Ultraschall - Empfänger

[crowdy]

Hallo,
mich plagt folgendes Problem, nachdem ich mir bereits den US Artikel auf dieser Seite zu Gemüte geführt habe. Die Schaltung erscheint ja doch nicht so hoch kompliziert, wie ich von mehreren zu hören bekam.

Hier nochmal die Schaltung um die es sich handelt:

http://www.cosas-latinas.de/USinterface.gif


Welchen OPV sollte man für diese Schaltung verwenden?
Was für ein Signal und welche Spannung muss an Vcc/2 anliegen?
Steht C1 in einem Bestimmten Verhältnis zu R2/R1, denn im Artikel waren zwei Varianten mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren angegeben, allerdings war auch die Kapazität von C1 unterschiedlich
Gibt es sonst noch etwas zu beachten oder hat jemand Erfahrungen mit dieser Schaltung?


Vielen Dank schon mal im voraus für die hilfreichen Antworten

mfg

[TomHumpen]

Habe diese Schaltung auch gebaut. Der Op ist ein TL084 wenn ich mich recht erinnere. Die Spannung Vcc+ hatte ich auf 12V die Spannung Vcc/2 hatte ich aber wie in der Spec auf -12V gelegt. Das hatte ich im Datenblatt gelesen. Signal ist Gleichspannung.
Es gibt mitlerweile OP's die mit 5V auskommen, aber ich bezweifle das die Verstärkung ausreicht.
Mhh, zu C1. hast du erfahrung in Operationsverstärkerschaltungen? Das was du da baust ist ein Bandpaß. Der sollte auf deine Mittenfrequenz, also 40Khz bei US ausgerichtet sein. Die Verstärkung wird über das Verhältnis von R2 zu r1 berechnet und die kapazitäten sind dann Frequenzabhängig. Such mal unter Hochpaß und Tiefpaß im Internet, da findest du auch Berechnungsmöglichkeiten für Op-Schaltungen.
Ansonsten ist mit dem TL084 die Verstärkung sehr gut. Ich konnte mit 5V und Inverterschaltung mit NAND-Gatter schon bis zu 2 Meter messen, habe aber seit dem nicht weiter gemacht. Viel Spaß

[crowdy]

Vielen Dank erstmal!

Ich mit der ganzen Sache immernoch ein paar Probleme.
Meinst du wircklich Vcc/2 oder Vcc-? (Was ist "Spec"?)Außerdem habe ich noch eine Frage zum OPV gibt es da noch andere OPV's mit einer niedrigeren Versorgungsspannung? denn in meinem Roboter befindet sich keine so hohe Stromversorgung

[TomHumpen]

Ja, da kann ich dir nicht großartig weiterhelfen. Also Vcc/2 war es in der Beschreibung des Unltrsachallempfängers. Ich habe aber +12V und -12V als versorgungsspannung genommen. Spec ist die Specifikation, also die Werte im Datenblatt und der TL084. Angeblich läuft er auch mit +- 5V. Das wäre mal ne interessante Frage, ob ein solcher Op dann noch die Verstärkung schafft. Falls jemand mal ein TL084 mit 5V versorgungsspannung betrieben hat, kann er ja mal posten.

So long...

[Manf]

Bild 11 in http://www.blecken.de/download/ti081.pdf

Bild 20 in http://www.hep.upenn.edu/SNO/daq/parts/tlc272.pdf
Reichelt 0,24€
Manfred

[Bernhard667]

Hallo,

den TL084 kann man schon mit 5V betreiben, kein Problem bei 40KHz.

Vcc/2 heißt Vcc/2 O:)
Wenn also der OP mit 5V versorgt (Vcc ist Betriebsspannung) wird, dann ist Vcc/2 eben 2.5V
Versorgt man ihn mit +/-5V, dann ist die Mitte darin 0V.

Auch bei meiner angehängten Schaltung wird der OP Eingang auf Vcc/2 gelegt.
Hintergrund: Der Ausgang soll innerhalb des Versorgungsspannungsbereichs bleiben (tut er eh, aber er soll freiwillig drinnen bleiben).
Deswegen ist es so beschaltet, daß in Ruhelage der Augang in der Mitte des nutzbaren Bereichs ist. Dann hat er maximalen Hub nach oben und unten für das Signal zur Verfügung.

