Hallo Forum, ich habe in den letzten Monaten ein bisschen Erfahrung mit verschiedenen Sensoren sammeln können. Nun möchte ich ein paar Versuche mit Ultraschall- Sensoren durchführen. Ich möchte mir morgen das Sender-Empfänger Set „A-16PT10/A-16PR10“ kaufen: Könnt ihr mir sagen mit welcher Spannung der Sender betreiben wird? Ich werde aus dem Datenblatt (Anhang) leider nicht schlau. Besten Dank schon mal im Voraus! Grüße :)
hi, die 'offenen' Typen kannst du mit 5-12V betreiben, 24V sind auch noch kein Problem, die wasserdichten werden mit Spannungs von 30 bis 120V betrieben. Eine Überlastung liegt nur dann vor, wenn der Piezo-Schwinger heiss wird, das hängt aber auch stark vom 'Impulspäckchen' ab. Je nach zu messendem Abstand arbeitest du ja mit 1-60 Burstimpulsen, drüber bringt's nichts mehr, dann eher die Spannung erhöhen. Im Regelfall werden die Teile mit einer H-Brücke angesteuert, deswegen arbeitet der Piezo effektiv ohnehin schon mit der doppelten Versorgungsspannung. Grüßens, harry
Thomas Marangoni schrieb: > Könnt ihr mir sagen mit welcher Spannung der Sender betreiben wird? Ich > werde aus dem Datenblatt (Anhang) leider nicht schlau. > > Besten Dank schon mal im Voraus! > Grüße :) Schau mal hier, in dem Datenblatt eines anderen Sensors findest Du Hinweise auf die Beschaltung. http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/506195-da-01-en-ULTRASCHALL_SENSOR_MURATA_MA40S4S.pdf Gruss Klaus.
Oh, mit so schnellen Antworten hab ich nicht gerechnet. Das ist ja genial! Vielen Dank! :) Ok, ich kann also nicht einfach Gleichspannung am Sender anlegen und damit hat sichs! ;) Es muss auf jeden Fall eine (eigentlich zwei, die andere für den Empfänger) Schaltung aufgebaut werden, bevor man diese Elemente betreiben kann. Ich möchte mit Ultraschallsensoren, berührungslos Vibrationen (hörbarer Bereich) an Oberflächen messen. So wie hier: http://www.youtube.com/watch?v=6AUgP0V_vU0 Keine Angst, soll niemand ausspioniert werden! ;) Ich kann auch ziemlich nahe an die Objekte heran gehen (10mm). Habe einen solchen „Lichtmikrofon-Aufbau“ schon ausprobiert und auch andere mit IR-Dioden und BPW34 Empfänger. Bei Tageslicht oder Dunkelheit funktioniert das Ganze ganz gut, doch bei künstlichem Licht (Energiesparlampen; Halogenlampe) habe ich eine Störfrequenz von ca. 100Hz mit sehr großer Amplitude drinnen. Die feinen Vibrationen von den Oberflächen, welche ich dann messen möchte, werden dann gar nicht mehr aufgenommen. Ich kann also die 100Hz nicht einfach weg filtertn. Wollte nun ein paar Experimente mit dem Ultraschallsensoren machen. Doch bevor ich mich in ein neues Abenteuer stürze: Was denkt Ihr, kann man Oberflächenvibrationen von Objekten mit Ultraschalltechnik aufnehmen? (Ich bräuchte die Signale dann analog für den Mikrofon-Eingang, am Lappi). Danke
Im Datenblatt, welches du verlinkt hast: > Schau mal hier, in dem Datenblatt eines anderen Sensors findest Du > Hinweise auf die Beschaltung. > http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/506195-da-01-en-ULTRASCHALL_SENSOR_MURATA_MA40S4S.pdf ist dann meine Anwendung auf Seite 4, Example 1, zu finden, oder? Grüße
Habe gerade gelesen, dass von den Energiesparlampen auch Ultraschall ausgesandt wird. Siehe hier: http://www2.pe.tu-clausthal.de/agbalck/biosensor/ultraschall.htm na super! :/ Vorausgesetzt mein Ansatz der Vibrationsmessung mit Ultraschall funktioniert! Dann könnte es immer noch sein, dass die verdam... Energiesparlampe auch dieses System zu Nichte macht. Ich müsste schauen wie "laut" diese Lampen senden und wie viel dann vom Nutzsignal noch übrig bleibt. Aber eins nach dem anderen.
hi Thomas, interessanter Ansatz, Vibrationen mit Ultraschall zu messen. Die US Wandler haben immer eine feste Frequenz auf der sie emittieren, schon wenige 100 Hz daneben und es kommt nichts mehr raus, allenfalls feine Spuren bei Harmonischen. Deswegen wird das 'Ultraschallsignal' aus Energiesparlampen wohl eher nichts bewirken, ds dürfte von den Spannungswandlern herrühren, die eben auch im KHz Bereich arbeiten, aber möglicherweise in ebenfalls recht engen Frequenzbändern. Unter Umständen ergibt sich so etwas wie eine ZF in alten Mischstufen, also eine Schwebungsfrequenz, die sich gut aufnehmen lässt, dann aber eher nicht mit einem US Empfänger, der schwingt ja nur auf seiner Resonanzfrequenz, besser mit einem guten Kondensatormikrofon. Grüssen & schön Abend, harry
Hallo Harry, vielen Dank für deinen Beitrag. Ich musste mich jetzt erst ein wenig im Netz informieren. Wenn du schreibst, es entstehen womöglich ZF, dann sind dies Zwischenfrequenzen (Schwebungen), dann bedeutet das, dass sich die 40kHz vom US mit den z.B. gemessenen 200Hz mischen? So wie hier? http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Beat.png Aber welche Frequenz kommt dann hinten raus. Muss ich diese erst runter dividieren? Da die Soundkarte ja nur im menschlichen Hörbereich funktioniert, oder? Aber nochmals von der anderen Seite betrachtet: Wenn ich nun ein Kondensatormikrofon nehme, dann nimmt dies ja auch alle Töne im US-Bereich auf (oder zumindest eine große Bandbreite im US- Bereich). Ist es dann nicht so, dass es auch die Töne der Energiesparlampen aufnimmt? Ich versuche die Idee mal theoretisch durchzugehen. Denn wenn es logisch nicht funktioniert, dann muss ich sowieso in eine andere Richtung denken. Danke nochmals für jeden Beitrag! :)
Hi Thomas, klar, das Mikro nimmt alles, was da in der Gegend rumpiepst, evtl. auch die Lampen. Ab da käme dann halt entweder die räumliche Nähe des Prüflings zum Tragen, d.h. der Rest geht einfach nur unter oder es muss 'ne richtig gute Software ran, die alles bis auf die Schwebungen rausrechnet. Wenn ich es so überlege, wird auf jeden Fall nicht einfach, könntest du statt dem ganzen Aufbau nicht einfach ein Piezo in Kontakt zum Prüfling bringen und die Vibrationen damit ausmessen? Grüssens, harry
Hey Harry, danke für deine konstruktiven Vorschläge! Ich habe es auch schon mit Piezo-Elementen versucht. Habe dazu diese Elemente https://www.sparkfun.com/products/9196 verbaut. Die Vibrationen werden sehr gut aufgenommen, doch leider nimmt das Piezo-Element ab einem bestimmten Pegel, jede Schwingung auf, welche im Raum ist. Es verhält sich folgender maßen: Ich möchte die Frequenzen an Musikinstrumenten messen. Also die Frequenzen, welche vom Instrument ausgehen. Wenn nun anderes Instrument laut einen Ton ausstrahlt, dann wird dieser Ton vom Piezo, welcher auf meinem Instrument angeht in Schwingung versetzt. Beim Piezo habe ich also dasselbe Problem, wie beim Elektretmikrofon. Es nimmt auch Frequenzen von außen, mit großer Amplitude auf. Die Amplitude, ist vom messenden Objekt nur schwer unterscheidbar. Somit ist es auch schwierig zu bestimmen, mit welchen Teilfrequenzen die Instrumente schwingen. Bei Verwendung von Licht verhält es sich so, dass nur die Vibrationen vom Resonanzkörper des Musikinstrumentes aufgenommen werden. Dies haben meine Versuche ergeben. Das wäre ja eigentlich die Lösung, wäre da nicht das 100Hz Störlicht. Nicht so einfach..
spannendes Thema und sportliche Aufgabe, gerade bei Musikinstrumenten. Da teilt sich ja noch der Bereich in erzeugende Schwingungen (Saiten, etc.) und Resonanzkörper, die natürlich auch fremderregt werden können. Mal nebenbei, wenn du mit Licht schon gute Erfolge hattest, könnte nicht im Signalstrom ein steilflankiges Notchfilter verbaut werden, was dir die 100 +/- wenig daneben ausfiltert? Oder liegen genau in dem Bereich auch die zu messenden Frequenzen? Grüssens, harry
Als Lichtquelle könnte man einen Laserpointer nehmen. Seine Leuchtstärke ist so hoch, dass die 100-Hz-Modulation des Umgebungslichtes wohl überstrahlt wird. Im Strahlenweg kann man durch eine Lochblende (fast) nur den Laser-Reflex durchlassen und den größten Teil des Umgebungslichts unterdrücken. Voraussetzung wäre halt eine in etwa ebene reflektierende Fläche, z.B. Lack. Oder: Eine weitere Maßnahme im optischen Bereich wäre ein Farbfilter, das schmalbandig das Licht der (Laser)Diode vor dem Sensor durchlässt, das Umgebungslicht aber nicht. Solche schmalbandigen Filter sind preislich aber schon anspruchsvoll. (eventuell klappt es auch mit infrarot-Leuchtdiode und einem bei Fernsteuerungen üblichen IR-Filter) Oder, wie bei TV-Fernsteuerungen. Sendediode mit 32kHz modulieren und Empfänger-IC mit 32-kHz verwenden. Eventuell dieses Modulatiosverfahren bei höherer Frequenz einsetzen.
