Hallo,
weiß jemand, auf welche Art Ultraschalllautsprecher und
Ultraschallmikrofone aufgebaut sein können?
Gibt es da verschiedenen Möglichkeiten?
Ich möchte demnächst einen US-Abstandssensor aufbauen und würde gerne
wissen, welche Systeme in Frage kommen und wie ihr Innenleben wenigstens
theoretisch aussieht.
Piezo-Basis, eher wie dynamische Mikros oder was ganz anderes...???
Denke mal, normale ECMs und dyn. Mikros schaffen so hohe Frequenzen
nicht...
PS: es sollen in jedem Fall Sende- und Empfangskapsel getrennt sein,
also nicht beides in einem Gehäuse
Meistens werden Piezo Wandler als Sender und Empfänger benutzt. Als
Empfänger gehen auch Kondensator oder Elektretmikrofone, die für so hohe
Frequenzen geeignet sind (viele kleine könnten, wenn da nicht ein extra
Kondensator dirn wäre, um hohe Frequenzen zu dämpfen).
Eher selten werden/wurden auch Elektrostatische Wandler (also wie
Kondensatormikrofon) auch als Sender benutzt. Einige Hochton
Lautsprechern könnten auch noch was im Ultraschallbereich abgeben.
Unter Wasser oder für Festkörper-Ulatraschall gehen auch
Magnetostriktive Wandler.
Danke für die Infos!
Das sind dann aber wahrscheinlich ziemlich kleine Piezos, schätze ich...
Und im ECM sind tatsächlich Zusatzkondensatoren zur Frequenzkompensation
verbaut?! Staun!
Ulrich schrieb:
> Eher selten werden/wurden auch Elektrostatische Wandler (also wie> Kondensatormikrofon) auch als Sender benutzt.
Das stimmt so nicht. Bis in die 70-er Jahre wurden z.B. für
US-Fernbedienungen ausschließlich Elektrostatische Wandler verwendet.
Dabei sind Sender und Empfänger üblicherweise identisch aufgebaut und
können wahlweise als Kondensatormikrofon oder als elektrostatischer
Lautsprecher betrieben werden. Soweit ich mich erinnern kann, kamen
piezoelektrische Luftultraschallwandler erst Mitte der 70-er Jahre auf
den Markt.
Jörg
muss so ein elektrostatischer wandler nicht mit hochspannung betrieben
werden? das stelle ich mir für eine batteriebetriebene fernbedienung
eher ungünstig vor...
Hi, E-Mann,
aus einer demontierten US-Fernbedienung: Ein LC-Oszillator erzeugt die
Wechselspannung, eine Diode wandelt die negativen Halbwellen in eine
DC-Vorspannung.
Für RADAR-ähnliche Anwendungen wäre damit auch die Vorspannung für den
Empfang noch zu gebrauchen.
Ciao
Wolfgang Horn
Stimmt schon, die elektrostatischen Wandler sind die alte Technik.
Aufgebaut sind die wie ein Kondensatormikrofon. Halt eine dünne
Metallmembrane und eine Elektrode dicht dahinter.
E-Mann schrieb:
> dann kann man ja vielleicht zwei alte kondensatormikros ausschlachten> und zum sender bzw. empfänger umfunktionieren...!?
kann man zwar machen, würde ich aber dem Ungeübten nicht empfehlen.
Immerhin werden einige 100 V DC-Vorspannung und für den Sender
zusätzlich ebensoviel Volt AC benötigt. Das macht man üblicherweise mit
einem Resonanztransformator, den man u.U. erst einmal wickeln muß.
Eventuell kann man auch die Bauteile aus einer Fernbedienung verwenden
und am besten gleich die Sendeschaltung komplett übernehmen.
Ein Piezo-Wandler ist da schon wesentlich einfacher zu handhaben.
Jörg
für den sender hätte ich überlegt, eine drosselspule über einen T an
einen µC-portbit anzuschließen und mit 40 khz ein-und auszuschalten.
parallel zur spule dann den sender. bei jedem ausschalten würde dann ein
induktiver spannungs-peak entstehen und den "sendekondensator" zum
schwingen anregen...
