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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche Ultraschallsender/Empfänger


Autor: Moritz Sch (mollitz)
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Hi,

Ich bin auf der Suche nach Ultraschallsendern beziehungsweise 
Empfängern, weiß aber nicht wo ich passende Dinger finde.

Wichtig ist mir vor allem, dass sie den Schall möglichst Kugelförmig, 
also in alle Richtungen abgeben.

Gibt es auch Ultraschallsender, die auch empfangen können, bzw. 
umgekehrt?

Vielen Dank für Tips,

Moritz

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Moritz,

> Ich bin auf der Suche nach Ultraschallsendern beziehungsweise
> Empfängern, weiß aber nicht wo ich passende Dinger finde.
Welche Frequenz? Luft, Flüssigkeit oder Festkörper?

- www.reichelt.de hat kleine 40kHz-Strahler für Luft.

- http://www.airmartechnology.com/ hat eine größere Auswahl an Luft-, 
Flüssigkeits- und Festkörperwandlern.

- http://www.richterstt.de/ ist spezialisiert auf Flüssigkeits- und 
Festkörperwandler und fertigt Wandler nach Kundenwunsch.

> Wichtig ist mir vor allem, dass sie den Schall möglichst Kugelförmig,
> also in alle Richtungen abgeben.
Dann muß die Wandlerfläche klein im Vergleich zur Wellenlänge sein.

> Gibt es auch Ultraschallsender, die auch empfangen können, bzw.
> umgekehrt?
Das können die meisten.


Gruß,
  Michael

Autor: Moritz Sch (mollitz)
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Hi,

Vielen Dank erstmal.

Frequenz zwischen 30 und 400 kHz
Luft.

Also Hohe Wellenlänge -> Niedrige Frequenz (oder so wars doch irgendwie) 
und kleine Sensoren.

Es gibt doch zwei Arten der Erzeugung. Mit Membran wie bei Lautsprechern 
und mit Piezokristall.
Was ist "besser"?

Gruß Moritz

EDIT:
Habe unter airmartechnology mal folgende Sensoren gefunden, die 
wenigstens ein bisschen zur Seiten "schwingen". Wie wird es bei denen 
wohl jenseits der 90° Rechts und Links aussehen?
Gruß Moritz

http://www.airmartechnology.com/Uploads/AirPDF/AT1...
http://www.airmartechnology.com/Uploads/AirPDF/ATK...
http://www.airmartechnology.com/Uploads/AirPDF/AT3...

Autor: Moritz Sch (mollitz)
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Keiner noch ne Idee, zu Rundumultraschallsendern/empfängern?

Gruß Moritz

Autor: ein (Gast)
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http://www.prowave.com.tw/pdf/T328S16.PDF
http://www.prowave.com.tw/pdf/T400E08.PDF

die scheinen eine "schlechte" Richtcharakteristik zu besitzen.
Vielleicht reicht es bei denen ja, wenn du zwei Paare um 180° versetzt 
verwendest? Allerdings sind hier Sender & Empfänger getrennt.

Hast du eigentlich Anforderungen an die Reichweite?

Autor: Moritz Sch (mollitz)
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Reichweitenmäßig... 5 Meter wären in Ordnung.

Autor: Moritz Sch (mollitz)
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Die Rechnung leuchtet mir nicht ganz ein. Viele normale, Strahlen ja 
auch zur Seite, wodurch sich dann eine halbkugel ergäbe. Wenn sie jetzt 
auch noch nach hinten strahlen sollen, wären das dann 2 halbkugeln, also 
doppelte sendeleistung.

Gruß Moritz

Autor: ein (Gast)
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Nach meiner Schätzung (ohne praktische Erfahrung, also eher geraten) hat 
man mit dem 400er eine Reichweite von ca. 2m und mit dem 328er ca. 5m.
Beides 0° frontal und bei 10 Vrms. Wie gesagt: eher geraten. Und die 
Sensibilität der Empfängerelektronik spielt eine nicht unerhebliche 
Rolle.

Nach dieser Schätzung würde die Reichweite bei 90° noch etwa 2,5 m 
betragen (328er).

Nach meiner Rechnung sollte die Wellenlänge bei 1cm liegen, der 
gleichzeitige Betrieb von 2 Sendern würde also Interferenzen erzeugen, 
keine Verstärkung des Signals.
Man könnte versuchen, Sender und Empfänger nicht in die selbe Richtung 
sehen zu lassen und mit verschiedenen Aufbauten zu experimentieren. 
Vielleicht kommst du damit ja auf was brauchbares.


Bei Michaels Formel gefällt mir schon das ^2 nicht. Nach dem ja nicht 
nur in 2 Dimensionen ausgestrahlt wird, würde ich eher eine Formel mit 
^3 erwarten.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Moritz,

> Reichweitenmäßig... 5 Meter wären in Ordnung.

Du hast konkurrierende Anforderungen:
- große Reichweite (am besten mit großem Wandler, gerichtet)
- Kugelcharakteristik (Wandler klein gegenüber der Wellenlänge)

Das wird nicht ganz einfach werden bzw. Du mußt mit sehr hoher Energie
senden. Du mußt Dir überlegen, daß die abgestrahlte Energie sich bei
einem Rundstrahler auf die Kugeloberfläche 4 pi r^2 = 4 pi (5m)^2 = 
314m^2 aufteilt.