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@Harry, es ist faszinierend, sich mit den ganzen verschiedenen Schwingungen auseinander zu setzten. Aber überhaupt nicht einfach. Ich dachte nicht, dass ich dabei mit so vielen Problemen zu kämpfen habe. Also das 100Hz Signal einfach herauszufiltern war auch mein erster Gedanke. Doch dann habe ich mal geschaut was von der Amplitude, des Nutzsignals übrig bleibt, wenn die 100Hz der Halogenlampe darauf brettern. Siehe Bild: obere Spur: Amplitudenerhöhung bei Resonanz des Instrumentes. In unterer Spur ist davon nichts mehr zu sehen. Eben aus dem Grund, weil die Empfänger von den 100Hz überstrahlt werden.. Also auch wenn ich die 100Hz heraus filtere, dann bekomme ich leider kein Nutzsignal heraus.
@ Peter Danke vorerst für deine ganzen guten Ansätze. Habe davon schon einiges ausprobiert. Werde mich dazu noch genauer äußern. Grüße :)
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hi Thomas, wow, die obere Spur sieht aus wie ein Reflektionssignal eines US Empfängers, nur viel schöner und deutlicher. Habe mich schon ziemlich damit beschäftigt, Zielsetzung war die Distanzmessung im cm Bereich mit 60 KHz Wandlern. Soweit war das auch ganz ok, nur die ewigen Fremdeinflüsse und Überlagerungen, die machen einem das Leben schon schwer. Besonders elend, weil Sender und Empfänger im selben - kleinen - Gehäuse untergebracht werden mussten, da regt der Sender den Empfänger an - und das stärker, als jede Reflektion. Gut, bleiben wir mal bei Ultraschall. Du könntest eine konstante Schwingung auf deinen Resonanzkörper 'strahlen' und dann mal messen, wie die reflektierte Welle aussieht, ob die Schwingung des Instrumentes sich im Empfangssignal wiederfindet. Wenn Sender und Empfänger einen Abstand zueinander haben dürfen, könnte das klappen. Grüssens, harry
So nun erst mal zu Peter: Angefangen haben meine ganzen Experimente ja mit „Lichtmikrofon“, bei dem ich vorerst mit einen roten Laser und Lichtwiderstand als Sensor, Versuche durchgeführt habe. Bin dann auf IR umgestiegen, da nicht sichtbar und da ich im Netz gelesen habe, dass IR Licht auf nicht so glatten Oberflächen besser reflektiert als sichtbares Licht. Dies ist bei mir der Fall. Wenn ich den Laser auf mein Instrument richte, dann wird das Licht leider sehr diffus. Als Emitter habe ich folgende IR-Leds „SFH 485 P“ 880nm verwendet und eben den BPW34 850nm. Habe dann 3 solcher Leds verwendet und 4 Empfänger für ein stärkeres Signal. Die Leds und Empfänger habe ich in einem Winkel von 90 zueinander gerichtet. Genau auf der Oberfläche des Instrumentes, wird das Licht reflektiert (Schnittpunkt). Die 4 Sensoren, aber auch die LEDs, habe ich in einem Rohr platziert, sodass von oben und unten kein Licht herein kann. Jedoch ist das Licht der Halogenlampe so stark, dass es trotzdem noch durch Reflektionen hineinscheint. Dann habe ich noch eine Lochblende (4mm Loch) davor geklebt. Dann wird das reflektierte Signal zu klein. Sicherlich könnte man hier noch weiter verbessern, doch das System generell sehr anfällig. Denn wenn sich der Abstand zum Instrument ändert, dann funktioniert es nicht mehr richtig (Schnittpunkt Laser). Den Ansatz mit dem Filter habe ich auch schon durchdacht. Doch es ist doch so, dass die Halogenlampe auch Licht im IR-Bereich (z.B. 850nm) aussendet. Oder? Dann würde der Filter doch auch diese Lichtstrahlen durchlassen. Als nächstes bin ich bei der Fernsteuerung-Technik gelandet. Genau wie auch von dir vorgeschlagen. Zwischendurch was Kurioses: Zu Beginn der Fernsteuerungstechnik, haben sich die Fernseher oft von alleine durch das Tageslicht eingeschalten.;) Weiter im Text… Ich habe dann folgende Schaltung aufgebaut: http://www.robotroom.com/Infrared555.html Habe mir auch das Buch dazu besorgt. Die Überlegung dahinter: der Empfänger spricht nur auf die 38kHz an und bei anderen Frequenzen reagiert er nicht. Doch kannst du mir sagen, ob das Nutzsignal auch wirklich moduliert wird? http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/Amfm3-en-de.gif Wenn die gepulsten 38kHz aufs Fell auftreffen, dann sollten sie die z.B. 200Hz vom Instrument mitnehmen und in Folge demoduliert werden. Des Weiteren geben die Fernsteuerungsempfängern, welche ich gefunden habe, keine linearen Signale aus. Sie schalten nur von 5V auf 0V bei Erkennen eines Signals. Kennst du bzw. Ihr lineare Empfänger? Leider bin ich dann daran gescheitert. Obwohl ich die Lösung mit der Modulation als sehr vielversprechend sehe. Dann habe ich mir gedacht, ich versuche es mal mit Ultraschall… und bin zu guter Letzt hier im Forum gelandet.
Hallo Harry, ja wenn das Instrument räsoniert bekommt man solche schönen Amplitudenvergrößerungen heraus. Toll, nicht? :) Also wenn ich Ultraschall benützen würde, dann würde ich auch gern so ein Signal herausbringen. Zugleich spannend zu wissen, was alles um uns herum schwirrt, aber auch ernüchternd, wie so manche Ideen, gerade wegen diesen Fremdeinflüssen scheitern. :/ Also ja ich kann Sender und Empfänger, getrennt von einander aufstellen. Z.B. wie beim Lichtmikrofon, um 90° zueinander gedreht. Also die konstante Schwingung ist dann US z.B. 40KHz. Und als Empfänger, was nehme ich dann, das von dir vorgeschlagene Kondensatormikrofon oder auch einen US-Empfänger?