Das ist der Klassiker unter den elektrostatischen US-Wandlern:
http://www.acroname.com/robotics/parts/R13-INST.html
Er wurde ursprünglich von Polaroid im Entfernungsmesser von Sofortbild-
kameras und später von Forschern und Bastlern in den Kollisionsschutz-
sensoren von mobilen Robotern eingesetzt. Hierfür war und ist er so
beliebt, dass er heute — lange nach dem Ableben der Sofortbildkameras —
immer noch verkauft (evtl. sogar hergestellt) wird.
Die obige Webseite enthält auch ein paar Links zu weiterführenden
Informationen.
In meinen Nachbauten der 'Grönemeyer-Box' (Original von Guido J. Wasser,
siehe auch
http://www.hifi-selbstbau.de/index.php?option=com_content&task=view&id=33,
allerdings modifizierte ich sie im Bass- und im Mittel-Hochtonzweig
indem ich etwas andere Chassis zum Einsatz brachte) kamen die TH800 (von
Technics) als Hochtöner zum Einsatz. Diese würden, meines Wissens,
entwickelt um als Power-Ultraschallsender für Frequenzen bis 100kHz zu
'dienen'.
Das man sie dann für HiFi misbrauchen kann, liegt ja wohl auf der Hand.
;-)
Der TH1000 soll es gar auf bis zu 150kHz gebracht haben.
Guckst Du hier: http://www.biams.de/chassis/technics/technics.htm
Dies nur mal als kleine Anekdote, was man mit dynamischen Schallwandlern
so schaffen kann.
Ansonsten kommen für Ultraschall schon überwiegend nur noch Piezos zum
Einsatz. Kostengünstig, effizient, leicht und kann dem Eingangssignal
auch sehr schnell folgen. Allerdings ist ein Piezo für eine
Treiberschaltung (Leistung-OpAmp) nicht immer ganz unkritisch, da er
eine große kapazitive Last darstellt.
Hallo E-Mann,
entscheidend für den US-Abstandssensor ist sein Einsatzgebiet, also
Außen- oder im Innenbereich. Wenn Du Transducer verwendest hast Du einen
Ultraschalllautsprecher und Sender in einem Teil. Du feuerst sogenannte
Ultraschallbursts (100 ... 1000V) ab und anschließend lauschst Du ob
Echos zurückkommen.
Für den Außenbereich brauchst du wasserfeste US-Wandler, am besten
Park-Distanz-Sensoren wie in Bausätzen (sh Reichelt oder Conrad) oder an
einigen parkenden Autos. Die Polaroid-US-Transducer sind Folienwandler
und nicht spritzwasserfest. Auch bei Dreck Kondenswasser bestrafen Sie
Dich mit Unempfindlichkeiten.
Im Innenbereich ist dies meistens schnuppe aber bedenke bei Temperaturen
über 50°C und mehr kommt es zu Unterreichweiten weil die Luftteilchen
erst einmal damit beschäftigt sind durch höhere thermische Energie
stärker hin- und herzuschwingen und Schallwellen stärker ignorieren. Bei
Temperaturen unter 10°C und niedriger entstehen Überreichweiten, die
stören könnten. Das Reichweitenderating kann nicht pauschal angegeben
werden. Es ist immer abhängig von deinen Verstärkungsfaktoren,
Rausch-Signal-Abständen und eventuellen Auswertealgorithmen deiner
Software und woraus die Luft besteht und wie sie gerad drauf ist.
Auf die Größe von Ultraschallechos wirken mindestens 10 Faktoren ein die
Dir das Leben schwer machen. Es empfielt sich auf jeden Fall, die
Umgebungstemperatur mit zu erfassen und darüber die Verstärkung deines
Distanzmesssystems zu korrigieren per Controler oder auch analog. Tust
Du dies nicht funktionieren dein Teil genauso schlecht wie die
PKW-Distanzsensoren, die gerade bei heißem Asphalt so manchen Boller
oder Bordstein nicht "Hören".
Einfache Ansteuerschaltungen (mit 555-Timer) bis hin zu
prozessorgesteuerten Ultraschallkanone etc. könntest Du im Internet
finden wenn Du Meta-Search benutzt und nicht nur Google, Stichwort
Ultrasonic
das Gerät soll im Innenbereich Einsatz finden, so um die 20 bis
25Grad...
