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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ultraschallsensor mit PIC auswerten


Autor: Edwin Keller (edouin)
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Ich will ein Ultraschallprojekt mit einem Pic starten. Nun gibt es dabei
leider noch etliche Fragen, die aufgetaucht sind und noch auftauchen
werden, die zuerst noch beantwortet werden müssen.

Die Aufgabe des PICs besteht darin, durch den Ultraschallsensor die
Umgebung nach Hindernissen zu erkunden bzw. "abzutasten".

Wie diese Distanz zum Hindernis gemessen werden kann ist kein Problem.
Für die Messung benötigt man einen Ultraschall-Transmitter und einen
Ultraschall-Receiver. Der Transmitter sendet für kurze Zeit Ultraschall
aus, worauf der Receiver auf das Echo der Schallwellen wartet. Mit der
Zeit, die vergeht zwischen dem Senden und Empfangen, kann die Distanz
mit der Schallgeschwindigkeit, ungefähr 300m/s, berechnet werden.
Nun kommt das grosse Problem der Ultraschallsensoren. Alle
preisgünstigen Ultraschallempfänger besitzen einen zu grossen
Erfassungswinkel, die Position eines Hindernisses (z.B 20cm breit)  bei
10 Meter Reichweite kann am äusseren Rand des Erfassungswinkelsektors
nahezu überall sein.

Nach meinen Recherchen haben alle Sensoren unter 50 Euro einen
Erfassungswinkel von über 50 Grad. (Conrad & Distrelec)

Lösungsvorschlag: Vielleicht kann man diese Billigsensoren auf der
Seite Abdecken (z.B. 3cm Röhrchen über den Empfänger stülpen). Man
sollte dann einfach darauf achten, dass das erste Echosignal nicht
ausgewertet wird, sondern erst nach einer gewissen Zeit ein Echosignal
empfangen werden kann.

Hat jemand von euch schon Erfahrungen gemacht mit solchen
Ultraschallsensoren? Oder vielleicht schon einmal ein ähnliches Projekt
realisiert?

Würde mich freuen eure Meinungen zu lesen.
Gruss Edouin

Autor: Frankl (Gast)
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Du  kannst froh sein wenn Du auf 10 Meter uberhaupt eine Reflektion von
einem 20cm großen Reflektor bekommst. Abhängig von der
Oberfächenstruktur (glatt/fest oder Stoff z.B.), Reflektionswinkel
(Einfallswinkel = Ausfallwinkel)u.s.w wirst Du, ein oder gar kein Echo
empfangen. Mit Röhrchen wirst Du wahrscheinlich kein Erfolg haben. Kauf
Dir preiswerte Transmitter (kann man auch als Receiver benutzen) und
versuche es mal mit Reflektoren die eine Schaumstoffoberflächen haben.
Auf 10 Meter braucht kein Kybernetischesmodell einem Hinderniss,
ausweichen. Denke bei Außenbetieb auch an das "Verwehen" der
Reflektion.

Autor: Maddin (Gast)
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Aloah,

ich habe auch mal so ein Projekt gemacht, damals mussten wir die
Luftfeuchte über die verzögerung des Schalls über einer konstanten
strecke messen.

hier stellte sich das erfassen der ersten (reflecktierten) welle als
problematisch heraus, da der sender ein paar schwingungen brauchte um
an zu schwingen, und der empfänger ebenfalls mechanische energie
verschlucke um an zu schwingen, aber du sagtest ja das das nicht das
problem ist.

was mir jetzt spontan eingefallen ist, sind ultraschall abstandsmesser.
dort wird der us über einen 6-7cm langen parabelförmigen kanal
gebündelt, gesendet und empfangen - die frage ist, ob es für deine
problematik reichen würde.

Maddin

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Luftfeuchtigkeit kann man nicht über Schallgeschwindigkeit messen, die
hängen nur sehr schwach voneinander ab.

Rohrmikrophone haben eine Richtwirkung. Murata z.B stellt Sensoren mit
7° Öffnungswinkel her.

Cheers
Detlef

Autor: Maddin (Gast)
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die Schallgeschwindigkeit hängt von entwas mehr als nur der Luftfeuchte
ab! druck, temperatur....usw!?die zusammenhänge sind komplex.

auch wenn das mal wieder nichts mit dem thema zu tun hat, will ich
jetzt nicht die ergebnisse des projektes darstellen - eines ist sicher,
es gibt immer einen der es besser weiß.

maddin

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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genau, einer weiß es immer besser als man selber: in diesem Fall war das
Wikipedia, einfach mal unter Stichwort Schallgeschwindigkeit schauen.
Die zitieren auch den hier:
http://www.sengpielaudio.com/DieSchallgeschwindigk...

Cheers
Detlef

Autor: Edwin Keller (edouin)
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Also zuerst einmal, danke für die vielen Beiträge.

