Ultraschall Entfernungsmessung

[Timo B. (shortcircuit)]

Hey,

ich habe versuche mittels Ultraschall die Entfernung zu messen. Dazu hab 
ich mal einen Schaltplan gemacht anhand des Tutorials über Ultraschall 
hier auf Mikrocontroller.net. Ich bin mir nicht sicher ob der Schaltplan 
so funktioniert. Hauptsächlich geht es mir um den Empfängerteil.

Laut Datenblatt hat der TL084CN (im Schaltplan steht TL084P) einen Pin 
für Vcc und Vcc-. Das wären bei mir dann die 5V und 0V vom µC oder?

Danke für eure Hilfe.

P.S.:
Mein Empfänger: 
https://www.conrad.de/ce/de/product/507764/Ultraschall-Empfaenger-KPUS-40T-16R-K769-40-kHz-x-H-16-mm-x-12-mm/SHOP_AREA_14741
Mein Sender: 
https://www.conrad.de/ce/de/product/507763/Ultraschall-Sender-KPUS-40T-16T-K768-40-kHz-x-H-16-mm-x-12-mm/SHOP_AREA_14741

[Sascha (Gast)]

5V Betriebsspannung für einen TL08x ist etwas arg wenig. Außerdem kann 
man den Sender auch prima als Empfänger nehmen.

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> Laut Datenblatt hat der TL084CN (im Schaltplan steht TL084P) einen Pin
> für Vcc und Vcc-. Das wären bei mir dann die 5V und 0V vom µC oder?

Oder. Den TL084 kannst du nicht mit 5V betreiben.

[ArnoR (Gast)]

Und die H-Brücke ist auch so eine Sache. Erstens verschenkst du viel 
Spannung durch die nur npn-Schaltung und zweitens brauchst du eine lange 
Totzeit zwischen den Diagonalen, weil die Transistoren durch die deftige 
Übersteuerung eine lange Speicherzeit haben.

[Helmut L. (helmi1)]

Basisvorwiderstaende fehlen komplett. T2 wird nie die Spule einschalten 
koennen. Freilaufdiode fuer Spule fehlt. T1+T5 koennen auch nicht 
richtig aufgesteuert werden.

[Timo B. (shortcircuit)]

Ok ich bin kein Elektrotechniker :D.
1. Wieso werden die Transistoren übersteuert? Wegen der fehlenden 
Vorwiderstände?
2. Wieso verschenke ich so viel Spannung bei der H-Brücke?
3. Wieso können T1 und T5 nicht richtig angesteuert werden?
4. Ok die Freilaufdiode hab ich vergessen.

[Helmut L. (helmi1)]

Timo B. schrieb:
> 1. Wieso werden die Transistoren übersteuert? Wegen der fehlenden
> Vorwiderstände?

Da wird alles an Strom reingeschoben was das IC liefern kann, irgendwer 
gibt schon nach.

Timo B. schrieb:
> 2. Wieso verschenke ich so viel Spannung bei der H-Brücke?

Du hast dort Emitterfolger (Kollektorschaltung) drin, und da kann die 
Spannung am Emitter nie groesser als die Basisspannung - 0.7V werden. In 
deinem Fall dann max. 4.3V, egal wie hoch die Spannung am Kollektor sit.

Timo B. schrieb:
> 3. Wieso können T1 und T5 nicht richtig angesteuert werden?

siehe oben.

[Timo B. (shortcircuit)]

Ah ok. Ich glaube dann verwende ich einen fertigen IC für die H-Brücke. 
Kennt jemand einen passenden IC (kein SMD)?
Wenn ich bei der Spule ein PNP Transistor einsetzte sollte es dann 
funktionieren verstehe ich das richtig?

[Helmut L. (helmi1)]

Timo B. schrieb:
> Wenn ich bei der Spule ein PNP Transistor einsetzte sollte es dann
> funktionieren verstehe ich das richtig?

Noe, den bekommst dann nicht gesperrt. Du brauchst an der Stelle 2 
Transistoren fuer einen Pegelwandler. Aber muss die Spule an Masse 
haengen?
Wenn nicht lege sie an +24V und du kannst den NPN weiter verwenden.

Timo B. schrieb:
> Ah ok. Ich glaube dann verwende ich einen fertigen IC für die H-Brücke.
> Kennt jemand einen passenden IC (kein SMD)?

Mit SMD must du dich aber frueher oder spaeter anfreunden. THT wird 
immer weniger werden.

