Ultraschall sender

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Autor
Ultraschall sender
Suche nach: ultraschall (346)

    







BID = 27591

Dodegy

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mir ist grad so aufgefallen, wenn ich sowieso einen µC nehm brauch ich den 40kHz Oszilator garnet. ich kann ja anhand des µC-Taktes das signal Low-High-Low schalten, sodass 40kHz entstehen. Würde das gehen? mit Oszilator wäre auch kein problem. hab was gelesen das ein Sinus signal besser wäre um den Piezo einzuschwingen. Was sagt ihr dazu? Und wie kann man das dann am besten generieren?

Die Fourier Transformation kenn ich in der Musik bei der Grundtonberechnung oder so...

Was sagst du zu der entstufe. hast du eine bessere lösung oder eine einfachere lösung oder geht das so recht gut?

BID = 27596

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  

Natürlich brauchst Du den Oszilator nicht, denn der Sender braucht nur eine Schwingung abzustrahlen, dann muß der Meßwert stehen.
Und einschwingen darf auch nichts, denn das würde niedrige Bandbreite = schlechte Zeitauflösung bedeuten.

Was "Endstufe" angeht, so mag sie für die Piezogeber angemessen sein, aber imho ist ein dynamischer Hochtonlautsprecher mit entsprechend stromstarken Treibern angemessener.

Die Piezokeramik ist nämlich ein recht schweres Material, Dichte fast wie Eisen. Entsprechend schwer ist sie in Bewegung zu bringen und wieder abzubremsen.
Das führt dann dazu, daß sie nur wenig Energie an die Luft abgibt, dafür aber wie eine Glocke wenig gedämpft weiterschwingt. Genau das kannst Du, wie schon erwähnt, in der Impulstechnik nicht gebrauchen.

Ein Rechteck-Impuls ist nicht besonders geeignet, weil dabei viel Energie in die Oberwellen geht, die nicht ausgewertet werden. Ideal wäre eine stark gedämpfter Sinuswelle, deren Hüllkurve der Gaußschen Verteilungsfunktion angenähert ist.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



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Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 27609

Dodegy

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Beiträge: 28
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Spontan fällt mir eine Variante ein über einen Decade-IC mit nachgestellten wideständen, sodass der ic ein recheckimpuls bekommt und nacheinander die widerstände schaltet. Die widerstände wären so einstellbar das eine Glockenkurve entsteht. Würde eine solche schaltung bauen und sie mit allein 3 sendern verbinden dazwischen jeweils ein AND Gatter, wobei jeder anschluss vom µC gesteuert wird. Sodass man den jeweiligen AND eingang des senders High setzt und einen puls generieren lässt. Ansonsten für jeden sender eine schaltung wäre zu viel platz. Würde das gehen oder gibt es eine kleinere Variante?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Dodegy am  7 Aug 2003  1:36 ]

BID = 27610

perl

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Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Im Prinzip wäre das ein brauchbare DAC, wenn Du ihn mit etwa 300 kHz taktest. Man könnte auch ein Schieberegister nehmen und dort eine 1 durchjagen. Das braucht weniger Verdrahtung.

Aber nicht eine Glockenkurve sollst Du erzeugen, sondern eine Sinusschwingung, die mit einer Glockenkurve multipliziert ist.


Zitat :
Würde eine solche schaltung bauen und sie mit allein 3 sendern verbinden dazwischen jeweils ein AND Gatter, wobei jeder anschluss vom µC gesteuert wird.


So nicht !

Hinter dem DAC hast Du ein Analogsignal, das kannst Du nicht einfach durch eine Logik-Gatter schicken.
Es gibt aber Schalter für Analogsignale, beispielsweise CD4066, CD4051, CD4052, CD4053 die mittels eines digitalen Steuersignals betätigt werden. An deren Ausgänge könntest Du die Treiberstufen anschließen. Zu den Sendern führen dann nur noch Kabel.

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BID = 27669

Dodegy

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Stimmt die AND-Gatter gehöhren da net rein. Danke das du gleich ein paar ICs erwähnt hast, aber woher kennst du die jeweiligen modelle. Hast du sie alle im kopf oder schaust du auch erst nach und wenn ja wo??

Die Schieberegister Lösung dacht ich mir eigentlich auch, hab es ein wenig verwechselt. Was denkst du wie steil die Glockenfunktion sein soll und vom Sinus doch eigentlich nur der Positive teil oder die ganze Periode? Da ich noch nie auch nur im entferntesten mit schieberegistern zutun hatte hab ich auch keinen plan wieviel stufen angemessen wären. Mach bitte mal einen Vorschlag.
Dazu auch noch eine Frage. Die zuerst geschalteten wiederstände bleiben ja an, sodass sie ja beim 2. Widerstand mit wirken, also abgezogen wirden müssen. Seh ich das richtig?

BID = 27674

perl

Ehrenmitglied



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Wohnort: Rheinbach


Zitat :
...Hast du sie alle im kopf...