Zum Thema Bandpass:
Ich habe jetzt nicht im Script der Vorlesung nachgeschaut, aber Deine Schaltung hat keinen Bandpass drin.
Ich hatte auch versucht, einen einzubauen, die Messungen hatte jedoch gezeigt, das braucht es gar nicht.
Hintergrund:
Der von mir verwendete UST-40R ist selber ein hochgradig selektiver 40KHz Empfänger, d.h. er ist bereits ein sehr guter Bandpass.
Weiteres Filtern war bei mir überflüssig.
Die 100n Kondensatoren beim Mikrofon stellen sicher, daß nur das AC Signal weiterverstärkt wird, eine evtl vorhandene DC Komponente soll geblockt werden. Der Wert ist total unkritisch.

Zur Reichweite:
Ich hatte ungefähr 12m erreicht ( von Sender zu Empfänger direktes Sichtverbindung).
Allerdings muß dann auch der Sender Vollgas geben (UST-40T mit maximaler Ansteuerung).
Auch beim Empfänger ist die Verstärkung mit 270 doch etwas höher als bei Dir.

Gruß
Bernhard

[TomHumpen]

Also die Kondensator - Widerstandschaltung am Op wirkt als verstärkender Bandpaß. Man verstärkt das Signal um die 40Khz und schwächt den Rest weiter ab. Es ist eine reine Verstärkerschaltung, für Signale bei 40kHz. Die Widerstands und Konedsatorwerte sind Frequenzkritisch um so einen optimalen Bandpaß zu erzeugen. Es ist also immer noch ein aktives Filter.

Was mich noch interresiert ist, wieso du in deiner Schaltung nach dem ersten Schmitt-Trigger noch einmal gleichrichtest, bzw noch einen zweiten S-Trigger durchläufst? Wäre das Signal nach dem ersten S-trigger nicht schon brauchbar für einen µ-Controller? Vielen Dank nochmal für die Info mit dem TL084, werde das mal ausprobieren. Ist besser als -12V zu erzeugen!
So long...

[Bernhard667]

Hallo,

der erste Schmitt Trigger macht aus dem analogen Signal ein digitales. Allerdings sind es noch 40 KHz Pulse.
Dann kommen R C und D um die X eintreffenden 40 KHz Pulse zu einem längeren Puls zu verschmelzen (=Tiefpass).
Diesen längeren Puls kann man besser am Oszi sehen, ist also besser für das Debugging.
Nach diesem Verschleifen regeneriere und treibe ich den Puls wieder mit einem Schmitt Trigger, damit er wieder:
-schöner aussieht
-stark genug ist, auch über ein Flachbandkabel transportiert zu werden.

Bernhard

[crowdy]

Moin Mooin

Vielen Dank für die Hilfen!!
Ich hatte nun zunächst die Schaltung wie oben mit Vcc/2 aufgebaut, die Ergebnisse waren aber eher ernüchternd bei einer Vcc von 5V war der Ausschlag am Output minimal also bei maximal 100mV.
Deshalb habe ich jetzt an IN+ beim OP erstmal zu Testzwecken ein Poti gelegt so dass ich von GND bis Vcc alles anlegen kann. Dabei ist mir dann aufgefallen dass ich bei ausgeschaltetem Sender egal wie ich das Poti auch einstelle nie OV am Output anliegen also immer mindestens 1,5V. Könnte ich da etwas an der Beschaltung falsch gemacht haben? Oder ist es in Praxis nicht möglich den über die Eingänge auf null zukriegen.
Außerdem war der Maximum Output immer sehr schnell erreicht. Wie kann ich das verhindern?
Auch die Reichtweite war weit von 12m entfernt höchstens bei 30cm hatte ich noch etwas Empfang. Allerdings benutze ich einen Ultraschallsender aus der Schule, der für viele verschiedene Frequenzen ausgelegt ist. Könnte es daran liegen, dass die Reichweite so gering ist?

dann werde ich mal weiter Experimentieren
mfg