Ultraschall sender

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Autor
Ultraschall sender
Suche nach: ultraschall (346)

    







BID = 26779

Dodegy

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Ich würde gern eure Meinung zu einem Projekt von mir höhren. Es geht darum 3 Ultraschall-sender im abstand von 2ms für 0.5ms senden zu lassen und danach erstmal eine längere Zeit zu warten bis der zyklus neu beginnt.
Die Signale werden von einem empfänger an einen Rechner gesendet, welcher daraus die position des empfängers bestimmt (Triangulation).

Die Sender und empfänger sind kein Problem. Auch die gesammte Zyklussteuerung läuft über einen NE555 und kann über ein Poti eingestellt werden. Von dem Startsignal des NE555 ausgehend wird ein Sender gleich geschaltet und das Problem liegt nun an den beiden restlichen die erst nach 2ms bzw. 4 ms senden sollen.
Wie würdet ihr das lösen?
Ich habe auch der Einfachheit halber 3 Frequenzgeneratoren mit Verstärker für die Sender gebaut. Wäre es auch möglich einen zu bauen und das ende mit einem Switch jeweils umzuschalten?

Bin für Ideen dankbar!

BID = 26795

perl

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Ich würde es mit einem Mikroprozessor machen, aber wenn Du das nicht willst, kannst Du auch mit dem Startimpuls eine Kette von einzeln einstellbaren Monoflops auslösen.

Wenn Deine US-Sender räumlich getrennt aufgestellt sind, käme möglicherweise eine Lösung analog der von Photographen benutzten Sklavenblitze in Frage.
Dann ergibt sich die Verzögerung automatisch durch die Laufzeit des Schalls zwischen den Transpondern.
Heraus kommt dann ein Signal, dessen elektronisches Äquivalent zur Flugnavigation benutzt wurde und LORAN hieß (ich glaub die LORAN-C Ketten laufen noch).



Zitat :
...Wäre es auch möglich einen zu bauen und das ende mit einem Switch jeweils umzuschalten?
...

Das kommt u.a. auf die zu schaltenden Leistungen an.
Außerdem sind verändern die unterschiedlichen Leitungen zu den Schwingern möglicherweise deren Anpassung.
Da Halbleiter nicht teuer sind, würde auch ich die Lösung mit einer Endstufe pro Kanal vorziehen, die Schalter dürften genauso teuer kommen.
Wenn die Signale phasenrein sein müssen, würde ich das Signal eines Masteroszillators zwischen den Endstufen umschalten.
Ob allerdings der 555 dafür das Ei des Kolumbus ist, wage ich zu bezweifeln.


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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 30 Jul 2003  1:59 ]

BID = 26806

Dodegy

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Die Idee mit dem Sklavenblitz find ich genial, aber auch schwer zu implementieren da die reinfolge beachtet werden muss. Ich denke in dem Fall bleibe ich bei einer festen zeitlichen Einstellung die zu vorgegebenen abständen passt.

Zu der Zeitlichen Koordinierung würde ich gern kein Mikroprozessor benutzen, da ich relativer Anfänger bin und auch noch nie so ein Ding programmiert hab.
Im sinn hatte ich Kondensatoren um eine Zeitverzögerung zu schaffen, aber ich denk mal dadurch wird das Signal zu stark verändert um damit einen Chip zu Triggern. Es muss doch einen einfachen weg geben ein signal um ein paar Millisekunden zu verzögern?!?

BID = 26807

perl

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Wohnort: Rheinbach

Wie ich oben schon schrieb, kannst Du Monoflops dazwischenschalten um den Triggerimpuls zu verzögern.

Eine Alternative wäre es, einen langsamen Sägezahn zu erzeugen, und mit zwei bis drei Komparatoren (LM339) an dessen Flanke die Triggerimpulse auszulösen.
Da Du den Referenzwert jedes Komparators mit einem Poti einzeln und unabhängig einstellen kannst, kannst Du dabei sogar die Reihenfolge verändern, in der die Triggersignale ausgelöst werden.

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BID = 26819

Dodegy

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ich danke dir... die idee mit den Komperatoren klingt gut werd es mal weiter verfolgen.

Hab nur grade nen Prob entdeckt. Der komperator reagiert doch wenn der Eingangsstrom Größer ist als der Vergleichsstrom. Dann würde das signal für den ersten Sender zu lang, sodass er die ganze zeit sendet und sich mit den anderen überlapt. Der erste Sender darf ja nur nen ganz kurzes Trigersignal bekommen. Könnte schwierig werden aber nen guter ansatz zum lösen.

Oder seh ich da nen Prob wo keins ist?

EDIT: Nach ein wenig Googlen hab ichs gefunden.. also ein Fenster-Komparator wäre es. So nun hab ich wieder stoff zum lernen und begreifen . Ach ja was denkst du wäre ein guter Sägezahn Signalgenerator?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Dodegy am 30 Jul 2003 13:46 ]

BID = 26839

perl

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555 mit geeigneter Beschaltung z.B.
Oder ein Komparator des LM339.

