Wie misst man die Leistung des Ultraschallwandlers?

Es gibt drei Hauptaspekte bei der Arbeit mit Ultraschallmessungen:

1. Erzeugen eines Tons mit der Resonanzfrequenz Ihres Wandlers
2. Empfangen des Tons durch einen Bandpassfilter bei der Resonanzfrequenz Ihres Wandlers
3. Messung der Zeit zwischen dem Senden des Tons und dem Empfang des Echos.

Die Schaltung, die Sie dort gefunden haben, ist zu einfach und erfüllt nicht alles, was Sie brauchen. Sie müssen den Ton mit dem Arduino mit der richtigen Frequenz erzeugen (gerade möglich mit manueller Anpassung des PWM-Moduls), und es kann Audio über den Wandler empfangen und verstärken. Was es nicht tut, ist Filter als Eingang, um den Ton von Hintergrundgeräuschen zu isolieren. Es empfängt und verstärkt einfach alles. Ja, die Resonanz des Wandlers bietet eine gewisse Filterung, ist aber für sich genommen nicht sehr gut.

Auch die Verstärkershow ist nur ein Platzhalter. Es sind viel mehr Schaltkreise erforderlich, damit es funktioniert.

Und dann muss man die Zeit messen.

Alles in allem ist es viel Arbeit. Zu viel Arbeit für einen Anfänger. Sie wären viel besser dran, wenn Sie ein Ultraschallsensormodul verwenden, das die ganze harte Arbeit für Sie erledigt hat. Ich kann kein Modul empfehlen, da Sie nicht sagen, welche Reichweite Sie erreichen möchten.

Je nachdem, WARUM Sie dies tun, empfehle ich möglicherweise einen ganz anderen Ansatz, wie den Ultraschallsensor Breakout SRF05

Sie pulsieren einen Auslösestift. Ein Ausgangsbit geht hoch und dann wieder niedrig, wenn das Echo zurückkommt. Wenn Sie einen Zähler mit dem Ausgangspin ansteuern, ist die Endzählung proportional zur Entfernung des erfassten Objekts.

$4 USD sehr gut angelegt.

Wer sich nicht auf Sensormodule, wie von Scott Seidman und Manjenko vorgeschlagen, verlassen möchte, sondern auf eine einfach zu bauende elektronische Schaltung, dem empfehle ich einen Blick auf den TDC1000 von Texas Instruments ¹ . Das TDC1000 ist ein integriertes Ultraschallsensor-Frontend. Es unterstützt bis zu 2 Ultraschallwandler und nimmt Ihnen die meiste Arbeit ab:

• Er erzeugt die Signale für den Wandler. Sie können die Anzahl der Impulse festlegen, einen Frequenzteiler passend zur Resonanzfrequenz Ihres Wandlers einstellen und sogar eine Dämpfung am Ende der Ausgangsimpulse festlegen, um den Blindbereich des Wandlers zu verbessern.
• Zur Verstärkung des Echosignals sind ein LNA (Low Noise Amplifier) ​​und ein PGA (Programmable Gain Amplifier) ​​mit einer Gesamtverstärkung von bis zu 41dB enthalten. Sie können auch externe Filter hinzufügen, um Rauschen zu unterdrücken.
• Ein Schwellenwertdetektor, der verschiedene Messmodi unterstützt, ist enthalten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn ein Echo erkannt wird.
• Es gibt sogar eine Temperatursensor-Schnittstelle für PT1000/PT500-Sensoren, da die Schallgeschwindigkeit stark temperaturabhängig ist.

Wenn Sie den TDC1000 verwenden, benötigen Sie nur den Arduino, um den TDC1000 einzurichten und die Zeit zwischen einem Startimpuls und einem Stoppimpuls zu messen. Das ist wahrscheinlich viel einfacher und präziser, als die gesamte Verstärkerschaltung selbst aufzubauen. Das Datenblatt ist sehr detailliert, was die Verwendung erleichtert. Mit etwa 5,00 $ ist der Chip nicht sehr teuer und für den Heimgebrauch wahrscheinlich in Ordnung.

--

¹ Ich weiß, diese Antwort mag ein bisschen wie eine Werbung klingen, aber im Moment (Aug. 2015) ist Texas Instruments der einzige Hersteller, der einen solchen Chip hat, und es könnte dem OP sehr helfen, da es das Design des Ultraschallsensors vereinfacht . Wenn es ähnliche Chips von anderen Herstellern gibt, schreiben Sie mir bitte eine Nachricht, damit ich das in meine Antwort aufnehmen und sie weniger herstellerabhängig machen kann.