hi Thomas, dann auf jeden Fall einen US Empfänger, sonst fängt man ja wieder alles andere mit ein. Wenn das so klappt, müsste man ja eine schön modulierte Welle aus US-Signal und Vibration bekommen. Ich würde mal denken, je höher die Frequenz desto besser und deutlicher die Hüllkurve. Für den Nahbereich sind Wandler bis 200 KHz verfügbar, deren Abstand zum Instrument sollte aber <20 cm betragen, bei 60 KHz hatte ich noch verwertbare Reflektionen bis 2,5m, sehr deutliche im Bereich 30 - 80 cm, darunter wird's dann wieder schwieriger. Für das Empfangssignal habe ich einen recht schmalbandigen Empfänger verwendet, im Anhang mal das Schaltbild, vielleicht kannst du ja was damit anfangen. Grüssens, harry
Hey Harry, erst mal cool von dir, dass du den Schaltplan herein gestellt hast! Hast du die Schaltung gezeichnet? Also wie gesagt, ich kann so bis auf 10mm an das Instrument ran gehen. Also kann ich 200KHz verwenden. Bevor ich mich aber wirklich in die Welt des Ultraschalls stürze, wollte ich dich nochmals genauer fragen: Mit welchen Fremdeinflüssen hat man bei Ultraschall so zu kämpfen? Die Ultraschalltöne anderer Instrumente nimmt es nicht auf, da ja nur 200KHz aufgenommen werden. Von dem können wir sicher ausgehen. Aber wenn ein anderes Instrument spielt, wird dann der Ton des anderen Instruments der jetzt ja in der Luft liegt, nicht auch moduliert aufgenommen? Oder wird nur mein Instrument aufgenommen, da es direkt angestrahlt wird? Ehrlich gesagt ist deine Schaltung für mich schon etwas kompliziert. Was ist der Vorteil deiner Schaltung, gegenüber z.B. dieser Schaltung: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/506195-da-01-en-ULTRASCHALL_SENSOR_MURATA_MA40S4S.pdf Seite 4, Example 1, Ich hab auch nicht verstanden, wer das empfangene Signal dann wieder demoduliert, sodass ich wieder meine guten, alten 20Hz bis 20KHz erhalte? Kann das deine Schaltung? Am besten wäre für mich, ich könnte vorgefertigte Module, oder einen Bausatz dafür nutzen. Zumal um das Ganze zu probieren. Gibs da vielleicht was? Greez :)
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Hi Thomas, jepp, die Schaltung habe ich gezeichnet, aber so kompliziert ist die nicht. Der Empfänger ist prinzipiell identisch mit dem Schaltbild von Murata, den findet man in vielen AppNotes. Nachfolgend nur ein Komparator, respektive eine OpAmp-Stufe zum Komparator 'vergewaltigt'. Der Sender ist prinzipiell auch identisch, ausser dass ich meinen mit 66VPP betreibe, deswegen bissl mehr Aufwand. Aber wenn du ohnehin keine 2 Meter überbrücken willst, nimm einen wie im Murata Script. Den Komparator brauchst du ja nicht, du möchtest ja die Hüllkurve auswerten, siehe Seite 8 Bild 3. Meine Schaltung arbeitet nach Bild 2, Auswertung der Reflektion, Messung der Laufzeit. Für die 'Hüllkurvenextraktion', die beinhaltet ja (wenn das überhaupt so klappt) die Schwingung deines Instrumentes, brauchst du ein aktives Filter, welches die Trägerfrequenz wieder ausfiltert und die Hüllkurve ausgibt. Fertige Bausätze gibt es dafür eher nicht, das sind verschiedene Schaltungsstufen, die miteinander 'spielen' müssen. Für erste Versuche würde ich mich nicht an den 200 KHz Schwingern vergreifen, zum einen kosten die ca. 20,- das Stück, zum anderen benötigen die dann schon wieder Spannungen von >60 VPP, damit die noch was an stabilem Signal abgeben. Um den Nachweis zu erbringen, dass das System funktioniert, reichen auch erstmal die 40 oder 60 KHz Teile, die sind billig und leichter zu Handhaben. Nachteil: die 20 KHz Marke wird damit sportlich, aber ausser einem Becken oder einer Piccolo Flöte schafft diese Frequenz eh kein Instrument, mit 40 KHz wird bei ehrlichen 2 KHz Schluss sein, alles darüber wird eben immer unschöner, aber noch verarbeitbar sein. Wild sind die Schaltungen nicht, mal ein wenig auf dem Steckbrett zusammenstecken, da ist auch die erste Funktionstype dieses Sensors entstanden, nicht zum Angeben, aber tut. Das 'Feintuning' kommt dann eh erst einige Steps später. Grüssens, harry
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Hallo Harry, für dich vielleicht nicht kompliziert, aber für einem wie mich, der nicht vom Fach ist schon eher. Ich muss mich da eher blind auf den Schaltplan verlassen. Malen nach Zahlen für Fortgeschrittene ;) Also ich versuche es jetzt mal mit dem Sender und Empfänger im Murata- Skript. Seite 9, Fig12 und Fig13. Siehe auch Bilder im Anhang. Richtig? Benötige ich, um das Ganze umzusetzen eigentlich ein Oszilloskop? Das müsste ich mir erst beschaffen. Habe bis jetzt mit einer Software für den LapTop gearbeitet und da kann man nur die Frequenzen im hörbaren Bereich analysieren. Den Ausgang von der US-Eingangsschaltung, verbinde ich dann mit dem aktiven Filter. Der soll mir praktisch die 40kHz auslöschen und die im Verhältnis tiefen Frequenzen, welche ich hören möchte durchlassen bzw. verstärken. Richtig? Ich benötige also einen aktiven Tiefpassfilter. Also die Schaltung wie im Bild: „Aktiver_Tiefpass“. Stimmt soweit? Bezüglich der 20kHz Marke. Dies ist kein Problem. Zuerst versuch ichs einfach mal mit den tiefen Tönen. Genau!.. und das Feintuning kommt dann eh später. Und zwischendurch ein riesen Dankeschön! :)
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Sofern, ich nach den obig geposteten Schaltungen arbeiten kann, bin ich grad beim Zusammensuchen der Bestandteile. Wahrscheinlich kaufe ich bei Rei....t, da dieser beide C-MOS ICs (4049B für den Sender und 4556 für den Empfänger) verkauft. http://www.reichelt.de/ICs-C-MOS-DIL/MOS-4049/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=12608&GROUPID=2924&artnr=MOS+4049 http://www.reichelt.de/ICs-C-MOS-DIL/MOS-4556/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=12680&GROUPID=2924&artnr=MOS+4556 Muss da nochmal checken, ob das wirklich die richtigen sind! Nun hätte ich ein paar Anfängerfragen: Mit dem Trimmer bei der Senderschaltung, kann man wahrscheinlich genau auf die 40kHz einstellen. Ist es in Ordnung wenn ich hier einen Trimmer mit 50kOhm verbaue? Theoretisch ändert sich nur der einstellbare Bereich, oder? Diese 40kHz kann ich dann nur mit einem Oszilloskop überprüfen, oder gibt es da andere Möglichkeiten? Nun zum Empfänger: siehe Bild Anhang: Hier tue ich mich schwer Kondensatoren mit 0,01F zu finden. Sind dies schon 0,01F, sprich 10mF? Was bedeuten die durchgestrichenen Kreise? Was bedeutet der 10er beim Ground? Was ist der unterstrichene Ground mit dem Plus darüber für ein Symbol? Von den 16 Pins werden nur 6 benötigt (1,2,3,4,8, 16für +12V) oder? Sry für die Fragen, aber ich bring mir das alles erst „selbst“ bei. Ich hoff auf eure Hilfe. Danke
Schau schau, was ich da gefunden habe: http://www.xpertgate.de/produktfamilie/Ultraschall-Doppler-Vibrometer/ Das baue ich praktisch nach... Dopplereffekt wird ausgenützt. Und wieder sind wir bei Beispiel 3 auf Seite 8.
hi, klar, mit dem Trimmer stellt du die Frequenz ein, und natürlich kannst du 50K verwenden, der Einstellbereich wird eben ein wenig größer. Jepp, Frequenz per Oszi oder Frequenzmesser überprüfen wäre ok, ist aber sehr theoretisch, weil die 40KHz nur die Nennfrequenz angeben, je nach Piezo können das auch 39,x bis 40,x sein, deswegen der Trimmer. Du musst überprüfen, wann der Generator den Piezo am besten versorgt, sprich auf des Piezos Resonanzfrequenz arbeitet. Mit Oszi siehst du das deutlich, das Rechtecksignal bekommt dann sinusförmige Bäuche in Richtung 0V, wenn die schön symmetrisch sind, liegst du genau auf Resonanz. Geht aber auch per Strommessung, des Generator nimmt am meisten Strom auf, wenn er auf Resonanz des Piezos schwingt, dann absorbiert er am meisten Energie aus dem Generator und emittiert ebenfalls am meisten. Die 0,01 sind µF, die durchgestrichenen Kreise stellen die Versorgungsspannung dar, der 10er beim GND meint 10µF. Von den 16 Pins... meinst du den Opamp? muss nicht sein, für 40KHz geht der TLC ebenso gut, notfalls auch ein 358er, die Verstärkung ist dann halt bissl geringer. Schöne Ergebnisse hatte ich auch mit den TL061 oder 081 Typen, ggfs. verändern sich dann die Werte 1K/0,01µF ein wenig, damit wird der Empfänger ja auch auf Resonanz abgestimmt, deswegen kannst du statt 1K Widerstand auch ein Poti von 1 - 5K nehmen, auf einem Oszi sieht du dann wunderschön, wann der Empfänger in Resonanz ist, auch ab wann er selbst zu schwingen beginnt, das tut er, wenn die 1K zu niedrig werden. Tipp. Bald ist Weihnachten, ein 'Taschenoszi' oder ein gebrauchtes ist besser als keines und unentbehrlich. Und ein Steckbrett brauchst du noch samt Krabbelkiste (Bauteilesortiment) und jede Menge Geduld bei Versuchen. Willkommen im Club. Grüßens, harry P.S. Wird langsam Zeit für die Trolle, von wegen 'lass das, wird eh nix...'
