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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenz mit Piezo ausgeben und wieder messen


Autor: Marc Rie (planet-rieke)
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Hallo,
ich möchte an meinem AVR mega8535 zwei Ultraschall piezo anschließen 
(s.h. 
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=B6;GR... 
)

nämlich einen sender und einen Empfänger. Da ich ein ziemlicher Anfänger 
mit den AVRs bin, hab ich keine Ahnung, wie ich die Piezo anschließen 
soll und wie ich die Frequenz programmieren kann bzw. mit dem 
Empfänger-Piezo wieder messen kann. Des weitern steht in der 
Beschreibung bei reichelt, dass diese teile für die Frequenz von 40kHZ 
sind... heißt das, die erzeugen automatisch soviel HKz??? eigentlich 
kann ich mir das schwer vorstellen.
Vielen Dank für eine Antwort
-Marc

Autor: 6632 (Gast)
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Nein, die Dinger haben eine Resonanz bei dieser Frequenz. Dh wenn man 
sie bei dieser Frequenz anregt, habe sie eine grosse Amplitude. Du wirst 
ja nicht mit dem Empfaenger die Sendefrequenz messen wollen ? Die weisst 
du ja schon. Allenfalls eine Amplitude, oder eine Phase, oder eine 
Dopplerverschiebung. Alles das benotigt nicht ganz triviale analoge 
Elektronik.

Autor: Olaf (Gast)
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> Da ich ein ziemlicher Anfänger mit den AVRs bin,

Das ist nicht das Problem, schliesslich kann man das schnell nebenbei 
lernen. Du hast aber auch keine Ahnung von Analogelektronik und das ist 
schon komplizierter. Ich empfehle dir daher erstmal ein paar 
Grundlagenbuecher ueber Etechnik zu lesen.

> Des weitern steht in der
> Beschreibung bei reichelt, dass diese teile für die Frequenz von 40kHZ
> sind... heißt das, die erzeugen automatisch soviel HKz??? eigentlich
> kann ich mir das schwer vorstellen.

Das ist auch nicht so. Das ist nur ihre Resonanzfrequenz.

Und nebenbei gesagt es macht keinen Sinn eine Frequenz zu erzeugen und 
sie dann zu messen. Schliesslich kennst du die Ausgangsfrequenz dann ja.
Ich gehe mal eher davon aus das du einen Burst erzeugen willst und 
dessen Laufzeit messen willst.

Olaf

Autor: Marc Rie (planet-rieke)
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Nein, da hab ich mich wohl verschrieben, ich will die frequenz nicht 
messen, sondern messen, ab welchem Zeitpunkt, der Empfänger die 40kHZ 
Frequenz messen kann. Die beiden teile sollen also in einem gewissen 
abstand voneinander sein. Und ich möchte nur feststellen, wie lange es 
gedauert hat, das der ton vom sender zum empfänger geht.
Vielen Dank

P.S. ja das mit dem büchern über Analogelektronik wäre vielleicht gar 
nicht so dumm.... ;-)

Autor: Marc Rie (planet-rieke)
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ok ich bin schon mal soweit. Ich schließ den einen pin des piezo an VSS 
an und den anderen an einen pin. Dann lass ich diesen Pin die ganze Zeit 
in einer gewissen Geschwindigkeit von VSS auf GND und wieder zurück 
wechseln... so und wie kann ich dann mit dem Empfänger feststellen, dass 
da was ist??? Genauso???

Autor: Oliver V. (busoni)
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> Des weitern steht in der
> Beschreibung bei reichelt, dass diese teile für die Frequenz von 40kHZ
> sind... heißt das, die erzeugen automatisch soviel HKz??? eigentlich
> kann ich mir das schwer vorstellen.

Es gibt zwei Arten von Pieozos: Schallwandler und Summer.
Erstere sind einfache Lautsprecher, an die man ein Signal anlegt. Damit 
werden die Frequenzen gespielt, die man erzeugt (z.b. eine Rechteckwelle 
bieleibiger Frequenz, indem man einen angeschlossenen Controller-Pin 
regelmäßig an- und ausschaltet).
Summer wiederum sind selbst-oszillierend, sie enhalten einen analogen 
Oszillator-Schaltkreis (Transistor, 3 Widerstände) mit fester Frequenz 
und benötigen nur Gleichstrom zum Betrieb. Die Werte der Bauteile, wie 
auch die Physische Größe von Piezo und Resonanzraum sind so gewählt, 
dass ein Optimum an Lautstärke erreicht wird. Was mit einem Lautsprecher 
nicht möglich wäre, der wiederum eher für einen möglichst großen 
Frequenzbereich gedacht ist.

