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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ultraschallmessung:Sender und Empfänger in EINEM Gehäuse?


Autor: AL3X (Gast)
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Hallo alle zusammen,

hab mir viel angeschaut zum Thema Entfernungsmessung per Ultraschall. 
Jedoch bauen alle Schaltungen und Ideen immer auf räumlichgetrennte 
Sender und Empfänger auf. Nun würd ich jedoch gern, wie im KFZ-Bereich 
als Beispiel, gerne einen Sensor benutzen, in welchem Sender und 
Empfänger stecken. Solche gibts zB beim großen "C" zu kaufen.

kann mir Jemand weiter helfen, wie ich dies am besten bewerkstellige 
bzw. ein guter Tipp/Verweiss würde bestimmt auch schon sehr hilfreich 
sein.

schonmal vielen Dank für sämtliche HILFE ^^ (Spamer und Flamer bekommen 
kein Danke)

Gruß AL3X

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, AL3X,

Du: "Jedoch bauen alle Schaltungen und Ideen immer auf räumlichgetrennte
Sender und Empfänger auf."

Nicht alle. Für Polaroid-Kameras gab's einen Utraschallsensor, der in 
beiden Richtungen betrieben wurde. Wird noch heute verkauft und 
eingesetzt im industriellen Umfeld.

Das ging, weil dieser "electostatic Transducer" aufgrund seiner Bauweise 
sehr schnell an- und ausschwingt, also eine hohe relative Bandbreite 
hat.
Bei der Demontage fielen mir Gummiringe auf, denen ich zutraue, das 
Mitschwingen des Kameragehäuses zu dämpfen.

Üblich sind keramische Schallwandler. Die strahlen und empfangen in 
Resonanz, sind schmalbandig und haben lange An- und Ausschwingzeiten.
Das Gehäuse schwingt mit.

Letztlich - welche Alternative für Deine Aufgabe besser ist, das kannst 
nur Du selber berechnen.


Ciao
Wolfgang Horn

Autor: yalu (Gast)
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Sollen Sender und Empfänger nur im gleichen Gehäuse sein, oder sollen
sie identisch sein? Letzteres ist bei den Kfz-Einparksensoren der
Fall: Es gibt einen Schallwandler, der erst als Lautsprecher
(Sender) und anschließend als Mikrofon (Empfänger) genutzt wird.

Der Elektronikteil bei solchen Einzelwandlersystemen unterscheidet
sich gar nicht so stark von Zweiwandlersystemen. Folgendes ist aber zu
beachten:

- Wird Sende- und Empfangselektronik an den gleichen Wandler
  angeschlossen, bekommt die empfindliche Empfängerelektronik das
  volle Sendesignal ab, das Größenordnungen über dem durch das Echo
  erzeugte Empfangssignal liegt. Wenn die Empfangselektronik dies
  aushält, ist alles in Ordnung. Wenn nicht, muss sie für die Dauer
  des Sendesignals elektronisch abgekoppelt, und anschließend wieder
  zugeschaltet werden.

- Die meisten Ultraschallsensoren verwenden Piezowandler, da diese
  einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, wenn sie in ihrer
  Resonanzfrequenz betrieben werden. Dies ist aber mit dem Nachteil
  einer sehr geringen Dämpfung verbunden, was zu einem sehr langen
  Nachschwingen nach Beendigung des Sendesignals führt. Solange das
  Nachschwingen stärker als die durch das Echo angeregten Schwingungen
  ist, kann das Echo nicht empfangen werden. Man muss also nach
  Aussenden des Ultraschallsignals erst eine Weile warten, bevor das
  Empfangssignal ausgewertet werden kann. Diese Wartezeit bedingt
  einen Mindestabstand des reflektierenden Objekts, da das Echo eines
  zu nahe stehenden Objekts im Nachschwingen des Wandlers untergeht.
  Der Mindestabstand beträgt je nach Sensortyp einige Dezimeter.

Zweiwandlersysteme haben diese Probleme nicht, wenn Sende- und
Empfangswandler akustisch gut voneinander isoliert sind. Man kann mit
ihnen auch kleinere Abstände messen. Ihr Nachteil liegt im größeren
Bauraum und den Kosten für den zweiten Wandler.