Hallo, mal schaun, vielleicht ist Weihnachten für mich ja früher dieses Jahr ;) Was hältst du von so etwas? http://www.conrad.at/ce/de/product/122465/VOLTCRAFT-DSO-2020-USB-USB-Oszilloskop-2-Kanal-Oszilloskop-Vorsatz-USB-Scope-Bandbreite-20-MHz Mein Lappi läuft eh immer, wenn ich beim Basteln bin. Und mit LabView kenn ich mich auch ein wenig aus. Ich könnte ja das Signal vom US-Eingang, über dieses Oszilloskop in LapView leiten und dann das Signal filtern (aktiver Tiefpass). So müsste ich den Filter nicht erst physisch aufbauen. Wäre das eine Idee? Aber zuerst schau ich mal wie weit ich mit meinem US-Empfänger und Sender komme. Danke für die Antworten… alles sehr interessant und nachvollziehbar was du da beschreibst! Der Generator ist das Bauteil: HEF4049B oder? Der „generiert“ die 40kHz Frequenz? http://www.conrad.at/ce/de/product/172898/CMOS-IC-NXP-Semiconductors-HEF4049BP-Gehaeuseart-DIP-16-Ausfuehrung-Sechs-invertierende-Puffer-und-TTL-Treiber?ref=searchDetail Ja genau, ich meinte den Opamp. Wenn du mit dem TL`s schöne Ergebnisse hattest, dann werde ichs auch mit denen versuchen und die gib`s auch hier in meiner Nähe zum Kaufen. http://www.conrad.at/ce/de/product/155625/Operationsverstaerker-STMicroelectronics-TL081CN-Gehaeuseart-DIP-8-Ausfuehrung-Single-J-FET-OP?queryFromSuggest=true# Hier beim TL081 steht bei der Betriebsspannung VCC= ±15V. Kann ich den nicht mit 12V Netzteil Gleichspannung betreiben? Beim 4049BP steht VDD 3-15V, also passen die 12V Gleichspannung perfekt. Ja hab mich schon gewundert, warum beim Empfänger nichts einzustellen ist. Super, werde hier auch einen Trimmer verbauen. Ja Steckbrett, könnte ich an dieser Stelle auch einmal versuchen. Ich hab immer brav auf Experimentierplatinen gelötet. Ja Bauteile kauf ich mir immer nach Liste. Nehm immer ein,zwei Stück mehr. Mit der Zeit wird’s wachsen. Geduld bring ich mit! :) Alle meine Versuche sind bis jetzt am Schluss gescheitet. Vielleicht hab ich ja diesmal Glück! Jawohl, bin froh dazu zu gehören! Aber erst wenn ich es schaffe diese Schaltungen aufzubauen, gehör ich ganz fix dazu! ;) Bezüglich Trolle: Schaun ma mal, obs funktioniert. Ohne eine positive Einstellung wird’s aber nie etwas. Grüße und vielen Dank!
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Hallo, war heut shoppen! ;) Und da hätte ich schon Zwischenfragen: Welcher von den beiden Kapseln ist nun der Sender und welcher der Empfänger? Eine ist mit rotem Punkt, die andere mit weißem Punkt gekennzeichnet. (siehe Foto). Habe im Datenplatt (erster Post) und im restlichen Netz keinen Anhaltspunkt dazu gefunden. (Ich hoff es funktioniert mit den Kapseln, da bei „Detectable Range“ 0,2m-4m steht. Und wenn der Sensor nur 5cm vom Instrument entfernt ist? Könnte es da Probleme geben?) Was für eine Kapazität hat denn der Kondensator? (siehe Schaltplan „Sender40kHz_Fragen“)? Wo wird eigentlich der Minuspol, wo der Pluspol von der Sendekapsel angeschlossen? Ist die Polung egal? Thanks und schönes WE noch! :)
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moinsens, wer nun Sender ist weiss ich auch nicht, das macht jeder Hersteller bissl anders. Die Frage wäre eher, worin unterscheiden sie sich? Wenn das Piezo in beiden Typen auf 40KHz abgestimmt ist, solten beide Massen gleich groß sein. Der Aufbau ist auch so einfach, da kann's fast keinen Unterschied geben. Würde ich mal probieren. Einen echten Masseanschluss gibt es eigentlich nicht, weil ja beide mit Wechselspannung betrieben werden ist von der funktionellen Seite her erstmal egal, allerdings haben einige Typen ein Metallgehäuse und ein 'Bodenblech' drinne, wenn da die Anschlüsse nicht stimmen, hat man das Signal überall drauf, das kreigt man dann schon deutlichst mit. Die Detection Range ist mit min. 20 cm angegeben, weils darunter zu direkten Überlagerungen der Sende- und Empfangswelle kommt, also wenn der Sender noch nicht abgeklungen ist, empfängt der Empfänger schon das Signal vom Sender, kurz später auch die Reflektion. Da hilft nur ausprobieren, es sind ja die Überlagerungen, die du willst, für jede Distanzmessung aber ein Graus. Der Kondensator ist unkritisch, der sorgt dafür, dass das Signal schön gleichmässig durch die GND Linie schwingt, der Piezo bekommt dann keinen Gleichspannungsanteil mehr ab, zu klein, Signal bedämpft, zu groß, Platz verbraucht, ich würden mal mit 100nF anfangen. Grüßens, harry
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Hallo Harry, vielen Dank für die ausführlichen Antworten! Ich bin nun knapp vorm Zusammenbauen des Senders… aber da ist ma noch was aufgefallen. Der IC für den Sender, welchen ich mir besorgt habe, besteht aus 6 NICHT-Verknüpfungen. (Bild1) In der Sender-Schaltung, sind aber ein paar Symbole verkehrt gezeichnet. (Bild2) Was soll das nun bedeuten? Beste Grüße
So fertig: Der Generator zieht 8,45mA. Wenn ich mehr Widerstand bzw. weniger Widerstand einstelle, dann geht der Strom jeweils zurück. Ob wirklich Frequenz generiert wird kann ich nicht sagen, da ich noch kein Werkzeug zum Testen habe. Gute Nacht
hi, ein einfacher 'Frequenztatkopf' sind 2 antiparallele Leds mit Vorwiderstand, leucten beide, haste Wechselspannung, leuchtet eine, haste Gleichspannung entsprechender Polarität, leuchtet nix, haste nix. Schöenen Abend, harry & Glückwunsch zum ersten kleinen funktionierenden (das wäre jetzt ein typisches Indiz für: wir liegen einmal unter der Resonanz und enmal darüber, je nach Potistellung) Projekt.
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Hallo, danke für den Rat mit der Schaltung und die Blumen! Bin nun bei der Empfängerschaltung und mir ist noch einiges unklar… Da bei der Originalschaltung ja ein anderer IC verwendet wird (ich verwende den "TL_081_CP"; Original der "4556"), hab ich die Schaltung mit der PIN Nummerierung mal neu aufgezeichnet (Pins Grün). Richtig so? Was ist mit den Pins „4“ und „7“? Hier einfach die Versorgungsspannung anschließen? Bei „7“ +12V bei „4“ 0V? Danke Grüße
hi, nicht genau zu erkennen, aber die Offset Pins bleiben erstmal unbeschaltet, die sind intern mit 1K gegen GND verbunden. Pin 7 bekommt die Versorgungsspannung +12V, Pin 4 an GND (Masse). Grüßens, harry
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Hallo Harry, ok also wenn an Pin4 GND angeschlossen wird und an Pin7 + 12V und an die OffsetPins nichts angeschlossen wird, dann bleibt nur mehr In+(Pin2), In-(Pin3) und OUT (Pin6) übrig. Kann ich diese drei übrigen Pins, also wie beim Empfänger-Schaltplan anschließen? Und, sry wenn ich nochmals frage: am durchstrichenen Kreis kommt also 12V angeschlossen. Siehe auch Bilder. Beste Grüße
Ah und leider noch eine nicht so tolle Meldung: In Fachkunde Elektrotechnik steht unter Ultraschall-Bewegungsmelder: „Ultraschall-Bewegungsmelder sind jedoch zur Überwachung von Räumen mit starker Luftströmung oder mit hohem Geräuschpegel nicht geeignet.“ Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraschall-Bewegungsmelder unterstreicht es nochmals. Also der Teil mit „hohem Geräuschpegel“ und „in der Nähe von starken Schallquellen“ macht mir Sorgen, da diese auch meinen Sensor stören könnten! Hast du da vielleicht Versuche dazu gemacht? Naja, nichtsdestotrotz mach ich weiter! Grüße
Harry Up schrieb: > moinsens, > wer nun Sender ist weiss ich auch nicht, das macht jeder Hersteller > bissl anders. Die Frage wäre eher, worin unterscheiden sie sich? > Wenn das Piezo in beiden Typen auf 40KHz abgestimmt ist, solten beide > Massen gleich groß sein. Der Aufbau ist auch so einfach, da kann's fast > keinen Unterschied geben. Würde ich mal probieren. Sender und Empfänger unterscheiden sich sehr wohl! Messe einfach mal die Kapazität. SO EINFACH sind sie dann doch nicht. Der Sender wird im Punkt niedrigster Impedanz betrieben, um maximale Leistung zu haben bei begrenzter Eingangsspannung. Der Empfänger ist für einen hochohmigen Eingang gedacht. Man schaue sich mal die Kurve eines Quarzes an. Ist hier genauso! Betreibt man also NUR Sender oder NUR Empfänger in seinem System, so hat man frequenzmäßig einen Versatz zwischen Sender und Empfänger, der einen Empfindlichkeitsverlust zur Folge hat. Was man machen kann, ist, daß man den Empfängerwandler über einen Transimpedanzverstärker auch niederohmig betreibt. Dann brauch man wirklich nur noch eine Art Wandler für Sender und Empfänger. Mechanisch gesehen, unterscheiden sich die Massen der Schwinger in Sender und Empfänger. Und das zeigt sich dann auch in der elektrischen Kapazität. Daher sind sie auch gekennzeichnet.
