Sleep Radar — схема сборки

Схемы

Открыть в полном размере ↗ Нажмите на схему, чтобы открыть её отдельно и увеличить.

Таблица соединений

Цепи

Цепь	Что соединяет
`USB_5V` +5 В от гнезда USB-C	J1 гнездо USB-C — красный провод (+5 В) U1 TP5000 — IN+ D2 SS14 — анод (ст. 0, ряд 1) Q3 AO3401A — G (ст. 3, ряд 2) R5 100 кОм (ст. 4, ряд 2) R3 68 кОм (ст. 7, ряд 2)
`VBAT` + аккумулятора (B+ TP5000)	BT1 аккумулятор — красный провод (+) U1 TP5000 — B+ SW1 выключатель — крайний вывод
`VBAT_SW` + аккумулятора после SW1	SW1 выключатель — средний вывод Q3 AO3401A — D (ст. 3, ряд 0) R6 100 кОм (ст. 5, ряд 0)
`VSYS` шина питания (USB через D2 или аккумулятор через Q3)	D2 SS14 — катод (полоска) (ст. 2, ряд 1) Q3 AO3401A — S (ст. 3, ряд 1) Q1 AO3401A — S (ст. 3, ряд 5) R1 100 кОм (ст. 4, ряд 5) D1 SS14 — анод (ст. 8, ряд 4)
`VSYS_D` VSYS после D1 → вывод 5V платы C3	D1 SS14 — катод (полоска) (ст. 10, ряд 4) U4 ESP32-C3 — 5V
`Q1_GATE` затвор ключа радара	Q1 AO3401A — G (ст. 3, ряд 6) R1 100 кОм (ст. 4, ряд 6) Q2 2N7002 — D (ст. 7, ряд 6)
`RADAR_PWR` питание радара до повышающего	U2 MT3608 — VIN+ Q1 AO3401A — D (ст. 3, ряд 4)
`RADAR_5V` 5,0 В на радар	U2 MT3608 — VOUT+ U3 C1001 — VIN
`RADAR_EN` включение радара (GPIO10)	U4 ESP32-C3 — 10 (GPIO10) R2 100 кОм (ст. 10, ряд 5) Q2 2N7002 — G (ст. 9, ряд 6)
`USB_DET` есть ли USB (GPIO3, 68 к / 100 к ≈ 3 В)	R4 100 кОм (ст. 10, ряд 2) U4 ESP32-C3 — 3 (GPIO3) R3 68 кОм (ст. 8, ряд 2)
`VBAT_SENSE` напряжение аккумулятора / 2 (GPIO1)	U4 ESP32-C3 — 1 (GPIO1) R6 100 кОм (ст. 6, ряд 0) R7 100 кОм (ст. 7, ряд 0) C1 100 нФ (ст. 8, ряд 0)
`RADAR_TX` UART: радар → C3	U3 C1001 — TX U4 ESP32-C3 — 20 (GPIO20)
`RADAR_RX` UART: C3 → радар	U4 ESP32-C3 — 21 (GPIO21) U3 C1001 — RX
`LED_CHG` светодиод: заряд	U1 TP5000 — площадка charge LED LED1 светодиод — крайняя ножка (заряд)
`LED_COM` светодиод: общий вывод	U1 TP5000 — площадка gnd (LED) LED1 светодиод — средняя ножка
`LED_STB` светодиод: заряжен	U1 TP5000 — площадка standby LED LED1 светодиод — крайняя ножка (заряжен)
`GND` общий минус	J1 гнездо USB-C — чёрный провод (GND) U1 TP5000 — IN− BT1 аккумулятор — чёрный провод (−) U1 TP5000 — B− U4 ESP32-C3 — G U2 MT3608 — VIN− U2 MT3608 — VOUT− U3 C1001 — GND R7 100 кОм (ст. 7, ряд 1) C1 100 нФ (ст. 8, ряд 1) R4 100 кОм (ст. 10, ряд 1) R5 100 кОм (ст. 4, ряд 3) Q2 2N7002 — S (ст. 8, ряд 6) R2 100 кОм (ст. 9, ряд 5)

Внутри модулей уже соединены: TP5000 IN− = B− (общий минус); MT3608 VIN− = VOUT−. Отдельный провод между ними не нужен.

