Hallo Leute,
Ich bin gerade dabei einen einfachen Ultraschallentfernungsmesser mit
einer Transceiver Kapsel aufzubauen (Ich weiß, es gibt etliche
Unterlagen im Netz, die Artikel hab ich gelesen, jedoch leider keine
Antwort zu meinem Problem gefunden).
Als erste hab ich mir den EZ1 von Maxbotix angesehen
(http://www.maxbotix.com/documents/MB1010_Datasheet.pdf)
Im Datenblatt ist ein Schaltplan enthalten welchen ich nachbaute.
Die Ansteuerung der Kapsel hab ich ausgemessen und per Software
nachgestellt. Es werden 2 PWM Burst mit ca. 40kHz und 10 Perioden an die
Kapsel ausgegeben (Das eine PWM Signal invertiert zum anderen, damit ist
die größte Leistung aus der Kapsel beim Senden ohne Verstärkerschaltung
rauszuholen) Nach dem Aussenden der Bursts wird Pin 7 auf Masse und Pin
8 als Input geschaltet.
Jetzt zu meinem Problem:
Durch die PWM Bursts und das anschließende umschalten des PWM Ausgangs
auf Input schwingt die Kapsel lange nach. In diesem Bereich kann ich
nicht Messen und laut Oszi-Messung sind das immerhin über 2.5ms. Wenn
ich das in Meter Umrechne könnte ich erst ab 40cm und großer Anständig
messen.
Gibt es eine Möglichkeit das Schwingen zu minimieren?
Wie machen das die Hersteller anderer US Sensoren? Solche
Tranceiver-Distanz-Messer gibt es ja wie Sand am Meer.
Ich versuchte vor dem Umschalten auf Input beide Pins auf Masse zu legen
(Kapsel kurzschließen). Dies brachte eigentlich keinen Vorteil, das
Schwingen setzte einfach an der Stelle wo ich auf Input schaltete ein.
Erklärung zum Oszi-Diagramm:
Gelb . PWM Burst an Pin 7
Blau .. PWM Burst an Pin 8 (ist anschließend Input)
Grün .. Ausgang von erster Verstärkerstufe (LM324 Pin 7)
Hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.
Grüße,
Manuel
Das ist ein generelles Problem in der US-Messtechnik. Es gibt auch mehr
bedämpfte Schwinger, aber eben nicht die ganz billigen. Mit höherer
Dämpfung beeinflusst man auch die Bandbreite usw.
Du könntest versuchen, ein externes Dämpfungsnetzwerk zu entwerfen, aber
viel kannst du dir davon nicht versprechen. Was vielleicht besser geht
wäre, das Empfangssignal mit dem Sendesignal zu korellieren, anstatt nur
auf den Schwellwert zu achten, dann kannst du auch gestörte Signale noch
ganz gut detektieren.
Danke für die rasche Antwort.
Das mit der Korrelation horcht sich interessant an. Wie würde man das
technisch einfach lösen. Mir fällt eigentlich nur ein: Empfangssignal
und Sendesignal mittels ADC aufzuzeichnen und die Korrelation in
Software zu implementieren (ist am flexibelsten). Oder gibt es da
einfachere Hardware-Technische Lösungen
Weiters werde ich die Verstärkung der ersten LM324 Stufe um einiges
runterdrehen müssen, damit dieser nicht in die Sättigung geht und die
Korrelation somit besser funktioniert. Ist das so richtig?
Grüß,
Manuel
In einem anderen Thread hier war mal die Rede davon, daß man
Ultraschall-Transceiver durch Anlegen einer Gleichspannung nach dem
Burst schneller zur Ruhe bringen kann.
> Eine Schaukel kann man auch anhalten, oder?
Das mag beim Sender noch gehen, beim Empfänger aber nicht, und der ist
ja auch eine "Schaukel", die man schaukeln lassen muss, wenn man die
volle Empfindlichkeit haben will.
Sättigung des LM324 liegt anscheinend nicht vor:
Wenn die erste Stufe des LM324 in Sättigung geht, wird die 40kHz
Schwingung garnicht mehr verstärkt, sondern der Schrieb des Scope bleibt
eine gerade Linie am oberen oder unteren Ende. Auf dem Schrieb ist so
etwas aber nicht sichtbar.