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Hallo Abdul, vielen Dank für deinen Einwand und fürs mitdenken! Leider besitze ich nicht die nötigen Werkzeuge zum Messen von Kapazität. Ich habe nun bei Conrad nachgefragt. Hier wird behauptet, dass die beiden Kapseln wahlweise als Sender und Empfänger verwendbar sind. Na ja, kommt wohl auch drauf an wie anspruchsvoll der Anwender ist. Wahrscheinlich funktionieren diese ja auch wahlweise, wenns nicht so genau her geht. Die Frage ist wohl wie präzise die Sensoren für meine Anwendung sein müssen? Habe leider keine Erfahrung mit US. Deshalb kann ichs nicht sagen. Du hast sicherlich schon viel Erfahrung, auch mit US. Weißt du vielleicht wie empfindlich diese auf Störsignale (im meinen Fall lautes Spielen vom Orchester) reagieren? Ich möchte Vibrationen an einem Instrument messen. Durch Ausnützen des Dopplereffektes http://www.xpertgate.de/produktfamilie/Ultraschall-Doppler-Vibrometer/ kann man dies auch mit US-Sensoren. Nur inwieweit könnte hier laute Orchestermusik stören? Hast du diesbezüglich vielleicht auch eine Info? Vielen Dank nochmals an alle!! Grüße
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hi, auch wenn sie sich unterscheiden mögen, ich hatte auch immer das Problem, welcher soll denn nun was sein. Konnte keine großartigen Unterschiede feststellen, aber Abdul weiss da sicher mehr. Wegen dem Lärmpegel im Hintergrund mach dir mal keine Gedanken, dein Empfänger reagiert nur auf 40 KHz, alles andere lässt den kalt. Nicht dass er die Schallwellen nicht abbekommen würde, die resonierende Masse reagiert eben nur nicht darauf. Wir haben die Sensoren in Versuchsständen, da laufen im Abstand von weniger als 50cm dicke Motoren, die Pumpen antreiben, ohne Mickeymaus auf der Birne kriegt man da einen Kollaps, die US Teile sind recht unbeeindruckt davon. Meines Wissens produziert ein Orchester kaum eine Frequenz im 40 KHz Bereich, das sollte schon klappen. Bleibt eher die Frage, ob das mit dem Doppler-Effekt hinhaut. Grüßens, harry
Alles klar Harry, dann schau ich mal weiter. Ich möchte den Empfänger heute aufbauen. Doch ich muss nochmals nachfragen. Kann ich nun strikt nach der Empfängerschaltung vorgehen, oder verlangt der Umstieg vom 4556 auf TL081CP auch andere Größen der vorgeschalteten Widerstände und Kondensatoren? Sry, ich hab einfach das KnowHow dafür nicht. Ich habe nur grad erfahren, dass die Schaltungen auf die IC angepasst sein müssen. (weil intern andere Größen.. Widerstände usw.). Weiß nicht, ob das hier der Fall ist...?
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OpAmps kann man ansatzweise einfach austauschen, solange deren maximale Betriebsfrequenz nicht gnadenlos überschritten wird. Das ist dann natürlich nur Bastlerniveau und erreicht keine Superwerte. Die US-Wandler haben einen internen akustischen Bandpass, der ziemlich wirkungsvoll ist (Helmholtz-Resonator). Dummerweise ist dann aber auch die Bandbreite echt klein. Weiß nicht ob Doppler damit was wird. Die Bandbreite ist nur vielleicht 1KHz - je nach Anpassung auf der elektrischen Seite. Sie sind ganz klar für Abstandsmessungen gedacht in Umgebungen mit hohem Lärmpegel. Ich schätze mal, daß wenn man sie nicht wie gedacht getrennt als Sender und Empfänger-Typ benutzt, die Reichweite sich halbiert. Habe mal zwei Frequenzgangmessungen angehangen. Da sieht man schön den Unterschied bei den Pärchen. Beachtet die senkrechte Linie bei 40KHz als Referenzpunkt.
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Hallo, echt interessant was du da schriebst und danke für die Frequenzmessungen! Also bezüglich Reichweite ist es bei mir nicht so wichtig. Ich kann in einem Abstand von 1-22cm von der zu messenden Oberfläche entfernt sein. Ja, von den Helmholzresonatoren, habe ich schon gehört. Eine Flasche kann auch ein Helmholzresonator sein. Wenn man in sie hinein bläst, dann wird die Resonanzfrequenz erregt. Richtig? Du schreibst, dass die Bandbreite nur 1kHz betragen kann. Was bedeutet dies dann effektiv für meine Anwendung? Dass nur Vibrationen, sprich Frequenzen von 0- ca. 1kHz mitgenommen (moduliert) werden können? Wenn dem so ist, wäre dies für mich kein Problem. Ich bin nun für meine Verhältnisse ein großes Stück weiter gekommen! :D Habe beide Schaltungen fertig aufgebaut. Oszilloskop besitze ich nun auch. Funktioniert alles. Ein riesen Dankeschön für die Unterstützung bis hier her!! Im PDF „Senderfrequenz_Messung.pdf“ sieht man die Frequenz des Senders. Harry, man sieht auch die kleinen sinusförmigen Wellen, welche du schon mal angesprochen hast. Die haste gemeint oder? Im PDF „Empfänger-Ausgang_Messung.pdf“ sieht man was beim Ausgang (Empfänger) heraus kommt, wenn ich die US-Wellen am Schreibtisch reflektieren lasse. (ca. 6cm ober Tischfläche) Soweit bin ich sehr zufrieden! :D Nun geht’s weiter zum Filter. Es gibt Programme, welche einem die Filterschaltung nach Eingaben des Benutzers automatisch zusammenstellen. Soweit ich durchblicke, benötige ich ein Tiefpassfilter, welcher nur die Frequenzen, welche ich benötige durchlässt. Für mich ist es mal genügend, wenn alle Frequenzen bis ca. 1000Hz passieren. Alles was darüber ist, soll praktisch gelöscht werden. Ich habe mir einen Sallen-Key-Filter erstellen lassen. Siehe Kurve im PDF: „Sallen-Key-Filter-Tiefpass_1kHz_Kurve.pdf“ Was haltet Ihr davon? Hier die einstellbaren Werte „Sallen-Key-Filter-Tiefpass_1kHz.jpg“ Ist es gut wenn ich als Verstärkung „Sallen-Key-Filter-Tiefpass_1kHz_Verstärkung.jpg“ Wert 2 bei Stufe 1 eingebe? Sollte ich mehr verstärken, oder besser auf 1 belassen? Nach dem Filter möchte ich in den „Mic-In“-Eingang meines LapTops. Nicht dass ich durchs Verstärken auf zu viel Spannung komme und die Soundkarte beschädige? Ist Sallen-Key-Filter für meine Anwendung ausreichend bzw. richtig? Fragen über Fragen! Vielen Dank Beste Grüße
hi, na, sieht doch schon mal gut aus, Sender und Empfänger funktionieren. Allerdings ist beiden Bildern der Messungen zu entnehmen, dass die Zeitbasis des Ossi auf 10µsec eingestellt ist. Soweit so gut, nur, wenn die Zeitbasis identisch ist (die 10µsec Teilungsstriche sind dem Bild nicht ganau zu entnehmen), sollten beide Frequenzen identisch sein. Der Empfänger zeigt 4 deutliche schöne Sinuswellen, das sollte seine Resonanzfrequenz von 40 KHz sein, der Sender piepst aber nur etwa auf der halben Frequenz. Das reicht natürlich, um den Sender anzuregen, der klappert dann schon auf seiner Resonanz, aber ist von einer sauberen Ansteuerung weit weg. Die kleinen Sinusschwingungen meinte ich nicht, die Hüllkurve muss im Empfängerbild zu sehen sein, aber nur dann, wenn sich eine bildet. Diese Schwingungen im Senderbild sollten eigentlich nicht zu sehen sein, möglicherweise bilden sich da noch hochfrequentere Schwingungen aus, weil die Sendefrequenz nicht passt oder wegen dem Puls-/Pausenverhältnis, das sieht auch noch nicht koscher aus. Wegen des Filters, der zwar gut gewählt ist, würde ich mir erst dann Gedanken machen, wenn bewiesen ist, dass sich im Empänger eine Hüllkurve, die der Schwingung des Instrumentes entspricht, nachweisen lässt. Aber ein schönes Projekt, könnte, wenn das alles so hinhaut, ein selektiver Instrumentenverstärker sein, der alles aus seiner Umgebung ignoriert bis auf das gewünschte Instrument. Eine hoch gelegte Messlatte, aber mit einigen Messungen sollte sich die Funktion beweisen oder eben wiederlegen lassen. Bis neulich, Grüßens, harry
Hallo Harry, da war ich heut Nachmittag wohl zu voreilig. Ich war so glücklich über das Geschaffene ;), da hab ich gar nicht dran gedacht mir das Signal genauer anzuschauen. Also nun hab ichs mal besser eingestellt. Mein DSO gibt die Frequenz und weitere Werte schön aus. Habe bei der Einstellung geschaut, dass die Herz stimmen, aber auch der aufgenommene Strom am höchsten ist. Ist der Trimmer gar zu weit draußen, dann saugt der Generator fast das doppelte (bei ca. 203,1kHz). Die Senderfrequenz, sowohl auch die Ausgangswelle, hat nun eine Frequenz zwischen 38,46 und 41,67 kHz (springt hin und her). Dies, wie gesagt bei höchsten Stromverbrauch. Nun müsste der Sender sauber angeregt sein. Also diese kleinen Schwingungen habe ich immer noch drinnen. Vielleicht werden da Frequenzen, über die Drähte meiner zusammengelöteten Schaltung aufgenommen? Bezüglich Puls-/Pausenverhältnis... das ist immer noch unregelmäßig. Kann man da was machen? Bzw. ist es überhaupt notwendig? Ja Harry, genau die Idee hatte ich unter anderen auch. Anwendungen gäbe es da viele. Ja morgen (bzw. schon heute) werd ich schauen, wie sich die Ausgangsfrequenz verhält, wenn das Instrument vibriert. Jetzt ist Schlafenszeit! Grüße
Ersetz den 4049 durch einen 4069UB. Dann wird es deutlich symmetrischer.