Провода между модулями — чек-лист

№	Цепь	Откуда	Куда
1	`USB_5V`	J1 гнездо USB-C — красный провод (+5 В)	ответвление на красном проводе гнезда (или на площадке IN+)
2	`USB_5V`	ответвление на красном проводе гнезда (или на площадке IN+)	U1 TP5000 — IN+
3	`GND`	J1 гнездо USB-C — чёрный провод (GND)	U1 TP5000 — IN−
4	`USB_5V`	ответвление на красном проводе гнезда (или на площадке IN+)	плата питания: площадка ст. 0, ряд 2
5	`VBAT`	BT1 аккумулятор — красный провод (+)	ответвление на «+» аккумулятора (или на площадке B+)
6	`VBAT`	ответвление на «+» аккумулятора (или на площадке B+)	U1 TP5000 — B+
7	`VBAT`	ответвление на «+» аккумулятора (или на площадке B+)	SW1 выключатель — крайний вывод
8	`GND`	BT1 аккумулятор — чёрный провод (−)	ответвление на «−» аккумулятора (или на площадке B−)
9	`GND`	ответвление на «−» аккумулятора (или на площадке B−)	U1 TP5000 — B−
10	`GND`	ответвление на «−» аккумулятора (или на площадке B−)	плата питания: площадка ст. 0, ряд 3
11	`VBAT_SW`	SW1 выключатель — средний вывод	плата питания: площадка ст. 0, ряд 0
12	`LED_CHG`	U1 TP5000 — площадка charge LED	LED1 светодиод — крайняя ножка (заряд)
13	`LED_COM`	U1 TP5000 — площадка gnd (LED)	LED1 светодиод — средняя ножка
14	`LED_STB`	U1 TP5000 — площадка standby LED	LED1 светодиод — крайняя ножка (заряжен)
15	`VBAT_SENSE`	плата питания: площадка ст. 10, ряд 0	U4 ESP32-C3 — 1 (GPIO1)
16	`USB_DET`	R4 100 кОм (ст. 10, ряд 2)	U4 ESP32-C3 — 3 (GPIO3)
17	`GND`	плата питания: площадка ст. 10, ряд 3	U4 ESP32-C3 — G
18	`VSYS_D`	D1 SS14 — катод (полоска) (ст. 10, ряд 4)	U4 ESP32-C3 — 5V
19	`RADAR_RX`	U4 ESP32-C3 — 21 (GPIO21)	U3 C1001 — RX
20	`RADAR_TX`	U3 C1001 — TX	U4 ESP32-C3 — 20 (GPIO20)
21	`RADAR_EN`	U4 ESP32-C3 — 10 (GPIO10)	плата питания: площадка ст. 10, ряд 6
22	`RADAR_PWR`	плата питания: площадка ст. 2, ряд 6	U2 MT3608 — VIN+
23	`GND`	плата питания: площадка ст. 1, ряд 6	U2 MT3608 — VIN−
24	`RADAR_5V`	U2 MT3608 — VOUT+	U3 C1001 — VIN
25	`GND`	U2 MT3608 — VOUT−	U3 C1001 — GND

Соединения на самой макетке — по рисунку: столбцы 0–10 слева направо, ряды 0–6 сверху вниз; ряд 3 — общая шина GND. Соседние площадки одной цепи соединяются каплей припоя снизу, три пунктирных провода (два VSYS и один GND) идут тонким изолированным проводом снизу платы.

Детали

Поз.	Деталь	Кол-во	Примечание
U4	ESP32-C3 SuperMini, 4 МБ флеш	1	22,5 × 18 мм; выпаять красный светодиод питания
U3	DFRobot C1001 (SEN0623), радар 60 ГГц	1	5 В, ≤ 100 мА; 22 × 22 мм, крепление 2 × M2
U1	Плата заряда TP5000 «D14482» (импульсная, 1S): без защиты и без выхода OUT	1	21,5 × 14,5 мм; R100 заменить на 0,25 Ом (≈ 400 мА), площадка «F» замкнута (4,2 В)
LED1	Двухцветный светодиод Ø5 (из комплекта TP5000)	1	в клипсе на крышке; ножки нарастить проводом ≈ 65 мм
U2	Повышающий модуль MT3608	1	выставить 5,0 В до подключения радара
BT1	Li-Po 802540, 3,7 В 800 мА·ч, обязательно со своей платой защиты (PCM)	1	8 × 25 × 40 мм; у TP5000 защиты нет
J1	Гнездо USB-C на корпус, 2 провода (красный / чёрный, 55 мм)	1	только питание и заряд; выводов хватает до IN+ / IN−
SW1	Движковый выключатель SPDT (SS12D00 или аналог)	1	разрывает «+» аккумулятора
Q1, Q3	AO3401A, P-канальный MOSFET, SOT-23	2	на переходниках SOT-23 → 3 вывода
Q2	2N7002 (или AO3400), N-канальный MOSFET, SOT-23	1	на переходнике SOT-23 → 3 вывода
—	Переходник SOT-23 → 3 вывода 2,54 мм (SIP-3)	3	стоя или плашмя, высота ≤ 8 мм; выводы подписаны G / S / D
D1, D2	SS14, диод Шоттки 1 А 40 В, SMA	2	полоска — катод
R1, R2, R4–R7	Резистор 100 кОм, SMD 1206	6	маркировка «104»
R3	Резистор 68 кОм, SMD 1206	1	маркировка «683»; верхнее плечо делителя USB_DET
C1	Конденсатор 100 нФ, керамический, SMD 1206	1	без маркировки — держите отдельно
—	Резистор 0,25 Ом (маркировка R250) вместо R100 на TP5000	1	типоразмер как у снятого R100; рассеивает ≈ 0,04 Вт
—	Макетная плата 2,54 мм, кусок 11 × 7 отверстий = 28 × 18 мм	1	место в крышке сверху справа; высота с пайкой и переходниками ≤ 9 мм
—	Провод 26–28 AWG (силикон) для модулей, 30 AWG / МГТФ для перемычек под платой, термоусадка	—	красный, чёрный и цветные для сигналов; ≈ 12 см к радару