Tip: Du kannst es mit einem MAX232 versuchen wenn du nicht allzuviel 
Leistung ziehst. Da die beiden Treiber in Brueckenschaltung und du hast 
rund 20Vss auf dem Sender. Der macht sich seine Spannungen ausden 5V ja 
selber. Ist zwar fuer was anderes gedacht laesst sich hier aber 
zweckentfremden.

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> Wenn ich bei der Spule ein PNP Transistor einsetzte sollte es dann
> funktionieren verstehe ich das richtig?

Das reicht nicht. Du musst den Pegel des µC (0/5V) auf die 24V 
hochbringen, weil der pnp mit seinem Emitter auf 24V liegt. Dazu nimmt 
man einen Pegelwandler.

Einfacher wäre es, die Spule in die Kollektorleitung des vorhandenen 
Transistors zu legen; außer einem Basiswiderstand brauchst du dann 
nichts weiter.

[Timo B. (shortcircuit)]

So. Ich habe den Schaltplan mal abgeändert und angehängt. Die 
Basiswiderstände sind geschätzt, da ich nicht genau weis, wie ich diese 
berechnen soll, da ich die Stromaufnahme des Senders nicht kenne.

Nochmal zum TL084. Hab ich das richtig verstanden, dass ich die 
Versorgungsspannung unabhängig von der Verstärkung ist und ich ihn 
einfach mit z.B. 12V betreiben kann?

[Helmut L. (helmi1)]

Du bekommst deine PNP Transistoren nie geperrt. Lies dir mal was ueber 
Pegelwandler durch.

Timo B. schrieb:
> Hab ich das richtig verstanden, dass ich die
> Versorgungsspannung unabhängig von der Verstärkung ist und ich ihn
> einfach mit z.B. 12V betreiben kann?

Schlechte Idee. Da er ja dann auch 12V im ungünstigsten Fall rausgeben 
kann zerschieest er dir den µC.

AREF an deinem µC darf nicht mit +5V verbunden werden.

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> So. Ich habe den Schaltplan mal abgeändert

Wenn die Spannung an den Emittern T1/T6 > 5,6V ist, wird die Schaltung 
nicht funktionieren, weil die Transistoren nicht abgeschaltet werden 
können.

Den Spannungsteiler für den TL084 solltest du bei 12V-Versorgung auf 6V 
legen.

[Timo B. (shortcircuit)]

Ich habe noch einen LM324. Den kann man laut Datenblatt mit 3V...32V 
Single Supply betreiben.
Kann mir bei der H-Brücke mal jemand helfen ich raffs einfach nicht 
woher das Problem mit den 5,6V kommt...

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> ich raffs einfach nicht woher das Problem mit den 5,6V kommt...

Die Ausgangsspannung des µC kann maximal 5V sein, das ist also die 
maximale Basisspannung der Transistoren. Ein pnp-Transistor leitet, wenn 
die Basisspannung um etwa 0,6...0,7V negativer als die Spannung am 
Emitter ist. Sobald die Spannung an den Emittern von T1/T6 über 5,6V 
liegt, kann der µC die nicht mehr abschalten. Wenn du also mit höheren 
Spannungen an dem Punkt arbeiten willst, dann brauchst du Pegelwandler.

[Timo B. (shortcircuit)]

Ich habe hier nochmal ein Beispiel gefunden: 
http://www.modding-faq.de/Forum/index.php?topic=17613.0 dass ich ja 
eigentlich übernehmen könnte. Dann müsste ich die Signale invertieren 
und könnte immer mit der Kollektorspannung der PNPs arbeiten wenn ich 
das richtig Verstanden habe.

Was ich allerdings nicht richtig verstehe, ist wozu ich R19 (& R20) 
brauche (R2 auf dem Schaltplan im Link, vorletzter Post).

Nachtrag: Hab den Schaltplan bei R19 nochmal abgeändert, war ne Brücke 
drin.

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> Was ich allerdings nicht richtig verstehe, ist wozu ich R19 brauche

Du solltest dir mal Gedanken über die Verbindung am oberen Ende von R19 
machen.
R19 zieht einfach das Potential in Richtung Masse, da es ansonsten in 
der Totzeit unbestimmt floatet, weil der Ausgang JP1 im abgeschalteten 
Zustand hochohmig ist.

[Timo B. (shortcircuit)]

Achso. Dann müsste die Brücke jetzt so funktionieren, habe ich das 
Richtig verstanden?

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> Dann müsste die Brücke jetzt so funktionieren

Die Brücke wird jetzt im Prinzip funktionieren, nur nicht bei deiner 
Anwendung. Die ist nämlich viel zu langsam für Ultraschall-Frequenzen.

