该方案用 WT4102A-C01 毫米波传感器做宠物靠近检测。猫狗走到出水口前方 50cm 内,水泵启动出水,离开即停。传感器贴在箱体外壳后面,外观面不用开孔,也不用做防水窗。

一、宠物饮水机的感应为什么总是不准
红外热释电靠目标红外辐射的变化量工作。猫趴在饮水机边上一动不动地盯着水面,辐射量没有变化,传感器判定无人,水泵不出水。宠物在旁边睡觉时同样丢目标。这是原理限制,不是灵敏度调高就能解决的。
光电对射受宠物毛色深浅、环境光、水面反光影响,黑色长毛猫和白色短毛猫的反射差异能差出一倍。超声波和 ToF 在水箱这种场景里要面对水花、水面波动、亚克力箱壁的多重反射,杂波比目标回波还乱。电容感应要求接触,宠物不会配合。
摄像头方案要算力、要成本,卧室里放摄像头还要过用户心理这一关。
剩下的工程做法只有两个。水泵一直转,费水费电、水泵寿命短、水还容易变质。定时出水,宠物不在的时候照样出,水盘里积一层陈水。

二、毫米波在饮水机里装在什么位置
WT4102A-C01 是 1T1R AoB 毫米波传感器,内部集成毫米波天线、射频前端、基带和应用处理器,同时集成完整的 SoC 系统、感知算法以及应用固件。对主控来说,它不是一颗需要自己写测距算法的雷达前端,而是一个接串口指令、回检测结果的模块。
工作频段 24 ~ 24.25GHz,连续扫频带宽 250MHz,最大发射功率 10dBm,测距精度 ±25cm。
规格书标注的穿透能力是可以穿透亚克力、玻璃及薄的非金属材料。宠物饮水机的水箱基本是亚克力或 PC,传感器贴在箱体外侧或者底座内壁,信号穿壳过去,外观件保持完整,IP 防护等级不受影响。玻璃这一项在规格书另一处的表述不同,安装时以第五节的限制为准。
模块尺寸 23mm x 15.6mm x 1.0mm,厚度只有 1mm,底座夹层塞得进去。工作温度 -20 ~ 85°C,冬天阳台和夏天封闭车内的极端情况都覆盖。
★特性
· 高精度测距,对人体运动、微动和存在精确感知
· 穿透性强,可穿透亚克力、玻璃及薄的非金属材料
· 尺寸小、低功耗、多接口设计
· 工作温度 -20 ~ 85°C