Сборка и проверка

ESP32-C3 SuperMini: выпаяйте красный светодиод питания — он светит постоянно (≈ 1 мА) и заметно сокращает работу от аккумулятора.
TP5000 — до установки в корпус. Замените резистор R100 (0,1 Ом, ток заряда 1 А) на 0,25 Ом: ток I = 0,1 В / R ≈ 400 мА, это 0,5 C для ячейки 802540. Площадку «F» оставьте замкнутой — это Li-ion 4,2 В; разомкнутая означает LiFePO4 3,6 В, и аккумулятор не будет дозаряжаться. Без аккумулятора подайте 5 В на IN+ / IN− и проверьте на B+ ≈ 4,2 В. TP5000 — импульсный зарядник: в закрытом корпусе он греется гораздо меньше линейного; на время работы от аккумулятора это не влияет.
Аккумулятор 802540 — только со своей платой защиты (PCM). У TP5000 защиты нет, а отключение радара прошивкой при низком напряжении — второй рубеж, не замена PCM.
MT3608 — до радара! Подайте на VIN 3,7–5 В и подстроечником выставьте на VOUT ровно 5,0 В по мультиметру. Модуль с завода часто выдаёт больше 5 В — радар C1001 рассчитан на 5 В.
Плата питания 28 × 18 мм (кусок макетки 11 × 7 отверстий, высота с пайкой не больше 9 мм). Резисторы и C1 — SMD 1206, каждый лежит на двух соседних площадках: R3 = 68 кОм (маркировка «683»), остальные — 100 кОм («104»). SS14 — через одну площадку, полоска — катод. Транзисторы — на переходниках SOT-23 → 3 вывода, стоя или плашмя (не выше 8 мм); сверяйте G / S / D по надписям переходника. Q1 и Q3 — P-канальные AO3401A, Q2 — N-канальный 2N7002. Соседние площадки одной цепи соединяются каплей припоя снизу, три пунктирные связи — тонким изолированным проводом снизу.
Размещение в корпусе (вид из комнаты; файлы и порядок сборки корпуса — в разделе «Корпус»):
- на крышке, верхний ряд: ESP32-C3 слева (USB-C к левой стенке, к сервисной прорези), плата питания 28 × 18 мм справа;
- средний ряд: TP5000 слева — компонентами к крышке, на вспененном скотче, площадки IN / B к левому краю; MT3608 справа;
- ниже — полка аккумулятора, выводами влево;
- радар — в наклонной передней стенке, повёрнут выводами вправо;
- нижняя грань слева направо: гнездо USB-C для зарядки, светодиод заряда, винт-фиксатор M3 в язычке настенной пластины, выключатель.
Провода. Родные выводы гнезда J1 (55 мм) достают до IN+ / IN− TP5000 без наращивания. Ответвления +5 В и GND на плату питания паяйте вторым проводом прямо на сквозные площадки IN+ и B− — это те же цепи USB_5V и GND, что и серые муфты на монтажной схеме. Ножки светодиода нарастите проводом ≈ 65 мм до площадок charge / gnd / standby; общий вывод — на gnd. Если при заряде светится не тот цвет, поменяйте местами крайние ножки.
Проверка без C3 и радара: (а) без USB, SW1 включён — на VSYS напряжение аккумулятора (3,3–4,2 В); (б) USB в гнездо корпуса — на VSYS ≈ 4,6–4,8 В, на площадке IO3 ≈ 2,8–3,1 В, светодиод показывает заряд; (в) на VIN+ MT3608 питания нет, пока RADAR_EN не поднят (радар по умолчанию выключен).
Никогда не подключайте аккумулятор к выводу 3V3 платы C3. C3 питается только от VSYS через диод D1 на вывод 5V — так USB самой платы C3 не может подзарядить аккумулятор в обход TP5000.
Полярность: красный провод гнезда J1 — на IN+ платы TP5000, чёрный — на IN−; красный провод аккумулятора — на B+, чёрный — на B−. Проверьте мультиметром до первого включения.
UART накрест: TX радара → GPIO20 (RX C3), GPIO21 (TX C3) → RX радара. Пока радар обесточен, прошивка держит GPIO20/21 входами без подтяжки, чтобы не питать радар через линии UART.
Прошивка и настройка: подключите USB-C самой платы C3, прошейте Sleep Radar для C3, затем на странице настройки введите Wi-Fi и MQTT. Через гнездо корпуса данных нет.