Hallo, so habs nun getestet. Das Ergebnis ist leider nicht zufriedenstellend. Die Vibrationen, welche das Instrument erzeugt scheinen zu gering um aufgenommen zu werden, da sich an der Welle vom Oszilloskop nichts tut. (Test: 5cm und ca. 25cm von Oberfläche entfernt) Habe die beiden Kapseln, ja mit einen relativ steifen Draht angelötet, welcher federt, wenn man ein wenig ankommt. Wenn die Kapseln schwingen, dann sieht man schön wie sich die Amplitude verändert, bis die Kapseln wieder in Ruheposition sind. Theoretisch und wie man sieht auch praktisch: http://www.xpertgate.de/produktfamilie/Ultraschall-Doppler-Vibrometer/ ist es ja machbar: "Das Ultraschall Doppler Vibrometer akustischer "Laser" ermöglicht die berührungslose Schwingungsmessung von beliebigen Objekten ohne das Befestigen von Beschleunigungssensoren oder das Einspannen des Prüflings. Zur Messung emittiert die in den Sensorkopf integrierte Schallquelle Ultraschallwellen, die von der bewegten Messobjektoberfläche reflektiert und von einem Schallsensor erfasst und nach dem Dopplerprinzip ausgewertet werden. Die Funktionsweise entspricht optischen Laservibrometern, ermöglicht jedoch durch die größere Wellenlänge des akustischen Verfahrens eine zuverlässige Messung auch auf rauen und unbearbeiteten Oberflächen." Wüsstet ihr vielleicht wo ich da ansetzten könnte? Was könnte ich noch versuchen? Danke und schönen Tag noch! Grüße
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Ach ja.. zu messen habe ich ein "c" mit 130,81Hz versucht. Als Zusatzinfo wenn benötigt. :)
hi, so, dann wäre der Punkt erreicht, an dem die eingentliche Entwicklung ja erst beginnt. Was erwarten wir den nun vom Empfänger? Ein amplitudenmoduliertes Signal? Das wäre dann die Hüllkurve, wie im Script von Murata zu sehen. Aber da ist die reflektierte Welle mal stärker und mal weniger stark, also bedämpft. Würde ich jetzt aus dem Bauch raus eher nicht erwarten, welcher Parameter sollte die Welle denn bedämpfen, die reflektierende Oberfläche verändert sich ja nicht in ihrer Eigenschaft. Es müsste doch eher ein frequenzmoduliertes Signal zu erwarten sein, da der Abstand sich verändert, wenn auch nur minimal. Du hast einen Messabstand von 5 cm im Ruhezustand, der sich real - wenn's gewaltig schwingt - zwischen 4,9 und 5,1 cm (angenommen, real wird viel weniger sein) bewegt, die Laufzeit verändert sich. Mit diesen angenommenen Werten sollte dann ein Frequenzhub (Dopplereffekt) in der Größenordnung +/- 2% zu erwarten sein. Das könnte schon auf dem Ossi sichtbar sein, deutlicher wäre die Veränderung, wenn die Anregungsfrequenz und die reflektierte Frequenz einer Mischstufe zugeführt wird, ähnlich einer ZF-Stufe aus früheren Radios. Aber wie gesagt, jetzt erst beginnt der eigentliche Akt, theoretisch müsste das gehen, sicher auch praktisch umsetzbar, wahrscheinlich mit einem wesentlich größeren Aufwand. Und hier endet auch die schöne Seite der Entwicklung, in der man jede Menge Infos aus dem Netz ziehen kann, hier beginnt eine Art kleine Grundlagenforschung, in der man sich jeden kleinen Step selbst erkämpfen muss. Bist du dafür bereit? Eventuell - und das schmeckt nicht besonders gut - erkannt man erst nach Wochen oder Monaten, dass der ursprüngliche Ansatz zwar theoretisch gut ist, praktisch aber kaum umsetzbar ist, weil zu viele andere Parameter in's Ergebnis einfließen, der Aufwand war also nur gut für eine Erkenntnis, allerdings entwickelt man tiefere Kenntnisse der Materie, Feinheiten, manche sehr entscheidend für den Erfolg der Sache, das ist dann der Punkt, wo gesagt werden kann, du bist in diesem Thema zuhause, es ist ein Heimspiel, du weisst dann ernorm viel über das Zusammenspiel, hier lernt sich auch viel Anderes, was ursprünglich vllt. nicht beabsichtigt war. Mit Biss und weiterem Aufwand wird dann ein ähnlicher oder gänzlich anderer Lösungsansatz zum Erfolg führen oder zur Erkenntnis, dass das angestrebte Produnkt nicht machbar ist. Jetzt gibt es 3 Möglichkeiten für dich: passenden Sensor kaufen, das Ganze vergessen oder, wie schon gesagt, willkommen in Club. Grüßens, harry
Genau Harry. Sehr schön erläutert. Da fehlt noch ein Punkt: Auch wenns schief geht, kann man oft die (Neben-)Erkenntnisse irgendwann in ganz anderen Projekten wiederverwenden.
Hallo Harry, vielen Dank für die netten Worte. Generell gesagt würde ich schon gerne daran weiter arbeiten. Aber je nachdem, ob ich durch andere Methoden schneller zu einer guten Lösung komme. Fakt ist aber, dass mir die Grundlagen fehlen und ich sozusagen die verschiedenen LEGO Bausteine nicht kenne, mit welchen ich spielen könnte. Ich also auf Hilfe von Externen angewiesen bin. Ohne Stichwörter wie ZF-Stufe und Mischstufe wüsste ich nun z.B. nicht weiter. Wenn man daran denkt, dass ich mit einem einfachen Elektretmikrofon angefangen habe und nun bei Vibrationsaufnahme mit Ultraschall und Licht gelandet bin, bin ich durchs Projekt schon in viele unerwartet neue Bereiche geschlittert. In wie Fern ich das Gelernte mal anderweitig zum Einsatz bringen kann wird sich noch herausstellen. Die Frage ist vielleicht wie viel Zeit ich ins Projekt investieren kann. Im Moment bin ich noch gewillt eine Lösung zu finden. Ein passender Sensor wird, nehme ich an, das geplante Budget sprengen. Den Sensor, welchen ich einmal in den Händen halten möchte, sollte ein billig herzustellendes Produkt sein. Wobei grad die Frage aufkommt, ob dies nun überhaupt noch möglich ist? >Mit diesen angenommenen Werten sollte dann ein >Frequenzhub (Dopplereffekt) in der Größenordnung +/- 2% zu erwarten >sein. Das könnte schon auf dem Ossi sichtbar sein, deutlicher wäre die >Veränderung, wenn die Anregungsfrequenz und die reflektierte Frequenz >einer Mischstufe zugeführt wird, ähnlich einer ZF-Stufe aus früheren >Radios. Auf was sollte ich beim Analysieren der Frequenz am Oszi also achten? Da ich ja keine Änderung der Welle feststellen konnte? Würde es vielleicht was bringen wenn ich den Trigger ausschalte? Ist es denn Sinnvoll überhaupt weiter zu machen wenn ich keine Änderung der Welle am Oszi feststellen konnte? Sonst würde ich mich nun an die Erstellung einer ZF-Stufe bzw. Mischstufe heranwagen. Tausend Dank nochmals, dass du dir überhaupt die Zeit zum Antworten nimmst! Beste Grüße… auch an Abdul!