Vom Polaroid-Sensor hatte ich schon gehört.
Wie gesagt will ich unbedingt mit getrennten Sende-und Empfangsmodulen
experimentieren.
Wie bekommt man denn bei einem Piezosender bzw. Empfänger die genaue
Resonanzfrequenz raus? Über einen Vorwiderstand betreiben und an diesem
den Spannungabfall bei steigender Frequenz messen, bis man ein Maximum
erreicht?!?
Die Wandler von Polaroid sind breitbandig, die Piezos dagegen extrem
schmalbandig.
Betreibe das Ding als Schwingkreis. Mehr ist dazu eigentlich nicht zu
sagen, alles andere ergibt sich daraus!
Wir hatten so einen Thread schonmal. Benutze mal die Suche.
Gruß -
Abdul
<Betreibe das Ding als Schwingkreis. Mehr ist dazu eigentlich nicht zu
sagen, alles andere ergibt sich daraus!
den Sender wollte ich wie bereit erwähnt direkt am Portpin eines µC
betreiben.
Deshalb wäre es ganz hilfreich, die Eigenresonanz eines solchen
Piezosenders herauszufinden und diese dann zum Betrieb zu benutzen.
Ja und? Datenblatt suchen, Schwingkreis berechnen, ausprobieren.
Wie erwähnt, suche einfach nach dem Thread. Dort hatten wir uns wirklich
länglich drüber ausgelassen und es gibt fertige Schaltungsunterlagen.
Gruß -
Abdul
E-Mann schrieb:
>> Betreibe das Ding als Schwingkreis. Mehr ist dazu eigentlich nicht zu>> sagen, alles andere ergibt sich daraus!>> den Sender wollte ich wie bereit erwähnt direkt am Portpin eines µC> betreiben.> Deshalb wäre es ganz hilfreich, die Eigenresonanz eines solchen> Piezosenders herauszufinden und diese dann zum Betrieb zu benutzen.
Direkt am Portpin?
Der kann uU. die entstehende hohe Spannung im Resonanzfall nicht ab.
Diese kann bei entsprechend hoher Güte recht hoch werden.
Aufpassen!!
<Direkt am Portpin?
mit TUN als impedanzwandler
<Wie erwähnt, suche einfach nach dem Thread. Dort hatten wir uns
wirklich
<länglich drüber ausgelassen und es gibt fertige Schaltungsunterlagen.
zum thema ultraschall gibt es beiträge in allen variationen, welchen
genau meinst du?
> Wie gesagt will ich unbedingt mit getrennten Sende-und> Empfangsmodulen experimentieren.
Dann musst du halt Sende- und Empfangsschaltung auftrennen. Ist aber
unüblich.
> den Sender wollte ich wie bereit erwähnt direkt am Portpin eines µC> betreiben.
Schalte lieber einen Treibermosfet der einen Übertrager taktet
dazwischen (funktioniert ähnlichwie Zündung am Benzinmotor). Den
Übertrager musst du mit seiner Wicklungsresonanz an die notwendige
Sendespannung und der Resonanz deines Piezos oder Folienwandlers
anpassen.
> Eigenresonanz eines solchen Piezosenders herauszufinden
Impedanzmessbrücke, steht meistens unbenutzt im Unilabor herum und wird
von Digitalfreaks gemieden, weil funktioniert analog. Ansonsten
Parallelschwingkeis aufbauen, Frequenzen selber durchwobbeln und das
Nachschwingen/Phasenscheitelpunkt des Piezos oder Folienwandler messen.
Bei Phasenrichtungswechsel hast du eine Harmonische. Aber aufpassen, die
Wandler haben nicht nur eine Resonanzstelle, es gibt Ober- und
Unterharmonische.
Wenn Du eine funktionierende Schaltung hast, kannst Du die
Resonanzfrequenz herausbekommen indem Du den Amplitudenhub des Echos
bei verschiedenen Sendefrequenzenan einem definierten Reflektor
ermittelst. --> Amplitudenmaxima bei Sendefrequenz XXHz wegen Resonanz
mit Transducer