Diese Ultraschall-Dinger sind sicher selbstoszillierend, d.h. man muss 
nicht selbst Frequenzen generieren sondern nur eine Spannung anlegen und 
sie piepsen los. Also: ja, sie "erzeugen automatisch soviel Hz".

Ich vermute der Empfänger funktioniert genauso und liefert einfach eine 
konstante Spannung, die der Stärke des empfangenen 40kHz-Signals 
entspricht. Der Controller muss also keine Frequenzen rausklauben, 
sondern nur eine analoge Spannung messen.

Autor: Marc Rie (planet-rieke)
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Ok. Vielen Dank! Damit sollte ich klarkommen

Autor: Oliver V. (busoni)
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Aus dem Datenblatt werd ich nicht so richtig schlau. Vielleicht ändert 
sich auch nur der Widerstand beim Empfang. Ich würd's einfach mal 
ausprobieren und den Empfänger an den A/D-Wandler hängen. Den Sender im 
Sekundentakt an- und ausschalten und schauen, ob sich am Empfänger was 
tut.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>Diese Ultraschall-Dinger sind sicher selbstoszillierend,

Vorsicht, die oben angegeben Reichelt Piezos sind keine Summer, 
jedenfalls deutet nicht im DB darauf hin. Mann muss also aktiv wie bei 
einem Lautsprecher eine Freq. anlegen. Im einfachsten Fall einen Portpin 
mit 40kHz toggeln.

Durch ihre mechanische Konstruktion sind sie jedoch auf eine 
Resonanzfreq. von 40kHz festgelegt und der 
Schalldruck/Empfangsempfindlichkeit nimmt daneben sehr schnell ab.

>Ich vermute der Empfänger funktioniert genauso und liefert einfach eine
konstante Spannung,

Deutet ebenfalls nichts darauf hin. Dazu müsste ja zumindestens ein 3ter 
Versorgungspannungspin dabei sein.

Autor: 6632 (Gast)
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Ich bin mir nicht sicher, ob Ultraschallwander Piezos immer 
selbstoszillierend sind. Da muss das Datenblatt herhalten. Falls sie es 
nicht sind muss man sie passend ansteuern. Da ein Piezo kapazitiv ist, 
macht man mit einer Spule einen Resonanzkreis bei der gewuenschten 
Frequenz, das heisst  der mechanischen Resonanzfrequenz. Ein analoger 
Ansatz hat mehr Moeglichkeiten. So man die denn ueberhaupt braucht.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Hier hast du noch eine Beispielsschaltung zu dem Thema, ELV hat auch 
irgendwo eine Schaltung zum downloaden und das Netz ist sicher auch voll 
von weiteren Beispielen.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Noch'n Beispiel für einen Piezo Treiber und Empfänger...

aber wenn du dich noch nicht so mit Analogtechnik auskennst wird dir das 
fürs Erste auch nicht viel weiterhelfen.
Die Leute von roboternetz.de sollten da sicher fertige Schaltpläne 
haben.

Autor: Marc Rie (planet-rieke)
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Vielen Dank!

Autor: Oliver V. (busoni)
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Die Datenblätter sind oft derart dürftig, dass man es wirklich nicht mit 
Sicherheit sagen kann. Ein Indiz wäre die Polung: Summer haben + und -, 
Schawllandler meist nicht. "Transducer" meint wohl im allgemeinen den 
Schallwandler, "Buzzer" wäre der Summer. Allerdings ist in 
Summer-Datenblättern auch oft vom "Transducer" die Rede.

Ich würde in jedem Fall nach einem Summer schauen, weil es die Sache 
doch wesentlich vereinfacht.

Autor: Oliver V. (busoni)
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Andererseits.. wenn man wirklich Phasen und sowas messen will, ist es 
vielleicht besser, das Rohsignal direkt zu erzeugen und zu empfangen, 
die (unbekannte) analoge Schaltung im Summer erzeugt sicher 
Verzögerungen und macht das Messen schwieriger. Trotdem sicher der 
leichtere Einstieg.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Wenn man einen Summer als Sender nimmt muss man auch einen in der Freq. 
passenden Empfänger finden!

Dies erspart man sich wenn man Sender und Empfänger gleich wählt.

Der Reichelt Piezo hat z.B. 5kHz neben seinem Maximum bei 40kHz eine um 
den Faktor 10! geringere Empfindlichkeit, wie man aus dem DB entnehmen 
kann.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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http://www.elv-downloads.de/service/ manuals/UAM1/46178_UAM1_km.pdf

http://www.elv-downloads.de/service/ 
manuals/USF1000/61045-USF1000_km.pdf

so, nun is aber gut.

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