Hab keinen Preßmüll im Kopf, sondern Grütze oder so etwas.

In Ernst, ich kenne die Typen ungefähr, hab aber zur Sicherheit noch mal nachgesehen.




Zitat :
...Was denkst du wie steil die Glockenfunktion sein soll und vom Sinus doch eigentlich nur der Positive teil oder die ganze Periode?...


Welchen Teil der unendlichen Sinuswelle Du nimmst ist prinzipiell egal. Wenn die Glockenkurve sehr flach ist, kommen auch mehrere Schwingungen dabei raus.
Aber Du willst ja eine scharfen Impuls prodzieren. Dann würde ich fürs erste die Umhüllende so wählen, daß sie bei der halben Periodendauer auf 50% abgefallen ist.
Du wirst dann vermutlich den "Ultraschall"-impuls schon hören können, denn es treten wie es sich gehört Seitenbänder von 0 bis zur doppelten Trägerfrequenz auf. Daran siehts Du aber auch warum Geber und Sensor sehr breitbandig sein müssen.




Zitat :
Die zuerst geschalteten wiederstände bleiben ja an, sodass sie ja beim 2. Widerstand mit wirken, also abgezogen wirden müssen. Seh ich das richtig?


Das muß nicht sein wenn Du eine einzelne 1 gefolgt von vielen Nullen durchschiebst.
Dann bekommst Du das gleiche Signal wie am Ausgang eines Dekoders.
Bezüglich der Stufenanzahl würde ich meinen, daß zwei 8-bit Register ausreichen sollten.

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BID = 27733

Dodegy

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Zitat :

Aber Du willst ja eine scharfen Impuls prodzieren. Dann würde ich fürs erste die Umhüllende so wählen, daß sie bei der halben Periodendauer auf 50% abgefallen ist.

Tut mir leid. Das Versteh ich nicht so ganz. Was meinst du mit Umhüllende? Könntest du es ein wenig ausfürlicher schildern? Sonst komm ich glaub ich nicht hinterher.


Zitat :

Du wirst dann vermutlich den "Ultraschall"-impuls schon hören können...


Das ist ein problem. denn höhren will ich absolut nicht. Das würde ehr stören. Da bin ich über die niedrige bandbreite des Senders froh. wobei 4kHz doch eigentlich schon recht viel ist oder?

Ich bin am überlegen ob ich das ganze mit der Kurve einbau oder einen Recheckimpuls benutze. Die energieverschwendung wäre mir nicht so wichtig, nur die daraus resultierende leistungsminimierung wäre nicht gut. Jedoch funktioniert der Abstandsmesser von Conrad auch auf 4 meter noch und der arbeitet sogar mit dem echo. Schaltplan hab ich mal mit drangehangen. Was denkst du wäre es so wichtig das signal extra noch zu einer kurve zu verfeinern?
Wenn es wirklich sehr viel mehr bringt denke ich aber werde ich keine schieberegister nehmen sondern gleich die O/I Ports des µC. Ich habe die benötigte I/O ports mal gezählt und komm gerademal auf 3 zu den Analogsignalschaltern, dazu der ADC eingang und die 2 des UART macht 6 und bei einem µC mit 32 I/O Ports wären noch massig übrig für die Kurvengenerierung. Wäre doch machbar oder?

Uploaded Image: Abstandsmesser.JPG

BID = 27737

perl

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Mir ist einigermaßen schleierhaft, wie man mit dieser Schaltung und einer einfachen LED eine Abstandsmessung realisieren will.
Ich kenne aber auch das IC nicht. Liefert das für jeden cm einen Lichtblitz und bei 4m Entfernung brauchst Du dann nur bis 400 zählen, oder wie soll das gehen ?

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  8 Aug 2003  3:49 ]

BID = 27761

Dodegy

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schuldige hab ich vergessen zu sagen. Die LED leutet wenn eine entfernung unterschritten wird...
Glaub aber die haben eine recht genaue auflösung...
Naja es ist nicht wirklich eine messung muss ich zugeben. Also vergiss es einfach wieder.

Also nicht mit rechecksignal...
könntest du mir die Kurve des Signals, was entstehen soll, nochmal erklären, eine funktion geben oder ein Diagramm zeichnen? ich kann mir das noch nicht so ganz vorstellen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Dodegy am  8 Aug 2003 11:14 ]

BID = 27789

perl

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Zitat :
...Glaub aber die haben eine recht genaue auflösung...


Glauben ist nicht Wissen.
Imho wertet das Teil lediglich die Amplitude des reflektierten Signals aus und schaltet je nach Rückstreueigenschaften des Objekts mal hier mal dort.



Zitat :
...könntest du mir die Kurve des Signals, was entstehen soll, nochmal erklären, eine funktion geben oder ein Diagramm zeichnen? ich kann mir das noch nicht so ganz vorstellen..


So ungefähr:

Uploaded Image: US-Impuls.jpg


Das Frequenzpektrum ist dann auch wieder eine Glockenkurve.