Moinsens, naja, die notwendigen Stichworte gibst du ja schon immer selbst ab, ...Trigger ausschalten... Klar, dein DSO triggert vermutlich schön sauber zu Beginn einer steigenden oder auch fallenden Flanke, der Effekt wird einfach korrigiert, so dass der einzelne Wellenzug sauber dargestellt wird. Wir möchten aber das Päckchen Wellenzüge sehen, welches sich in seinen Wellen-Abständen - wenn auch nur minimal - ändert. Dafür muss die Zeitbasis runter in den Sekunden bis 50 Millisekundenbereich, irgendwann sollte ein dicker Strich sichbar sein, der in seiner Färbung mal stärker und mal weniger stark ist. Wie gut das mit den DSOs geht, kann ich nicht sagen, mit einem alten Röhrenossi geht das ganz patent. UFFBASS! Was noch lange nicht heisst, dass es funktionieren muss, es wäre nur den Weg, den recht kleinen Effekt sichtbar zu machen. Wenn dem so wäre (hier muss man aufpassen, dass man sich theoretisch genug ausdrückt) könnten wir zur Auswertung eine Anleihe bei US- Durchflussgeräten machen. Dort werden 2 Empfänger im gleichen Abstand zum Sender montiert, steht der Inhalt eines Rohres, haben wir 2 völlig identische Signale. Bewegt sich der Rohrinhalt, trifft eine Welle ein wenig früher bei Empfänger 1 ein, die andere ein wenig später bei Empfänger 2. Die beiden Signale übereinander gelegt zeigen eine deutliche Verschiebung. Ob das hier vielleicht anwendbar wäre? ...ein billig herzustellendes Produkt... Nun ja, fast alle auch teuren Produkte bestehen zunächst aus billigen Bauteilen, wären demnach schon billig herzustellen. Aus dem Produktertrag muss dann aber die gesamte Entwicklung gedeckt werden, die Logistik- und Vertriebskosten etc, dann wird das Produkt schon nicht mehr ganz so billig. ...das Gelernte... nimmst du immer als Bonbon mit, ob es jetzt die Vorgehensweise ist oder fachspezifische Kenntnisse oder einfach nur zum Austausch mit Kollegen führt, die dann ein wenig Wissen verwerten können, mir ist kein Fall bekannt, in dem 'Erfahrung sammeln' geschadet hätte, ich habe schon verschiedentlich gehört, dass selbst 'hochstudierte Fachleute' nach einigen Jahren Berufserfahrung erst in die Materie eingedrungen sind, mit der sie den Rest ihres Lebens verbringen. Damit will gesagt sein, dass erst die häufige oder tägliche Auseinandersetzung mit einer Materie das nötige Fachwissen bringt, welches man für seinen Job benötigt. Das beste davon ist die eigene Erfahrung, das wären dann die Legosteine. Um die Grundlagen kommt man ohnehin nicht rum, sobald die neugierige Nase mal in ein Thema gesteckt ist, die nimmt man dann aber um einiges verständlicher auf. Grüssens, harry
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Hallo Harry, vielen Dank für deine wie immer rasche Rückmeldung! Naja, ich versuch mich mit dem bisschen Wissen von Elektrotechnik so gut wies geht einzubringen. Also, bin jetzt endlich mal dazugekommen, das von dir vorgeschlagene zu testen. Trigger ganz ausschalten ging nicht. Habe diesen dann auf „CH2“ gesetzt und „CH2“ dann deaktiviert… Es entsteht der vorhergesagte dicke Strich, jedoch ändert sich seine Intensität nicht. PDF: „Empfänger-Ausgang_Messung_50ms.pdf“ Wenn ich die beiden Kapseln zum Schwingen bringe entsteht die Kurve wie in: „Empfänger-Ausgang_Messung_50ms_Kapseln_schwingen.pdf“ Da bräuchte ich wohl ein analoges Oszilloskop. Vielleicht kann ich mir über einen Bekannten eines ausleihen, jedoch wird dies bis Weihnachten dauern. Gibs denn sonst eine Möglichkeit das Signal mit meinem DSO auszuwerten? Im Bild „Messwerte_DSO“ sieht man welche Messwerte man ausgeben kann. Bezüglich deiner Idee zur Anleihe an die US-Durchflussgeräte. Habe mir dazu nochmals das Video angeschaut: http://www.youtube.com/watch?v=fKnv5EUy_xU Du würdest also, mit nur einem Sender und zwei Empfänger arbeiten. Wie hast du dir vorgestellt, dass die Empfänger zum Sender hin angeordnet sind? Ich könnte mir das im Moment nur so vorstellen: 2 Sende-Empfänger-Paare. Das erste Paar ist auf die vibrierende Oberfläche ausgerichtet. Das zweite Paar auf eine andere nicht vibrierende Oberfläche. Abstand bei allen gleich. Z.B immer 10cm. Beim Sensorpaar zur vibrierenden Oberfläche, sollte man dann einen Zeitversatz messen können. Doch laut überlegt: Was passiert da überhaupt? Durch die Vibration der Oberfläche trifft der Ultraschall einmal etwas früher und einmal etwas später auf die vibrierende Oberfläche und kommt in Folge auch früher oder später beim Empfänger an. Dies mit einem Abstand von z.B. 100Hz, wenn die Oberfläche gerade mit 100Hz vibriert. Beim anderen Empfängerpaar ist der Abstand immer der Selbe. Sozusagen die Nulllinie... Doch diese paar mm (wenn überhaupt) die sich die Oberfläche beim Vibrieren bewegt. Ist diese Abstandsänderung überhaupt ausreichend, sodass dies mittels Ultraschall gemessen werden kann? Eigentlich schon, da es ja schon Messinstrumente mit Ultraschall für Vibrationsaufnahme gibt! Die Abtastrate hängt von der Frequenz des Ultraschalls ab. In unseren Fall 40kHz. ........ Aber das Ganze müsste ja auch mit einem Sender-Empfänger-Paar zu schaffen sein? Einmal misst er den „Abstand“ in Ruhelage (dieser wird gespeichert) und einmal den „Abstand“ bei Vibration? Irgendwie sollte man sich vielleicht etwas bei den Fledermäusen abschauen. Wie machen die das? Ist es für die überhaupt interessant, ob eine Oberfläche vibriert oder nicht? Aber bitte, lege mir deine Idee etwas näher. Ich glaub, ich habs noch nicht ganz begriffen, wie du das machen würdest. Ja es geht mir darum, dass die Bauteile im Einkauf billig sind. Sprich dass z.B. keine US-Kapseln um 50 Euro gekauft werden müssten, so dass das Ganze überhaupt funktioniert. In erster Linie benötige ich diesen Sensor als Signalgeber. Sobald die Oberfläche stark vibriert (große Amplitude), soll etwas passieren. Die Frequenz soll aber auch aufgenommen werden können. Ein klarer Sound, wie bei einem Mikrofon, ist nicht notwendig. Bezüglich Fachwissen, kann ich dir nur zustimmen! Einen richtigen Profi macht die fortwährende Erfahrung mit der Materie aus. Ein Bekannter eines Bekannten, ist ein alter Fernsehtechniker, welcher mir einmal ein paar Dinge gezeigt hat. Ich war beeindruckt! Und ja, so nimmt man die Grundlagen viel besser auf, da man Zusammenhänge versteht und diese dann leichter merken kann. Nur weiß ich nicht wie geduldig das Forum mit mir ist, wenn zum Teil komische Anfängerfragen kommen. ;) Beste Grüße Thomas
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Ich weiß nicht so recht worauf du hinaus willst. Aber es liegt vermutlich daran: Dein Musikinstrument klimpert z.B. mit 2KHz Ton vor sich hin. Der US-Wandler hat ne geschätzte Bandbreite von 1KHz bei 40KHz Mittenfrequenz. Daher kann er einfach nicht der Modulation durch die Klampfe folgen! Aus meiner Sicht ist die Lösung ein breitbandigerer Wandler. Mathematisch dürfte das Problem durch die Carson-Formel abgedeckt sein.