Бюджет питания

Модель расхода из CONTRACT.md §4 (по ней прошивка оценивает est_days).

Потребитель	Расход	Комментарий
Радар C1001 (0,5 Вт при 5 В, КПД MT3608 ≈ 87 %)	0,58 Вт	пока включён; ≈ 85 % расхода в режиме eco
ESP32-C3 активен	0,07 Вт	измерение и отправка
Одна отправка по Wi-Fi	≈ 1,0 Дж	подключение + MQTT
Глубокий сон	0,25 мВт	радар обесточен через Q1
Полезная энергия 802540	2,66 Вт·ч	800 мА·ч × 3,7 В × 0,9

Режим	Расход	От 800 мА·ч
eco (от аккумулятора, по умолчанию): окно 60 с раз в 12 мин ночью (22–08) и раз в 45 мин днём	≈ 0,77 Вт·ч/сутки	≈ 3,4 суток
continuous от аккумулятора: радар включён постоянно	≈ 0,65 Вт	≈ 4–5 ч
От USB (режим auto включает continuous)	—	без ограничений

Батарею расходует радар, а не ESP32. Ниже 3,45 В датчик принудительно переходит в eco с укороченным окном, ниже 3,30 В выключает радар и спит до подключения USB.

Установка

Радар должен «видеть» грудную клетку спящего на расстоянии 0,4–1,5 м. Удобнее всего — на стене над изголовьем, с наклоном вниз к груди.

Корпус бывает с тремя наклонами луча вниз от горизонтали: 30°, 45° (по умолчанию) и 60°. Высоты рассчитаны для человека на спине, головой к изголовью: грудь ≈ 0,55 м от стены и ≈ 0,2 м над матрасом (расчёт — в enclosure/README.md).

Наклон	Низ корпуса над матрасом	До груди	Когда
30°	≈ 0,49 м	0,60 м	низкое изголовье или его нет
45°	≈ 0,71 м (по DFRobot подходит и ~1 м)	0,74 м	по умолчанию
60°	≈ 1,10 м	1,05 м	высокое изголовье или полка, датчик выше на стене

Допуск по высоте — около ±15 см: конус радара ±50°, и расстояние до груди остаётся в пределах 0,4–1,5 м. Низ корпуса должен быть выше изголовья. Для другой геометрии наклон ≈ arctg(h / d), где h — высота радара над грудью, d — расстояние от стены до груди.

Центрируйте датчик над подушкой одного человека: на двуспальной кровати луч задевает и соседа, и показания смешиваются.
Между радаром и кроватью не должно быть металла и толстых преград; ткань и тонкий пластик не мешают. Вентиляторы, шторы и животные в зоне луча дают ложное движение.
Гнездо USB-C корпуса направьте туда, куда удобно подвести кабель зарядки; от USB датчик работает непрерывно и точнее.

Корпус (STL)

Файлы для 3D-печати (PLA/PETG, уже повёрнуты для печати). Сначала напечатайте пробник посадки гнезда USB-C. Крышку берите с тем же наклоном, что и корпус. Крепёж: 3 самореза M3×8–10 (крышка), M3×12 снизу (фиксация на пластине), 2 шурупа с дюбелями (пластина, 60 мм между отверстиями), 2 винта M2×4 (радар).

Загружаю список…