Aber wenn Du kein Oszilloskop hast, kannst Du nicht mal ahnen wie das Signal verzerrt wird.

Ich hab den Eindruck, daß Du Dich ein bißchen sehr weit auf unbekanntes Gebiet gewagt hast. US-Teile die wahrscheinlich ungeeignet, jedenfalls aber unzureichend spezifiziert sind, zusammen mit etwas wenig Ahnung von Impulstechnik werden wahrscheinlich in einem Mißerfolg enden.

Eine Hoffnung die Kuh vom Eis zu bringen hab ich aber, wenn Du das Problem vom Zeitbereich in den Frequenzbereich verlagerst.
Stichwort "Chirp-Radar".
Dabei wird Breitbandigkeit gegen Impulslänge eingetauscht. Lange Impulse herzustellen sollte für dich ja kein Problem sein.

In Kürze das Verfahren:
Der Sender stellt einen relativ langen Impuls her, dessen Frequenz sich linear mit der Zeit ändert, dabei aber natürlich innerhalb der von den Bauteilen her gegebenen Grenzen bleibt.

Wenn man während der Sendedauer die Frequenzen von empfangenem und gesendeten Signal vergleicht, findet man eine konstante Frequenzdifferenz, deren Betrag ein Maß für die Laufzeit ist.

Die Differenzfrequenz kann man durch Multiplikation der Signale erzeugen.
Im einfachsten Fall genügt dafür die Krümmung einer Diodenkennlinie.
Es gibt aber auch preiswerte ICs aus der Rundfunktechnik, die als "Multiplikative Mischer" diese Aufgabe perfekt erledigen.

Mit dieser Technik kannst Du es stets erreichen, daß das Trägersignal innerhalb der Bandbreite der Wandler bleibt, und daß die auszuwertende Differenzfrequenz ein NF-Signal ist, das man perfekt mit der Soundkarte verarbeiten kann.

Es gibt genug frei verfügbare Software, die das Signal der Soundkarte mittels FFT einer Spektralanalyse unterwerfen und in Echtzeit darstellen.

Wenn Du dann mittels Soundkarte den analogen Teil des Verfahrens im Griff hast, hindert Dich niemand daran die Differenzfrequenz einfach mit einem Zähler zu bestimmen.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  8 Aug 2003 14:55 ]

BID = 27806

Dodegy

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Beiträge: 28
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ich weiß das ich sehr viele Probleme habe da ich mich nicht damit auskenn, aber ich brauche auch keine Nonplusultralösung. ich denke das eine cm genaue Auflösung so funktionieren wird. Auch wenn es später vielleicht nicht ganz funktioniert, will ich es so probieren. Sei bite nicht böse, du hast mir sehr viel weitergeholfen.
ich denke mit dem sender werde ich jetzt fertig. Zu dem Empfänger hab ich eine Schaltung gefunden und ich wollt mal deine Meinung dazu höhren ob man die verwenden kann?

Uploaded Image: empfänger.gif

BID = 27814

perl

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Zitat :
Zu dem Empfänger hab ich eine Schaltung gefunden und ich wollt mal deine Meinung dazu höhren ob man die verwenden kann?


Ich bin da sehr skeptisch.

Imho ist der TL084 mit einem breitbandigen 40kHz Signal reichlich ausgereizt. Ich hätte sogar Bedenken den überhaupt in dieser Anwendung einzusetzen.

Schlimmer noch ist die Tatsache, daß der TL084 nicht für den Betrieb an einer einfachen +5V Versorgung spezifiziert ist.
Mit anderen Worten: Die Betriebsspannung reicht nicht aus.
Das hat zur Folge, daß die internen Stabilierungsschaltungen noch nicht arbeiten.

Ob und wie die Schaltung also funktioniert, ist eher eine Frages des Zufalls als des Designs.
Möglicherweise hängt das Ergebnis dann sogar vom Chiphersteller ab.

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Dodegy

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im Prinzip ein Bandpass verstärker und Gleichrichter... mhh dann werd ich wohl mal selber überlegen... den Bandpass bekomm ich noch hin aber Verstärker??? Naja muss ich mich mal durchwühlen will dir ja net dauernt auf den kecks gehen.

BID = 27833

perl

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Verstärker ja, aber Bandpass machen Deine Piezodinger schon mehr als genug.

Wie gesagt, mit 'nem Chirp könnte es mit 4kHz Bandbreite gehen, eine kurzer Impuls kommt da nicht unversehrt duch.

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BID = 27920

Dodegy

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Seh ich das richtig, dass der Chirp mit immer steigender frequenz sendet und dann die empfangene frequenz mit der gerade gesendeten verglichen wird? Das würde doch nur besser gehen weil man einen längeren puls verwendet. Das kann man doch auch ohne die frequenzmessung. Eigentlich ist doch egal wie lang der puls ist!?! man könnte doch auch einen langen Puls senden, oder?


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