Viele Lösungen im net verwenden eine stufenweise Umschaltung der
Empfängerempfindlichkeit. Dies hat mir zwar eine größere Reichweite
gebracht, das Nachschwingproblem bekam ich damit aber nicht in den
Griff. Die ersten 40 cm blieben weiterhin nicht erreichbar.
Eine denkbare Lösung wäre es, die Sendeimpulsstärke zu variieren, mit
Aufteilung in verschiedene Messbereiche:
-große Entfernung: satter Sendeimpuls, Auswertung erst ab ca. 10 ms
beginnen
-mittlere Entfernung: schwächerer Sendeimpuls, Auswertung nach etwa 5ms
-geringe Entfernung: schwacher Impuls, Auswertung ab etwa 1ms.
probiert hab ichs allerdings nicht. :-(
Naja, Sender und Empfänger sind ja die selbe Kapsel.
In der Theorie wollte ich es ja so machen. Schaukel anstupsen, Schaukel
ganz schnell anhalten (µS), Schaukel loslassen und horchen wann ihr
wieder jemand einen Schubs gibt.
Nur leider schaukelt sie von alleine wieder los.
Hmm das mit den Impulsen klingt interessant. Macht aber der EZ1 sicher
nicht, da er die Kapsel direkt an die µC Pins gegeben hat. Und der
schafft immerhin 6 inches Minimalabstand (was ca. 15 cm sind)
Manuel schrieb:> Nach dem Aussenden der Bursts wird Pin 7 auf Masse und Pin> 8 als Input geschaltet.
Mal für einen "Moment" den Pin 8 auch auf Masse schalten und dann erst
als Input?
MfG Klaus
> Mal für einen "Moment" den Pin 8 auch auf Masse schalten und dann erst> als Input?
Hab ich probiert. Schwingt einfach dann weiter, wenn ich den Pin auf
Input setze. Wie wenn sich die Energie nicht entlädt.
Hast Du es mal mit elektronischer Bedämpfung versucht?
Wenn Du in einen Schwinger Energie steckst, und dann einfach die Quelle
abklemmst dann klingt der ab. Wenn Du in einen Motor Energie steckst,
läuft er nach - oder so.
Ist das wirklich ein Problem?
Wenn Du z.B. mittels Ultraschall Entfernungen im mm Bereich messen
willst, dann ja. Willst Du aber größere Entfernungen messen – was
soll’s?
Rechne das Gezappel in Meter um und Du wirst sehen ob Du eine getrennte
Kombination aus Sender und Empfänger benötigst oder ja.
Hmm im Prinzip wollte ich schon auf ca. 20cm runter. Aber du hast recht
ich werde versuchen das ganze mal einfach auszuwerten in Software und
schaun, wie wie ich tatsächlich gute Ergebnisse erziele, btw. am wann
das Signal nicht mehr anständig erkannt wird.
Du kannst aber auche einen zeiten Ultraschallsensor verwenden. Einen zum
Senden und einen zum Empfangen. Dann kommst Du mit der Entfernung
runter.
Nur: Aufpassen, dass keine Kopplungen über die Leiterplatte zum zweiten
Sensor stattfinden.
Manuel schrieb:> Gibt es eine Möglichkeit das Schwingen zu minimieren?
Nach dem Abschalten der PWM die Kapsel kurzschliessen. D.h. beide
H-Brücken nach Masse schalten, so wie wenn Du einen Motor bremst.
Damit ergibt sich eine Totzeit, d.h. eine Mindestentfernung, unter der
man nicht messen kann (weil durch den Kurzschluss keine Pulse
reinkommen. Das ist bei allen Systemen so, die mit einem Transducer
auskommen müssen.
Bei uns in der Materialprüfung werden dann S/E-Prüfköpfe verwendet, also
Sender und Empfänger getrennt. Weil bei Einschwingerbetrieb wie du es
vorhast jede "Lösung" immer nur ein fauler Kompromiss ist auf nahe
Distanzen. Ich weiß aber nicht, ob es sowas für den 40kHz
Spielzeug-Bereich auch gibt. Bringt aber dann auch nur für Nahfeld was,
weite Strecken kann man damit auch wieder nicht messen.
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