Hallo liebe Forum-Mitglieder, ich betriebe den Ultraschallsensor JSN-SR04T 2.0 (Prinzip gleicht dem des HC-SR04) mit Arduino und will mir den Sende- und Empfangszyklus auf dem Oszi anschauen. Kanalbelegung (s. angehängte Bilddatei): Kanal1 (gelb): Anregungssignal Kanal2 (grün): Echo-Pin Wenn der Sensor das reflektierte Echo registriert, schaltet der Echo-Pin auf LOW, wie im Bild zu sehen ist. Nun muss ich doch aber auch das empfangene Echo am Kanal1 sehen können bzw. irgendwie aufzeichnen können? Aber am Oszi kommt nichts... Hat jemand Rat? Gruß Andreas
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ohne_Echosignal.PNG
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Andreas S. schrieb: > Nun muss ich doch aber auch das empfangene Echo am Kanal1 sehen können > bzw. irgendwie aufzeichnen können? Aber am Oszi kommt nichts... > Hat jemand Rat? Das Echo ist sehr viel schwächer als der Sendepuls. Da dein Oszi auf 20V/Kästchen steht, geht das Echo im Rauschen des Oszis unter (und es wäre wohl auch ohne Rauschen bei der Einstellung kleiner als ein Pixel auf deinem Oszi-Bildschirm).
Hast Du ein digitales Oszi, so sollte das Ganze überhaupt kein Problem sein. Einfach mit sinnvoller horizontaler und vertikaler Auflösung messen, stoppen/speichern und dann hin- und herschieben. Bei einem "normalen" Oszi brauchst Du ein Synchronsignal oder einen feinfühlig einstellbaren Trigger. Meist kann hierfür das Startsignal genommen werden. Hier hilft Dir, dass das Oszi meist schneller ist als der Ultraschallwandler.
Danke für die Antowrten. Das hätte ich vielleicht noch erwähnen sollen. Die Auflösung habe ich jetzt verwirrenderweise nur für den Screenshot im Forum gewählt, dass man die Signale erkennt. Ich habe die Auflösung bis <200mV/Div angepasst und bei steigender Flanke getriggert und versucht etwas zu erkennen, aber nichts... Können die 50 Vpp bei 40kHz, das schwache Echosignal übersprechen?
Achim S. schrieb: > Da dein Oszi auf > 20V/Kästchen steht Na gut, der Empfangskanal steht auf 5V/DIV, aber das ist trotzdem viel zu unempfindlich, wenn da kein Vorverstärker dazwischen ist. Aber der Spannungssprung ist schon verdächtig, es scheint so, als ob der Sender den Empfänger zu stark beeinflusst. Falls das ein Gatesignal sein soll, würde ich das erstmal deaktivieren und dem Empfänger frei laufen lassen. Da sollte der Sendeburst dann auch deutlich zu sehen sein. Wenn da z.B. in 1m Entfernung ein Reflektor steht, sollte der Empfänger nach etwa 6ms ein Signal sehen.
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Matthias S. schrieb: > Na gut, der Empfangskanal steht auf 5V/DIV, Das gilt für den Kanal 2, der den Logikausgang misst. An dem wird direkt die Dauer bis zum Echo angezeigt. Der Analogkanal steht - wie gesagt - auf 20V/Div, und dort sieht der TO das Sendesignal und sucht das Echosignal (das zur negativen Flanke des Logiksignals führt). Andreas S. schrieb: > Ich habe die Auflösung bis <200mV/Div angepasst und bei steigender > Flanke getriggert und versucht etwas zu erkennen, Triggere auf die fallende Flanke des Logiksignals und stelle das Oszi auf die höchstmögliche Empfindlichkeit. Achte auf einen hochimpedanten Tastteiler (der verringert zwar die mögliche Empfindlichkeit, aber andernfalls erschlägt ggf. die Belastung durch den Tastteiler das Signale des Piezos) Andreas S. schrieb: > Können die 50 Vpp bei 40kHz, das schwache Echosignal übersprechen? Das Oszi braucht bei empfindlicherer Einstellung möglicherweise einige Zeit, bis es sich von der Übersteuerung durch das Sendesignal erholt. Du kannst das verbessern, indem du das Signal zum Oszi begrenzt (also z.B. nicht direkt an die Pins des Transceivers gehen, sondern über Vorwiderstände, und hinter den Vorwiderständen zwei antiparallele Schottky-Dioden - dann sieht das Oszi beim Senden keine 50V sondern nur ein paar hundert mV, das Echosignal wird aber dadurch nur wenig abgeschwächt.
