nakon povezivanja treba u browseru otići na http://192.168.4.1, obratite pažnju da ne kucate https ili samo IP adresu, jer brauzer po pravilu dodeljuje https. Sa http://192.168.4.1 će se pojaviti crna strana sa listom dostupnih mreža, potrebno je odabrati 2.4 GHz na kojoj je kućna automatizacija i podesiti WiFi Settings polje, odnosno ime mreže i lozinku. Kliknite na Save i sačekajte da se senzor poveže. Sada slobodno možete računar koji ste povezali na seeedstudio-mr60bha2 da „otkačite“ sa njega i da ga povežete na mrežu koju svakodnevno koristite. On je poslužio svrsi – podešavanju pristupnih parametara mreže na senzoru, odnosno firmveru ESP32-C6 mikrokontrolera.

Ukoliko ste prethodno podesili ESPHome ili ste instalirali ESPHome na Home Assistant OS-u, a mi smo to uradili na Home Assistant Yellow – zamislite Home Assistant Green nema Wi-Fi, Seeed Studio MR60BHA2 Kit će se pojaviti kao ESPHome uređaj. Očitavanja će pokazati udaljenost tela, kao i otkucaje srca i informacije o disanju.

Od kontrola, tu je samo mogućnost da upalite ili ugasite WS2812 RGB LED diodu na ploči. Postoji još jedno očitavanje, a to je osvetljenja okruženja koje vrši BH1750 senzor koji je takođe na ploči modula.

Firmver koji sve ovo omogućava je fabrički, a može se i ažurirati sa novom verzijom na lokaciji koju održava Seeed Studio. Pri ažuriranju firmvera, potrebno je otvoriti kućište i povezati USB-C port na XIAO ESP32-C6 razvojnom sistemu. Iz brauzera, Firefox ume da pravi problem. Dok nam je Brave radio bez greške, dovoljno je samo kliknuti na plavo CONNECT dugme na dnu strane i za vrlo kratko vreme najnoviji firmver će biti na XIAO ESP32-C6.

Rekli smo da modul ima Grove port, ali fabrički firmver nema opcije za njegovo korišćenje. Ako želite da ovaj senzor koristite kao deo nekog svog projekta, zamenite XIAO modul ili dodate neki od Grove uređaja, pogledajte MR60BHA2 Getting started stranu gde su data detaljna uputstva za rad u Arduino IDE.

Zaključak

Ovaj senzor je dizajniran još 2022. godine pod sloganom „Feel Everything!“. Osnovni cilj u razvoju je bio da se detektuje prisustvo čoveka u zatvorenom prostoru bez vizuelnog kontakta. Senzor detektuje statično prisustvo čoveka na do 6 m, dok se disanje i otkucaji srca detektuju na daljinama do 1.5 m. Idealna aplikacija je detekcija neželjenog prisustva u nekom zatvorenom prostoru, bez potrebe da se on osvetljava, ali i bez narušavanja privatnosti. Uređaj u pametnom domu, u okviru kućne automatizacije, može da se koristi i za potrebe brige o starijima ili obolelima na rehabilitaciji.

Preciznost senzora nije na nivou medicinskih uređaja i nikako ne treba izmerene i prikupljene podatke uzimati kao merodavne zdravstvene informacije, jer ovaj ekonomičan senzor nije namenjen za takav rad.

Seeed Studio je napravio kućište na filamentnom 3D štampaču. U mejkerskoj publici ova štampa je omiljena i zbog cene, ali i zbog elastičnosti dovoljne da se zavrtanj može pritegnuti u nju bez pucanja plastike. Mane su svakako preciznost izrade, ali u ovom slučaju to nije krucijalno. Na slici iznad, možete primetiti, pored niza otvora i jedno dugme sa leve strane crtice pri dnu – to je Reset.

Pazite, Seeed Studio ima još jedan proizvod koji je identičnog izgleda, i čak dolazi u istom pakovanju kao i ovaj. U pitanju je senzor za detekciju pada. Urađen je na potpuno identičnom hardveru, ali je upotrebljen drugi prilagođen firmver. On nosi oznaku MR60FDA2. Na sajtu je jasna napomena da bi flešovanje pogrešnim firmverom, brikovalo uređaj. Nismo probali, nije nam baš najlogičnije da bi se to moglo desiti, posebno što je XIAO ESP32-C6 izmenjiv, ali ispoštovaćemo tvrdnju proizvođača.

Dolazimo do cene koja je za ovaj senzor kit 25 USD. Cena XIAO ESP32-C6 je 5 USD, cena mernog modula je oko 12.5 USD, pa je krajnja cena od 25 USD sa kućištem i firmverom korektna.

Ono što nam se na kraju dopalo je da je integracija u pametni dom veoma jednostavna i ne zahteva praktično nikakakvo programersko znanje – odnosno uređaj je namenjen krajnjem korisniku. Informacije dobijene od senzora su sasvim dovoljne da zadovolje specifičnu primenu, pa čak i privatnost onoga koji neželjeno ulazi u zabranjeni prostor.