Autor: yalu (Gast)
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Nachtrag: Wie Wolfgang richtig geschrieben hat, gibt es außer den
Piezowandlern auch elektrotatische Wandler, die bessere
Dämpfungseigenschaften haben. Deren Nachteil liegt vor allem in der
höheren Spannung, die zur Erzeugung eines bestimmten Schalldrucks
erforderlich ist. Die Polaroid-Wandler werden - wenn ich das richtig
im Kopf habe - meist mit ca. 150 V betrieben.

Autor: Frankl (Gast)
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Benutze doch einfach ein US Wandler typ TX (Murata) ist vom Typ zwar 
fürs Senden gebaut, aber den kann man als Sender und Empfänger benutzen. 
Das Nachschwingen nach dem Senden, beträgt umgerecht etwa 40cm 
(Totzeit).

Autor: Detlef _a (detlef_a)
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Was sind denn das für Wandler in den Einparksensoren? Einer oder zwei 
getrennte, breit/schmalbandig, wie messen die Dinger eigentlich?

Cheers
Detlef

Autor: AL3X (Gast)
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danke erstmal fpr die bisherigen Antworten.

Also die beim großen "C" angebotenen haben folgende Daten:
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1...

die wären direkt Wasserdicht und zur Montage zB in der Stoßstange, 
alternativ könnte man auch diese nehmen:

http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1...

aber die haben auch nicht sooo viel Abstrahlleistung ist mir 
aufgefallen, als wenn man zwei einzelne nimmt.

Das mit dem Nachschwingen und der Totzone ist nun so ein Problem. Bei 
einem Versuchsmodell möchte man ja schon gern unter zB die 40cm kommen. 
Beim Auto widerrum würde ich es so als "Schmerzgrenze" ansehen.

Autor: Frankl (Gast)
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Schau Dir mal die Professionellen US Entfernungsmesser an, die haben 
alle eine Totzeit.

Autor: AL3X (Gast)
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ja von etwa 30cm laut Angaben....

sprich entweder nimmt man einen Totbereich einfach hin oder mann muss 
doch zwei getrennte Bauteile nehmen oder alternativ wesentlich mehr Geld 
ausgeben...

wenn man nun alles in einem Bauteil hat: hab ich das richtig verstanden, 
dass ich zB "einfach" während des Sendens, den Empfänger wegschalte und 
später wieder auf den Empfänger schalte oder alternativ diesen stabil 
genug dimensioniere??!?!

Autor: space (Gast)
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Moin,

zum Verständnis: Der Sender bekommt zum Senden nur eine handvoll
Impulse und dann wird die Antwort abgewartet und der Abstand errechnet.
Falls der Sender dauerhaft senden würde bekäme man kein vernünftig
auswertbares Signal, weil man nicht weiss, von welchem gesendeten
Impuls die Reflexion gerade empfangen wird.
Bei der Füllstandsmessung meiner Zisterne sende ich erst 3 Impulse und
werte danach den ersten reflektierten Impuls aus.
Vielleicht hilft's
Stefan

Autor: Thilo M. (Gast)
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Ich kenne das von Endress & Hauser Füllstandssensoren. Yalu hat das 
recht gut beschrieben.
Wenn Sender und Empfänger im gleichen Gehäuse sitzen (elastisch und 
dämpfend gelagert), dann gibt es eine sogenannte 'Blockdistanz', das ist 
die Zeit (=> Strecke), in der der Empfänger, vom Sender angeregt, kein 
vernünftiges Signal empfangen kann.
Die Systeme die ich kenn senden, je nach Messbereich im 4Hz bis 1Hz-Takt 
Impulse und werten diese aus. Die Echos können am Messumformer 
ausgelesen und grafisch angezeigt werden. Dort sieht man genau die 
Störechos und das Nutzsignal. Die Auswertung ist nicht ganz einfach, da 
die Laufzeit und Amplitude der Störechos oft das Nutzsignal in der 
Qualität überragen.
Das gilt natürlich für Behälter mit glatten Wänden und diversen 
Einbauten, beim Rückfahrwarner ist die Entfernung kleiner, die 
schwingende Masse der Sensoren kleiner, weniger Störechos vorhanden, 
also viel einfacher zu realisieren.

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