Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Ultraschallsensor im Eigenbau
Hallo Leute !
Bin neu hier! aber könnt mich an diese Seite gewöhnen!!
Ich beschäftige mich schon seit einiger zeit mit den pic mikrokontrolern (durchaus erfolgreich) und wollte mal fragen ob irgentjemand da draußen einen einfachen schaltplan und oder irgentwelche nützlichichen informationen über ultraschallsensoren hatt!
Mein Ziehl ist es einen Ultrachallsensor auf einem Schrittmotot zu montieren (360grad drehbar) und die erforderliche Software zu programmieren !
mfg HAS
Hi
Unter Grundlagen-Sensoren (siehe Portalseite) findest Du einige bewährte Infos zu SERF04/SRF08. ÜberDownloadbereich sind Datenblätter dazu abrufbar und auch irgendwo ein Schaltplan eines US-Sensors.
Gruß Frank
Hi! Danke erst mal!
werde mir das natürlich mal anschauen!
mfg Has
Dan Real
07.02.2004, 00:20
Hi Has!
Ich habe eine selbstgebauten US-Sensor(AVR+Schaltung) auf einem
unipolaren Schittmotor(Treiber:ULN2003) raufgeschnallt um damit
ein "2D"-Bild der Umbebung aufnehmen zu können.
Ein Problem an der Sache sind die Reflektions-Efekte bei Ecken
usw. Da muß man sich schon genau überlegen wie man die Daten
später verarbeiten will.
Auf dem PC habe ich ein Progamm zur Vektoriersierung der Daten
geschieben. Leider zu komplex für einen AVR.
Bin immer gerne an Erfahrungsaustausch interessiert.
Hat schon mal jemand den Ultraschall-Abstandswarner-Bausatz von Pollin verwendet? Findet mal auf http://www.pollin.de unter Diverse/Bausätze.
Laut Beschreibung soll eine LED aufleuchten, wenn etwas erfasst wird.
Geh ich richtig in der Annahme, dass man das Ding auch als Sensor verwenden kann, wenn man statt der LED den Eingang eines Controllers anschliesst? Oder stell ich mir das viel zu einfach vor?
Könnte man das Ding eventuell sogar an einen AD-Wandler-Eingang klemmen und verschiedenen Entfernungsstufen messen?
Ich habe den Bausatz hier, wenn der Schaltplan und Bauteilliste zur Beantwortung helfen oder auch so jemanden interessieren kann ich versuchen sie hier irgendwie ins Forum zu klemmen.
Hallo recycle,
hätte Intertesse an Schaltplan zwecks Nachbau und Test.
Laut Beschreibung ist dieser Abstandswarner für Mikrokontroller verwendbar.
Ob der Pegel ok ist, muß man noch laut Plan ersehen können.
Evtl. eine kleine Modifizierung.......
Ich habe noch einige Ultraschall Sensoren und könnte die dann mal verbraten.
Gruß Jörg
Hab meinen Scanner schon seit Ewigkeiten nicht mehr angeschlossen, ich hoffe Fotos von Schaltplan und Stückliste reichen um zu erkennen worums geht.
Hallo recycle,
es ist der gleiche Bausatz wie bei Conrad.
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/100000-124999/114456-as-01-ml-ultraschall-abstandswarner_de-en-fr-nl.pdf
Nur woher das IC nehmen :cry:
Doch du kannst am Transistor T1 am Kollektor abgreifen für den Mikrocontrollereingang.
Die Led weglassen und den Widerstand R1 an die 5 V deines Mikrokontrollerplatine wegen des Pegels.
Gruß Jörg
Als Ersatz für die integrierte Schaltung reichen 2 Dioden wie im Schaltplan eingezeichnet.
Der rechte Teil der Schaltung ist ein Vertärker mit Mitkopplung, der ein starkes (40kHz) Signal für den Sender erzeugt, das nur gleichgerichtet werden muß um, noch einmal verstärkt die LED oder ein Relais anzusteuern.