三、50cm 检测窗口是怎么定出来的
规格书给出的存在感应范围是正向 0.5 ~ 8m,移动最远 15m,默认感应距离 6m,探测示意图上的标注同样是 0.5-8m 米。这几个数字的测试基准是室内环境、身高 170cm、体重 65 ~ 75kg、行走速度 1m/s 的成年人体,规格书备注里写得清楚。
规格书没有给出宠物目标的数据。猫和狗的雷达散射截面远小于成年人体,同一套门限下可检测距离会短于人体,这一段属于工程推算,需要用整机实测确认。宠物饮水机不需要 8m,需要的只是出水口前方 50cm 这一段要准。工程上用串口指令把距离门限收到 50cm 附近,这项参数属于《WT4102A-C01 串口指令说明 v1.0》里描述的可调范围,上位机连接后可以直接改。目标变小带来的距离衰减被压缩在这个窗口之内,不会表现为漏检。
输出延时默认 5s。宠物低头舔一次水通常持续数秒,延时值配合这个节奏调,避免宠物刚凑近就断水,也避免走开之后水泵继续空转。
四、UART 上报与供电对接
输出信号支持 IO、UART、PWM 三种。做状态上报走 UART,TX 与 RX 双向,主控既能读检测结果,也能下发距离和延时配置。做最低成本的单点控制走 IO 电平,输出电压 0 / 3.3-5V,与输入电压一致,直接推 MCU 的 GPIO 或者水泵驱动级。
工作电压 2.5 ~ 5.5V,3.3V 和 5V 系统都能直接挂上去。工作电流 1.80mA,峰值电流 120mA。电池供电的无线饮水机按 1.80mA 这个量级做续航预算,主控休眠、雷达常开,宠物靠近事件由 IO 电平或 UART 报文唤醒主控,整机平均功耗压得下来。
上电时序这一段写软件时容易踩。模块有上电自检功能,上电后 GPIO 脚先输出低高电平 10ms,再过 10ms 输出高电平,之后进入正常感应模式。主控要等这段自检走完再采信 O 脚状态,否则每次上电都会误触发一次水泵。
电源纹波要求控制在 100mV 以内。水泵是感性负载,启动瞬间的电流毛刺会串回传感器供电,供电隔离在 PCB 阶段就要单独处理,不要等到整机测试阶段才发现误报。
管脚定义
|--------|---------|
| 管脚 | 说明 |
| V(VIN) | 供电 |
| G(GND) | 接地 |
| O(OUT) | 电平输出 |
| I(IO) | 预留不接 |
| TX | UART-TX |
| RX | UART-RX |
| IO2 | 预留不接 |
五、结构安装自检清单
玻璃在规格书里出现了两次。2.1 产品特性写可穿透亚克力、玻璃及薄的非金属材料,注意事项第 2 条又建议天线前方不要安装金属、玻璃、陶瓷。两处表述不一致,工程上按注意事项这一条执行,天线正前方不放玻璃,饮水机外壳走亚克力或 PC。
|----------|--------------------------------------------|
| 检查项 | 要求 |
| 天线前方材质 | 不要金属、玻璃、陶瓷。塑胶、木质穿透效果较好 |
| PCB 铺铜 | 贴片安装的雷达模组,建议 PCB 平面铺铜做镂空处理 |
| 辐射面遮挡 | 天线辐射面避免大电流电路覆盖 |
| 与水泵驱动的距离 | 天线面避免正对驱动电源,远离整流桥、变压器、电感、开关管 |
| 无线模块共存 | 与 NB、蓝牙、WiFi、2.4G 模块拉开间距,与路由器、无线热点保持 1m 以上 |
| 多传感器部署 | 同一场地多个雷达,安装间距大于 2m |
| 参数标定 | 检测窗口按整机实测标定,不照搬 8m 指标 |
六、方案交付状态与支持方式
该方案已在宠物饮水机整机形态上完成联调验证。传感器安装位置、50cm 距离门限、输出延时参数、水泵驱动供电隔离这几项都跑过实机测试,处于可量产状态。客户拿到的是一套带参数配置文件的方案,不是一颗需要从零开始调的芯片。
不同客户的结构件不同,天线位置和距离门限要跟着迁移。这部分由工程师配合做整机标定,客户把样机寄过来或者工程师带设备上门,用上位机现场改参数。
配套文档是《WT4102A-C01 串口指令说明 v1.0》,里面含上位机操作和串口指令说明,距离和延时都在这份文档描述的范围里调整。
样品申请和技术对接走全国统一服务热线 4008-122-919,深圳唯创知音电子有限公司。
七、选型速查表
|--------|-------------------------------|
| 参数 | 指标 |
| 型号 | WT4102A-C01 |
| 工作频段 | 24 ~ 24.25GHz |
| 连续扫频带宽 | 250MHz |
| 最大发射功率 | 10dBm |
| 感应距离 | 默认 6m,存在正向 0.5 ~ 8m,移动最远 15m |
| 测距精度 | ±25cm |
| 工作电压 | 2.5 ~ 5.5V |
| 工作电流 | 1.80mA |
| 峰值电流 | 120mA |
| 输出信号 | IO / UART / PWM |
| 输出电压 | 0 / 3.3-5V,与输入电压一致 |
| 输出延时 | 5s |
| 模块尺寸 | 23mm x 15.6mm x 1.0mm |
| 工作温度 | -20 ~ 85°C |