Als Ergänzung: Der Empfangskanal ist der Kanal1 (gelb), der Sensor hat zwei Leitungen, die ich ohne jegliche Vorschaltung direkt an mein Oszi klemme. Für die Ansteuerung der Membran benötigt der Wandler eben diese 50 Vpp Rechtecksimpulse die zusätzlich mit dem Übersprechen zu sehen sind. Der Kanal2 (grün) ist wie gesagt der Echo-Pin und nicht der Empfangskanal. Der schaltet nun von HIGH auf LOW, wenn das Echo vom Sensor registriert wird.
Achim S. schrieb: > Triggere auf die fallende Flanke des Logiksignals und stelle das Oszi > auf die höchstmögliche Empfindlichkeit. Ach ja, was auch noch helfen kann: schränke wenn möglich die Bandbreite deines Oszis ein. Und wenn es einen Messmodus hat, in dem es mehrere aufeinanderfolgende Messwerte mittelt, dann nutze den (heißt je nach Hersteller z.B. "enhanced resolution"). Benutze allerdings nicht den "average mode" - der wäre zwar eigentlich auch nutzlich, aber er funktioniert nur, wenn die Triggerbedingung phasenstarr an deinem US-Echo hängt - was bei deinem Aufbau wahrscheinlich nicht ganz einfach zu erreichen ist.
Achim S. schrieb: > Achte auf einen hochimpedanten > Tastteiler (der verringert zwar die mögliche Empfindlichkeit, aber > andernfalls erschlägt ggf. die Belastung durch den Tastteiler das > Signale des Piezos) Ich bin ehrlich gesagt mit dem Oszi nicht gerade so bewandert. Was genau meinst du mit Tastteiler? Ja, das mit den Vorwiderständen ist denke ich, eine passable Idee!
Andreas S. schrieb: > Ich bin ehrlich gesagt mit dem Oszi nicht gerade so bewandert. Was genau > meinst du mit Tastteiler? Sowas: https://de.wikipedia.org/wiki/Tastkopf Oder gleich einen aktiven Tastkopf, der in dem Wikipedia Artikel auch erwähnt wird (zumindest sein Prinzip). Die "Leitung" vom Tansceiver zum Oszi und der Oszi-Eingang belasten deine Signalquelle. Der Piezo als Empfänger kann keine großen kapazitiven Lasten treiben, dadurch reduziert sich das Echo-Signal. Deshalb ist z.B. eine normale Koaxleitung dort schlecht, ein Tastteiler belastet das Signal deutlich weniger.
Okay, habe ich verstanden, danke! Vermutlich führt das 2m lange Kabel des Wandlers auch zu Problemen... Ich kann das Signal leider erst am Kabelende abgreifen. Könnte das daran liegen, dass das Echosignal so derart nicht "sichtbar" ist?
Diese Module arbeiten doch mit getrenntem Sender und Empfänger. Du müsstest demnach versuchen, das Signal am Empfangskanal abzurufen (das nicht auf die Steckleiste geführt ist). Das Sendeteil kann zwar im Prinzip auch empfangen, aber dafür müsste der Eingang nach dem Ende des Sendeimpuls hochohmig werden - das ist in dieser Schaltung sicher nicht vorgesehen, da unnötig, da ja ein separater Empfänger vorhanden ist. Alle anderen hier genannten Tips gelten natürlich weiterhin: Bitte berücksichtigen, dass das empfangene Signal deutlich schwächer ist als das Sendesignal.
Etwas mehr kannst Du herausholen, wenn Du sagst: "Schei* auf das Startsignal und zeige mir das sekundäre Signal an". Natürlich reicht dann - sinngemäß - das Startsignal bis zur Zimmerdecke, aber Du brauchst es doch nur als Startflanke. Das sekundäre Signal bleibt dann aber im "Rahmen".