Wenn Du den Kondensator mit einer Konstantstromquelle auflädtst bekommst Du einen sehr linearen Sägezahn.
Das erleichtert die Einstellung der Komparatoren, aber die Aufladung über einen Widerstand verläuft durchaus auch gesetzmäßig, und könnte sogar stabiler sein.

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BID = 26899

Dodegy

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mal noch eine Frage...

Würde so ein Fenster Komperator auch am steilen abwärtsende des sägezahns reagieren??

BID = 26908

Dodegy

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An einer anderen stelle hab ich jetzt doch noch ein Problem.Ich hab zum Ultraschall-Puls Senden einen Schaltplan aus einem Datenblatt von Conrad. Leider versteh ich nicht wieso die Schaltung bei einem Low signal des NE555 Sendet?
ich müsste für meinen gebrauch das ganze so umbauen das er bei einem High signal sendet da ich den NE555 Monostabil laufen lassen will. Könnte mir jemand hier nochmal helfen?

Den schaltplan hänge ich als datei an.

Uploaded Image: schaltung.JPG

BID = 27395

perl

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Zitat :
Leider versteh ich nicht wieso die Schaltung bei einem Low signal des NE555 Sendet


Das verstehst nicht nur Du nicht.
Wenn das in der Beschreibung steht, ist es falsch.

Leider kann ich die Typenbezeichnung des vierfach Gatters nicht lesen.
Wenn's wie gezeichnet ein NAND ist, (CD4011) dann sendet die Schaltung wenn der Ausgang vom 555 High ist.

Alternativ könnte man das pinkkompatible 4-fach NOR CD4001 reinstecken, dann sendet die Schaltung, wenn der Ausgang vom 555 Low ist.


P.S:
Du solltest einmal überlegen, ob Du anstelle des 555 einen CD 4538B (==MC14538B) verwendest.
Da sind zwei Monoflops in Gehäuse und Du kannst sie wahlweise positiv oder negativ triggern und hast wahlweise positives oder negatives Ausgangssignal

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  5 Aug 2003 19:08 ]

BID = 27468

Dodegy

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das er bei low schaltet kam bei mir raus als ich anhand der wiederstände und des kondensators im Netzt des 555 die zeiten ausrechnete und mit dem Pulsmuster rechts unten verglichen hab. ras kam das der 555 1ms auf low ist und 24ms auf high. In dem diagramm ist der puls 1ms lang und die pause 24ms. Daraus schlussfolgerte ich das er bei Low einen puls generiert.
Komisch kommt mir das ja auch vor. Der schaltplan kommt aus dem datenblatt des Ultraschallempfängers bei Conrad (Nr. 182273 - VU). kannst ja mal reinschauen aber typenbezeichnungen und hilfe hab ich von denen net bekommen.

Wegen dem CD 4538B... ich hab mich doch entschieden alles mit einem µC zu steuern, sodass ich den 555 ganz weglassen kann und die schaltung dann direkt ansprech.

Bin für tipps offen eine effectiven Ultraschallsender zu entwerfen.

BID = 27483

perl

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Zitat :
...Bin für tipps offen eine effectiven Ultraschallsender zu entwerfen...


Was für Geber verwendest Du denn ?
Oder hast Du Dich noch nicht festgelegt ?
In Luft oder im Wasser ?


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BID = 27511

Dodegy

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Ich wollte die Sender und Empfänger von Conrad kaufen (182281 - VU, 182273 - VU). Aber die scheinen auch recht groß wenn du kleinere oder flachere kennst wäre ich dir dankbar. Funktionieren sollen sie nur an der luft, wasser kommt da net dran.

BID = 27525

perl

Ehrenmitglied



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Ich fürchte, daß die Bandbreite dieser Teile zu gering ist.

Du willst ja einen Impuls erzeugen und empfangen. Geringe Bandbreite bedeutet schlechte zeitliche Auflösung. Außerdem befürchte ich, daß die Impulsform bei diesen Teilen zusätzlich durch Gehäuseresonanzen arg verfälscht wird.

Als idealen Impulsgeber könnte mir eine Funkenstrecke vorstellen und als Empfänger ein kleines Kondensatormikrofon.

Übrigens ist die Verwendung eines Impulses zwar technisch einfach, aber ansonsten nicht optimal.
Z.B. nimmt die Leistung ab, je kürzer der Impuls wird, und Reflexionen von außerhalb des Meßbereichs können stören.

Die heutzutage bevorzugte Lösung dürfte die Verwendung von Pseudorauschen sein.
Am Empfänger werden dann gleichzeitig die Autokorrelationen sämtlicher Rauschsignale gebildet und daraus die Laufzeiten ermittelt.
Das in Echtzeit zu erledigen, ist eine typische Anwendung für digitale Signalprozessoren.
Weil Rauschen eine über einen weiten Frequenzbereich verschmierte Energie darstellt, ist das Verfahren auch relativ immun gegen Fremdstörungen.