Wie das Schallfeld hinter dem Wandler aussieht, hängt von der Bauform
ab. Das mußt Du im Datenblatt nachlesen.

Damit Du weißt, wie so ein gebündeltes Schallfeld aussehen kann, habe 
ich für ein paar Wandler von Airmar die Schallabstrahlung berechnet. Die 
Berechnung geht von einer Abstrahlung in den Halbraum von einer 
akustisch harten Rückwand aus. Auf der Wandleroberfläche wird eine 
eingeprägte Schallschnelle mit konstanter Amplitude angenommen. Die 
Abstrahlung erfolgt in Luft (c=330m/s) mit geringer Dämpfung (0,4 
dB/(MHz cm)). Gezeigt wird das Sendeschallfeld.


Gruß,
  Michael

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Nach dieser Schätzung würde die Reichweite bei 90° noch etwa 2,5 m
> betragen (328er).
die 40kHz-Wandler von Reichelt kannst Du auf ein paar Meter noch 
empfangen. So kenne ich das aus einem Roboterprojekt, bei dem der 
Roboter mit US geortet wird. Ich denke, die Reichweite der 30kHz-Wandler 
ist ähnlich.

> Nach meiner Rechnung sollte die Wellenlänge bei 1cm liegen, der
> gleichzeitige Betrieb von 2 Sendern würde also Interferenzen erzeugen,
> keine Verstärkung des Signals.
 Nach hinten strahlen die Wandler deutlich weniger (-12...-18dB) ab als 
nach vorne. Die Überlagerung stört sich also vorne und hinten 
gegenseitig nicht so sehr. Du müßtest allerdings an den Seiten schauen, 
wie sich das auswirkt.
Wenn Du die Wandler gegenphasig ansteuerst, bekommst Du wahrscheinlich 
sowas Ähnliches wie einen Dipolstrahler:
http://de.wikipedia.org/wiki/Aeroakustik

> Bei Michaels Formel gefällt mir schon das ^2 nicht. Nach dem ja nicht
> nur in 2 Dimensionen ausgestrahlt wird, würde ich eher eine Formel mit
> ^3 erwarten.
Das Quadrat sollte Dir aber gefallen. Der Faktor 4/3 hätte Dich viel 
eher stören sollen. Die Kugeloberfläche ist nämlich 4 pi r^2, nicht 4/3 
pi r^2.
Ein kurzes Schallereignis (Diracpuls) Schall befindet sich immer 
gleichzeitig auf einer Fläche - nicht in einem Volumen.


Gruß,
  Michael

Autor: ein (Gast)
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>Das Quadrat sollte Dir aber gefallen. Der Faktor 4/3 hätte Dich viel
>eher stören sollen. Die Kugeloberfläche ist nämlich 4 pi r^2, nicht 4/3
>pi r^2.
>Ein kurzes Schallereignis (Diracpuls) Schall befindet sich immer
>gleichzeitig auf einer Fläche - nicht in einem Volumen.

Ups, da hab ich wohl nicht nachgedacht. Ich nehm alles zurück und 
behaupte das Gegenteil.

Autor: Moritz Sch (mollitz)
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Hi,

Danke erstmal.

Ich bin immer noch ein bisschen erschlagen nachdem ich alles 3 mal 
gelesen hab.
Nach hinten strahlen die Wandler deutlich weniger (-12...-18dB) ab als
nach vorne. Die Überlagerung stört sich also vorne und hinten
gegenseitig nicht so sehr. Du müßtest allerdings an den Seiten schauen,
wie sich das auswirkt.
Wenn Du die Wandler gegenphasig ansteuerst, bekommst Du wahrscheinlich
sowas Ähnliches wie einen Dipolstrahler:
http://de.wikipedia.org/wiki/Aeroakustik
Aber das werd ich mal probieren und schauen obs funktioniert.

Gruß Moritz

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Moritz,

> Ich bin immer noch ein bisschen erschlagen nachdem ich alles 3 mal
> gelesen hab.
>
Nach hinten strahlen die Wandler deutlich weniger (-12...-18dB) ab
> als
> nach vorne. Die Überlagerung stört sich also vorne und hinten
> gegenseitig nicht so sehr. Du müßtest allerdings an den Seiten schauen,
> wie sich das auswirkt.
> Wenn Du die Wandler gegenphasig ansteuerst, bekommst Du wahrscheinlich
> sowas Ähnliches wie einen Dipolstrahler:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Aeroakustik
> Aber das werd ich mal probieren und schauen obs funktioniert.

Ich habe auch schonmal gesehen, daß jemand einen Kegel bestrahlt hat, 
der den Schall in alle Richtungen reflektiert hat, allerdings nur auf 
einer Höhe. Das wurde zur Ortung eines Roboters eingesetzt und hat wohl 
recht gut funktioniert.


           Kegel
           ------
           \    /
 ----<------\  /------>------Schall
 ----<------|\/|------>------
            ||||
            ^^^^ Schall
            ||||
            ||||
           ######
           ######
           ######
           ######
           ###### US-Wandler

Gruß,
  Michael

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