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Hallo Abdul, mir geht’s vorerst mal darum das Nutzsignal, sprich die Frequenzen welche durchs Vibrieren der Oberfläche meines Instrumentes entstehen, in der Modulationsfrequenz zu detektieren. Mir ist dies leider noch nicht gelungen. Ich hätte da gerne in der vom Oszilloskop ausgegebenen Welle (40kHz vom Ausgang der Empfängerschaltung) einen Anhaltspunkt, welche die Theorie bestätigt. >Dein Musikinstrument klimpert z.B. mit 2KHz Ton vor sich hin. Der >US-Wandler hat ne geschätzte Bandbreite von 1KHz bei 40KHz >Mittenfrequenz. Daher kann er einfach nicht der Modulation durch die >Klampfe folgen! Ja das verstehe ich. Die schon einmal von dir gebrachten Stichwörter Helmhoz-Resonator und wirkungsvoller Bandpassfilter. Nun ist es so, dass ich mein Instrument so eingestellt habe, dass es bei Note c 130,8Hz schwingt. Lässt man also einen Sweep von z.B.0-300Hz durch einen Lautsprecher aufs Instrument gerichtet ausgeben, dann gerät mein Instrument genau bei 130,8Hz in Resonanz.Siehe dazu ersten Höcker im Bild „Resonanz“. Diese Amplitudenvergrößerung bei 130,8Hz hätte ich gerne auch in meinem Ultraschallempfänger gesehen. Doch es tut sich einfach nichts. >Aus meiner Sicht ist die Lösung ein breitbandigerer Wandler. Sollten die 130,8Hz nicht auch von meinen schmalbandigen Wandler durch gehen? Ich denke, nur wenn ich das Nutzsignal in der Modulationsfrequenz wiederfinde, können weiter Schritte folgen. Tausend Dank Grüße Thomas
Kläre mal, welche Güte ein Instrument hat. Bzw. pulse den Tongenerator.
Hmm, also da komme ich jetzt so schnell nicht mit. Wie pulst man denn den Tongenerator? Ich benutze "Audacity" zur Erstellung des Sweeps und für Aufnahmen. Wie kann ich durchs Pulsen, auf die Güte meines Instruments schließen? Bzw. welche Werte sagen etwas über die Güte eines Instrumentes aus? Danke
Ich kann dir da auch nicht weiterhelfen. Güte und Bandbreite findest du auf Wikipedia. Warum bleibst du nicht bei IR? Ich glaub das bringt dir mehr. Dort ist die Bandbreite enorm im Vergleich zu einem US-Wandler.
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Ok, @ Güte http://de.wikipedia.org/wiki/G%C3%BCtefaktor Der Grund, dass ich von Licht auf US umgestiegen bin erklärt sich darin, dass ich mit Störlicht zu kämpfen haben werde. Auf der Bühne schein oft sehr helles Licht. Was passiert wenn ein Halogenfluter auf meine Fotodiode scheint, hier nochmals gezeigt: Test_Dreiecksensor_(SFH485_FH203FA) Man sieht, dass vom herkömmlichen Signal nicht mehr viel übrig bleibt. Also ist es mit Licht auch nicht so einfach. Aber ich arbeite auch parallel daran weiter. Stichwort Modulation. Wenn dies überhaupt was bringt?! Mal schaun. Besten Dank auf jeden Fall
Bau halt IR-Filter ein. BK7 von Schott ist ein Stichwort.
moinsens mal wieder, fein, die angestellten Versuche und Überlegungen zeigen, dass die Nase schon mehr als nur oberflächlich in Materie gesteckt wurd, es liegt also so etwas wie eine 'Infektion' vor, die erste Grundlage für eine gute Forschung. Zu den DSOs, Fluch oder Segen, die jagen jedes Signal über eine Triggerschwelle, wenn vorhanden, wird es ordentlich hochgerechnet und als deutlich sichtbare Linie dargestellt, da verhalten sich analoge Ossis anders, die geben auch einen Hauch eines Signals unverfälscht wieder, inklusive aller Störungen, Rauschen etc. Die DSOs sind sehr gut, wenn auch noch der kleinste Verlauf sichtbar gemacht werden soll, bei Elektronenstrahlröhren ist der ganze Zauber schon rum, wenn du beschlossen hast, einen Blick auf den Schirm zu werfen. Wenn die Abtastrate hoch genug gewählt wurde, sollte sich aus dem dicken Balken aber schon etwas ablesen lassen, der Abstand zwischen den einzelnen Wellenzügen müsste sich leicht verändern, aber vorsicht, nur in einem ganz winzigen Bereich, die Suche spielt sich hier ja im Promillebereich des aufgenommenen Signales ab. Die Amplitude ist ja hier nicht interessant, es müssten eher die zeitlichen Abstände aller Nulldurchgänge eines kompletten Wellenzuges eines 8ms Paketes untersucht werden. Ein DSO sollte (könnte) einen Stream bereitstellen, der neben Amplitudenauslenkungen auch die Zeiten der Nulldurchgänge als 'Zahlenkolonne' enthält. Die Bandbreite ist sicherlich im Bereich von einigen 100 Hz noch kein Thema, sollte bei 130 noch nachzuweisen sein. Ich würde die Bandbreite von US Wandlern mit max. 1% der Nennfrequenz beziffern, das erfordert bei höheren Frequenzen dann eben Wandler höherer Frequenz, klar. bei 300 KHz und wenige cm Distanz ist dann irgendwann Schluss, wenn Luft das Übertragungsmedium ist. Die Anleihe der Strömungssensoren: stell dir vor, ein Empfänger ist lotrecht zur Resonanzfläche ausgerichtet, der andere ebenfalls, aber auf der anderen Seite dieser Fläche, dann hast du die kürzeste Distanz und damit die höchste Frequenz auf Wandler 1, wenn die Resonanzfläche sich zu Wandler 1 auslenkt, Wandler 2 'sieht' dann die größte Distanz und damit die niedrigste Frequenz. Im Nullpunkt der Schwingung werden beide Wandler mit demselben Signal beaufschlagt. Ein Phasenvergleich (Differenzverstärker) sollte auch noch so kleine Differenzen am Output deutlich ausgeben, die sollten dann in diesem Fall eine Freq. von 130 Hz aufweisen. Klar, die mechanische Anordnung wird dann schon zum Geduldspiel, die Methode soll auch nur zur Verdeutlichung dienen, wie wir ein Signal finden und auswerten können. Ob Ultraschall hier tatsächlich die erste Wahl ist, wird sich noch zeigen müssen. Aber nur weil wir einen Effekt nicht gleich superdeutlich auf dem Schirm sehen, heisst noch lange nicht, dass der Effekt nicht vorhanden ist, ist halt wie bei der Trüffelsuche, viel Geduld, viele Versuche und eine gute Spürnase führt zum Erfolg oder auch nur zu Erkenntnissen. Grüssens, harry P.S. Analogtechnik hat eine fast unendliche verwertbare Auflösung
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Hallo Harry, in den letzten 10 Tagen bin ich leider nicht dazu kommen, weitere Tests durchzuführen. Das ganze Projekt ist leider etwas ins stocken geraten. Auch bei Licht muss man tiefer in die Materie gehen (IR-Filter genügt nicht, da Halogenlampen genau in dem Bereich emittieren). Muss auch das Gesamtkonzept nochmals überdenken. In der Zwischenzeit TAUSEND Dank, alles Gute und ne schöne Weihnachtszeit! :)
Wenn dir die BK7 usw. Glaeser nicht genuegen, gibts auch noch Interferenzfilter. DAS wird ganz sicher reichen. Entsprechend teuer allerdings auch.
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Hallo Abdul, sollte es technisch irgendwie möglich sein, möchte ich die Gesamtkosten so gering als möglich halten. Aber ich verstehe nicht ganz was Filter bringen könnten, wenn die Photodiode von sich aus schon einen sehr engen Frequenzbereich passieren lässt. Siehe Bild: „Empfindlichkeit_Wellenlänge_SFH203FA“. Hast du hier schon Erfahrung sammeln können? Grüße und Danke Thomas
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Hallo Harry, ich bedanke mich nochmals herzlichst für deinen Einsatz und die eingebrachte Begeisterung. Mich interessiert das Thema noch sehr. Muss aber auch bald eine vertretbare Lösung finden. Werde mal mit Licht weiter tüfteln. Gerne würde ich aber, bei wiederaufnehmen des Ultraschall-Projektes wieder auf DICH und das Forum zurückkommen. Wäre cool! Wünsche nur das Beste. Frohe Weihnachten und einen guten Rutsch! Grüße Thomas :)
Oh Mann. Nimm eine Laserdiode und ein passendes Interferenzfilter vor der Fotodiode. Nein, ich habe damit keine Erfahrung und will nur das Blaue vom Himmel runterlabern. Wenn es billigst sein soll, schlachte einen CD-Brenner.
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