@Frankl:
Die Oberflächenbeschaffenheit eines Hindernisses ist sicher
ausschlaggebend für die Erkennung des Objektes, aber ich glaube nicht,
dass man in einer natürlichen Umgebung nur Schaumstoffobjekten
ausweichen muss. Trotzdem danke für den Tip. Und noch was, mein Budget
reicht nicht aus für preiswerte U.S-Sensoren in der höhe von ungefähr
200 Euro. Vielleicht kannst du mir ja einen Laden nennen, der die
günstigsten und besten U.s. besitzt.

Die Umgebung muss sehr genau 360 Grad punktuell (deshalb Empfänger
abdecken für einen kleineren Erfassungswinkel) abgescannt werden
können. Die Abstandsmessungen werden dann über eine RS232-Schnittstelle
dem PC gesendet, der dann damit die Umgebung rekonstruieren kann (wird
mit Borland C++ realisiert).

@Maddin:
Ich gaube das ist sehr bauteilspezifisch, wie gross die Verzögerungen
wegen mechanische Grössen ausfallen. Was für ein Sensor hast du denn
verwendet? Vielleicht kann man ihn ja bei anderen Typen
vernachlässigen...
Sieht interessant aus, dein JPG.-File. Hast du diese Fokusierung auch
in deinem Projekt gebraucht. Ansonsten woher hast du diese Idee?
Muss der Kanal aus einem bestimmten Material bestehen? Kann man diesen
Sensor mit Fokusierungskanal kaufen? Wenn ja wo?
Tut mir leid wegen diesen vielen Fragen. Auch dankeschön für deinen
wichtigen Input.

@Detlef_A:
Hab mal bei Murata vorbeigeschaut. Sie haben zwar Us-Sensoren mit 7
grad, aber leider sind dort die Preise nicht angegeben. Muss denen wohl
einmal ein Mail senden...
Ausserdem dein Link konnte mir auch weiterhelfen. Merci ;)

Gruss Edouin

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Nochmal nachgelgt:

-Murata Problem ist eher die Verfügbarkeit als der Preis, die
Ultraschalltransceiver von Conrad (wasserdicht und auch nicht) sind von
Murata, Conrad hat aber eben nicht die fokussierenden.

-fokussieren kannst Du Schall natürlich mit einem Parabolspiegel, das
machen die anscheinend bei diesen empfindlichen Fernabhörmikrofonen.
Aber auch mit Rohrrichtmikrofonen (Wikipedia!). Die sieht man oft bei
draußen arbeitenden Journalisten, das sind diese halbmeterlangen
Stangen. Die Richtwirkung wird durch Schlitze erzielt, die so
angeordnet sind, daß die Interferenzen eine Richtwirkung ergeben. Wie
diese Schlitze zu bemessen sind habe ich nirgendwo gefunden obwohl ich
mich hart bemüht habe.

-diese Einparkhilfen arbeiten mit Ultraschall, daß muß ja auch
gerichtet sein. Gibts für kleines Geld überall zum Nachrüsten für das
Auto.

diesen aktuellen thread hast Du ja wahrscheinlich mitgelesen
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-407145... Der link
da drin ist ganz nett.

Ultraschall wird m.E. zunehmend interessant, weil man inzwischen viele
Kanäle synchron abtasten kann und auch schnell genug ist, um mit uC
z.B. synthetische Apertur rechnen zu können.

Cheers
Detlef

Autor: Maddin (Gast)
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@Detlef

wir haben damals die luftfeuchte gemssen nicht dden luftdruck! in
deinem pdf stand nichts von feuchte - egal, wir reden warscheinlich
aneinander vorbei.


@Edwin

die idee habe ich aus einem ultraschall abstandsmesser, den ich mal für
wenige euronen von einem tchibo shop ergattert habe, gibts scheinbar
aber auch bei eduscho - bild siehe anhang.

beim zerlegen stellte ich lediglich fest das das röhrchen aus ganz
normalen kunstoff zu sein scheinte. es war logischerweise innen sehr
glatt. selber eingesetzt habe ich das ganze nicht, wir haben unsere
teststrecke in einem geschlossenen messaufbau aufgebaut.

wir haben diesen sensor dafür eingesezt, vorteil er ist komplett
gekapselt...Firma Murata Typ MA40E7S-1....

ich hoffe ich konnte helfen,

maddin

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Hallo Maddin,

der Unterschied zwischen Luftfeuchte und Luftdruck ist mir wohlbekannt:
trockene Luft/ feuchte Luft und schlechtes Wetter und gutes Wetter und
so, kenn ich doch alles seit Jahren.

Jetzt nochmal meine Aussage von oben zum zur Kenntnis nehmen (oder von
mir aus auch nicht): Über die Schallgeschwindigkeit kann man die
Luftfeuchte nicht messen.

Wikipedia rausgeschnitten damit Du nicht selber suchen muß:
>>>>>
Der Schall wandert innerhalb der Troposphäre langsamer mit steigender
Höhe, was aber fast ausschließlich eine Funktion der Temperatur und nur
in geringem Maße auch eine der Luftfeuchte ist.
<<<<<<

besser weiß ich das jetzt aber nich.

Cheers
Detlef

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