marais schrieb: > Diese Module arbeiten doch mit getrenntem Sender und Empfänger. Bist du sicher? Für mich klingt diese Beschreibung des TO Andreas S. schrieb: > Der Empfangskanal ist der Kanal1 (gelb), der Sensor hat zwei Leitungen, > die ich ohne jegliche Vorschaltung direkt an mein Oszi klemme. Für die > Ansteuerung der Membran benötigt der Wandler eben diese 50 Vpp eher so, als wäre es ein Transducer (also Sender und Empfänger in einem). Sollten die beiden tatsächlich getrennt sein, ändert das natürlich die Lage
Achim S. schrieb: >> Diese Module arbeiten doch mit getrenntem Sender und Empfänger. > > Bist du sicher? Für mich klingt diese Beschreibung des TO > eher so, als wäre es ein Transducer (also Sender und Empfänger in > einem). Sollten die beiden tatsächlich getrennt sein, ändert das > natürlich die Lage Also den JSN-SR04T 2.0 kenne ich nicht, aber der HC-SR04 (der lt. TO ähnlich ist) hat zwei Piezos.
erstmal das Datenblatt https://www.jahankitshop.com/getattach.aspx?id=4635&Type=Product da kommt doch schon ein Rechteckimpuls mit TTL-Pegel heraus, wenn ich das recht verstehe. Und wie oben schon gesagt wurde, ist das Echo am Sender, wenn der es überhaupt empfängt, viel kleiner als das Sendesignal. Wenn auf dem Weg zum eigentlichen Schallwandler nichts dazwischen liegt, sollte der als Lautsprecher und Mikrofon arbeiten, also wäre theoretische etwas zu sehen.
marais schrieb: > Also den JSN-SR04T 2.0 kenne ich nicht, aber der HC-SR04 (der lt. TO > ähnlich ist) hat zwei Piezos. Entschuldigung, da hätte ich mich genauer ausdrücken sollen, ich meinte mit "ähnlich" einen ähnlichen Ansteuerungszyklus. Also 10 us Trigger-Signal, 8 Ultraschallimpulse, Länge des Logiksignals entspricht Entfernung, etc. Achim S. schrieb: > eher so, als wäre es ein Transducer (also Sender und Empfänger in > einem). Sollten die beiden tatsächlich getrennt sein, ändert das > natürlich die Lage Genau, der JSN-SR04T 2.0 ist ein Transducer, der sowohl als Sender als auch Empfänger arbeitet.
Ich habe nun versucht wie es Achim S. beschrieben hat, mit einem Vorwiderstand zur Strombegrenzung und zwei antiparallelen Schottky-Dioden den Sendeimpuls des Transducers auf ein ähnliches Spannungsniveau wie dem des empfangenen Echos zu bringen. Der Sendeimpuls beträgt nur noch 500mVpp. Ich habe die höchste Empfindlichkeit des Oszis eingestellt, auf die fallende Flanke des Logiksignals getriggert, jedoch ist immer noch kein Echo zu sehen, das kann doch nicht sein.... Wurde das Echo durch die Schaltung geschwächt? Habe verschiedene Dioden und Vorwiderstände ausprobiert.. nichts... Woran könnte das liegen?
Andreas S. schrieb: > Der Sendeimpuls beträgt nur noch 500mVpp. Nur zur Sicherheit: der Sendeimpuls, der am Transducer ankommt, beträgt hoffentlich weiterhin einige 10Vpp (ansonsten würdest du ja das Sendesignal massiv abschwächen). Aber das, was davon am Oszi ankommt, wird auf die 500mVpp begrenzt. (Damit du das Oszi im empfindlichsten Bereich betreiben kannst ohne es massiv zu übersteuern). Andreas S. schrieb: > Habe verschiedene Dioden > und Vorwiderstände ausprobiert Nimm Kleinsignaldioden (keine Leistungsdioden)und wähle den Vorwiderstand so, dass er zusammen mit der parasitären Kapazität deiner Messapparatur noch keine Dämpfungswirkung bei der Frequenz deines Ultraschallsignals hat. Wenn du dann immer noch nichts siehst bleiben als weitere Möglichkeiten: - Rauschfilterung durch Oszi (wurde oben schon mal beschrieben) - Vorverstärker vor Oszi mit Bandpasswirkung bei Ultraschallfrequenz - Messsystem mit höherer Dynamik als das Oszi einsetzen
Wenn's derselbe Transducer ist würde ich von einem Signal, das mind. 50dB schwächer wie der Sender ist ausgehen. Bedeutet um was zu sehen muss man den Empfaenger gaten waehrend der Sender sendet. Und entweder scharf filtern, oder in Quadratur synchron gleichrichten. Alternativ, oder plus einen VGA mit dB Ansteuerung verwenden und mit einer Rampe nach dem Puls hochfahren.
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