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BID = 27531

Dodegy

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Zitat :

Geringe Bandbreite bedeutet schlechte zeitliche Auflösung.


Warum? Versteh ich net ganz. ich dachte er an die vermeidung von Störquellen.

Nun gut, ich denk mal das wird zu kompliziert wenn ich statt Impulsen das Rauschverfahren nehm.

Ich habe einzelne Abstandsmesser auf dem selben prinzip gesehen (jedoch echo wird gemessen). Von daher denke ich wird die Energie reichen um den direkten schall zu messen. Ich muss auch dazu sagen das die messung auch nicht unbedingt millimeter genau sein muss. 1 cm Auflösung reicht und wäre denk ich mal erreichbar.
Jedoch wäre ein kleinerer Empfänger nicht schlecht, jedoch weiß ich nicht genau wie meinst du das mit der Funkenstrecke meinst?
Noch etwas anderes. Hast du eine Idee wie man den Verstärker und Pulsgenerator bauen kann. Den auf dem Conrad datenblatt versteh ich net wirklich. Oder könntest du ihn kurz erläutern?
Dank dir das du dich damit beschäftigst.

BID = 27560

perl

Ehrenmitglied



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>>Geringe Bandbreite bedeutet schlechte zeitliche Auflösung.


>Warum? Versteh ich net ganz. ich dachte er an die vermeidung von Störquellen.

Weil ein Schwingkreis hoher Güte = geringer Bandbreite nicht plötzlich anschwingen und ausschwingen kann.
Dabei handelt es sich nicht um technische Unzulänglichkeiten sondern um Mathematik. Onkel Fourier mit seiner Transformation und der inversen FT verrät Dir, warum ein ein schmaler Impuls im Zeitbereich ein breites Frequenzspektrum ergibt , und umgekehrt ein schmalbandiges Frequenzspektrum einem längerem Ereignis im Zeitbereich entspricht.

Auf diesem Effekt beruht ja gerade auch die Unterdrückung von impulsförmigen Störungen durch den Schwingkreis.


1cm entspricht bei 300m/s einer Auflösung von 33µs oder einer Schwingung eines 30kHz Signals. Und das auch nur unter optimalen Bedingungen. Das bedeutet, daß Du auch die Phase des Signals wirst auswerten müssen, vielleicht indem Du an einem bekannten Ort ein Referenzmikrofon aufstellst.
Und sowohl Sender wie Empfänger müssen breitbandig sein, damit sie so schnell ansprechen.

Mit Funkenstrecke meine ich eine Hochspannungsentladung wie z.B. bei einer Zündkerze.
Dieser Miniaturblitz ist eine nahezu punktförmige Schallquelle, die einen einzelnen Druckstoß ohne weiteres Nachschwingen aussendet.
Damit könntest Du die Ansprechcharakteristik Deiner Mikrofone prüfen. Wenn Du nämlich mit unvollkommenen Gebern und Aufnehmern arbeitest, wird es schwer Verbesserungen des Empfängers festzustellen, da Du immer nur die gesamte Übertragungsstrecke prüfen kannst, und deren Characteristik durch das schwächste Glied bestimmt wird.

Noch kurz zu dem imho ungeeigneten Conrad Generator:

Das als Inverter geschaltete Gatter (1,2,3) wird durch die Gegenkopplung über die beiden Widerstände in den Linearbetrieb gezwungen. Die Ausgangsspannung ist dann etwa die halbe Speisespannung. Dadurch arbeitet auch der Inverter (5,6,4) im Linearbetrieb und ein an (1,2) angelegtes schwaches Signal erscheint an (4) etwa um das 100-fache verstärkt. Durch den 560pF Kondensator wird das verstärkte Signal wieder dem Eingang zugeführt und die Sache schaukelt sich auf. Die Periodendauer wird i.W. durch den Kondensator und das 30k-Poti bestimmt und beträgt rund 2,5*R*C.
Das so gewonnene Rechtecksignal wird dem NAND (12,13,11) zugeführt und kommt dort nur dann invertiert heraus, wenn der Anschluß (12) High ist.
Über den Inverter (8,9,10) wird daraus ein nochmal invertiertes Signal hergestellt und treibt die "Endstufe" aus CD4049 Invertern zur Erhöhung der Ausgangsspannung im Gegentakt an.
Die Inverter des CD4049 sind zur Erhöhung des Ausgangsstromes parallel geschaltet.
Der 4049 ist übrigens ein 6-fach Puffer, und ich frage mich, wo die beiden anderen Stufen verschwunden sind.

So wie die Schaltung gezeichnet ist, handelt es sich bei allen Logik-Gatter um NAND Gatter des CD4011, es ist nur teilweise eine etwas unübliche Darstellung gewählt.

Die Schaltung würde auch mit dem 4-fach NOR CD4001 funktionieren, nur daß dann das Ausgangssignal erscheint, wenn das vom NE555 kommende Signal an Pin12 Low ist.


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