[ArnoR (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Die Brücke wird jetzt im Prinzip funktionieren

Ach, stimmt auch nicht, die Brückendiagonalen-Transistoren werden gar 
nicht in der richtigen Abhängigkeit geschaltet.

[Timo B. (shortcircuit)]

So. Habe das ganze jetzt mit nem L293 gemacht. Sollte doch so jetzt 
klappen oder?

Nachtrag:
Oder muss ich das PWM auf 1A und 2A invertiert geben. Da bin ich mir 
nicht sicher, hab dazu nur n Beispiel hier gefunden: 
Beitrag "PWM (ATMega16) mit L293D" (2. Beitrag)

[ArnoR (Gast)]

Timo B. schrieb:
> Oder muss ich das PWM auf 1A und 2A invertiert geben.

Ja.

[Torsten C. (torsten_c)]

Timo B. schrieb:
> Ich glaube dann verwende ich einen fertigen IC für die H-Brücke.

Oder gleich einen fertigen "hc sr04", ab etwa 1€ bei aliexpress:

http://www.aliexpress.com/item//558601637.html

[Timo B. (shortcircuit)]

Ja könnt ich auch machen, aber dann zahl ich 20€ fürs Schiff :D. Um 
nochmal auf meine Ursprungsfrage zu kommen: stimmt der Teil mit der 
Empfängerschaltung (nur jetzt halt mit nem LM324)?

[Torsten C. (torsten_c)]

Timo B. schrieb:
> 20€ fürs Schiff

Den Witz mit dem Schiff hab' ich nicht verstanden, sorry.

[Helmut L. (helmi1)]

Timo B. schrieb:
> Ja könnt ich auch machen, aber dann zahl ich 20€ fürs Schiff

Da steht: Free Shiping.   Also das Schiff bekommst du umsonst

[Timo B. (Gast)]

Ich schätze wohl das free shipping ist nur national, denn shipping 
bedeutet leider nicht Lieferung über Schiff sondern Versand. OK ich 
glaub Flugzeug wäre hier treffender, kommt aber auf s gleiche raus. Wenn 
man die Bestellung mal weiter macht kommt da DHL Versand via Flugzeug 
für 30€ Sonderpreis statt 60€. Deshalb der Witz.
Aber könnte mir bitte jemand meine ursprüngliche frage beantworten? Ich 
will ja auch noch n bisschen was selbst machen und nicht nur 
Fertigbausätze zusammen löten :-)

[Torsten C. (torsten_c)]

Timo B. schrieb:
> Ich schätze wohl das free shipping ist nur national

Nein, steht aber alles da. Deine Antwort wirkt, als wenn Du etwas - 
möglicherweise absichtlich – nicht wissen willst oder nicht beachtest 
(aus Wikipedia).

Timo B. schrieb:
> Aber könnte mir bitte jemand meine ursprüngliche frage beantworten?

Welche denn? Dass Du den TL084 nicht mit 5V betreiben kannst, wurde ja 
schon geschrieben. Der HC SR04 für 1€ verwendet auch einen MAX232.

Du kannst den MAX232 ja auslöten und die Schaltung selber nachbauen.

Sorry, aber mit Sarkasmus verstehst Du vielleicht, was ich meine.

[Helmut L. (helmi1)]

Torsten C. schrieb:
> Der HC SR04 für 1€ verwendet auch einen MAX232.

Das geht mit dem ganz gut, auch wenn er zweckentfremdet ist.

[Timo B. (shortcircuit)]

Ok hab das mit China Post Air Mail wohl übersehen - schande über mich :( 
- aber ich hab ja oben geschrieben dass ich den TL084 durch einen LM324 
ersetzen könnte, welcher - laut Datenblatt - ab 3V betrieben werden 
kann.
Bei meiner "ursprünglichen" Frage geht es darum ob die Logik der 
Empfängerschaltung stimmt, dass ich - vorausgesetzt ich hab 5V supply - 
als Ergebnis max 5V erhalte, und je nach stärke des Echos halt weniger. 
Die Spannung des ankommenden Echos verrät mir ja im Prinzip die 
"Signalstärke / -qualität" und der Zeitversatz die Entfernung.
Das mit dem MAX232 werd ich mir nochmal anschauen. Fertige Module (HC 
SR04) möchte ich ungern verwenden, einfach wegen dem DIY Prinzip.

[Timo B. (shortcircuit)]

Also ich habe mir nochmal die H-Brücke angeguckt und habs denke ich 
jetzt hinbekommen. Ich weiß nur nicht sicher ob die Widerstände so ok 
sind, weil ich ja später auch mit 40 kHz arbeiten will und die 
Transistoren sauber schalten sollen.