Manfred
Dan Real
16.02.2004, 14:14
Hallo
ich empfehle euch die Schaltung auf Roboterwelt.de (/Schaltungen/Ultraschallmodul zur Entfernungsmessung)
Kann man einen Mikrokontroller programmieren ist das
Auswerten des Signals realtiv unproblematisch.
Starbearer
16.02.2004, 18:58
Hallo ich hab mal unter http://www.the-starbearer.de/Roboterelektronik/Ultraschall.htm ein paar infos zum Thema Ultraschall zusammengetragen.
Inzwischen hab ich mir auch fest vorgenommen mal den SFR04 an nem PIC zu betreiben, wenn da was steht werd ich mal bescheid geben...
Fabian
Starbearer
16.02.2004, 19:04
achso...
also der oben genannte Bausatz (Kemo-Bausatz)bei Pollin, der, glaub ich, dem von Conrad ganz genau ähnelt, bis auf den Preis natürlich :-)), ist halt nur geeignet ein Hindernis digital zu erfassen, da ist keine Entfernung zum Objekt messbar.
ist halt nur geeignet ein Hindernis digital zu erfassen, da ist keine Entfernung zum Objekt messbar.
Laut Beschreibung muss man aber per Trimmpoti die Entfernung bei der der Warner anschlägt einstellen.
Kann man nicht statt einem Trimmpoti irgendwie über einen Controller zwischen 2 oder 3 verschieden abgestimmten Timmpotis umschalten und so verschiedene Entfernungsstufen realisieren?
Starbearer
16.02.2004, 21:49
... es gäbe sogar digital ansteuerbare Potis, das würde aber denk ich alles schon recht aufwendig werden, vielleicht ist der SRF04 doch die bessere Wahl.
Ich hab sonst leider auch noch keine andere Selbstbau-Schaltung gesehen, die halbwegs nachbaubar wäre und dabei vernünftig messen würde. Weiss jemand, wo man die Polaroid-Module in Dtld. kaufen kann?
Fabian
Weiss jemand, wo man die Polaroid-Module in Dtld. kaufen kann?
Am günstigesten ist es wohl wenn man sich eine Kamera bei Ebay kauft und dann den Sensor ausbaut ( Es gibt die Kameras schon ab einem Euro + Versand ;) ). Ich hab hier schon so einen Sensor rumliegen, bin aber leider noch nicht dazu gekommen ihn wirklich zu testen...
MfG Kjion
Hallo,
nehmt das US-Teil von Pollin oder Conrad.
Man entferne R3,R7 und P1,
setze R2 statt 10K einen 68kOhm Widerstand ein
und für C2 statt 180 nF 2,2-10 mF und schon habt ihr
ein schönes analoges Ausgangssignal an T1.
Mit den Werten kann man noch ein bisschen jonglieren,
aber prinzipiel müßte das so funzen.
Man entferne R3,R7 und P1,
setze R2 statt 10K einen 68kOhm Widerstand ein
und für C2 statt 180 nF 2,2-10 mF und schon habt ihr
ein schönes analoges Ausgangssignal an T1.
Versteh ich nicht.
Ein Analogsignal ist doch nur interessant, wenn es irgendwie proportional zu der Entfernung die die US-Sensoren messen ist.
Die Entfernung ist aber irgendwie proportional zu der Zeit die es dauert, bis die Reflektion des US vom Hindernis zurückkommt.
D.H. wenn man die Entfernung Analog messen will, müsste man eigentlich eine Zeitmessung vornehmen.
Dass man das durch Austausch von ein paar Widerständen und einem Kondensator erreicht, kann ich mir irgendwie nicht vorstellen.
Für meinen eigenen Vorschlag das eine Trimmpoti durch mehrere zu esetzen (steht weiter oben) gilt allerdings dasselbe, das dürfte auch nichts bringen.
Bei der Ultraschallmessung kann man messen, wie groß die Kopplung zwischen Sender und Empfänger ist.
Verstärkt man des Empangssignal und steuert damit den Sender an, dann tritt ab einer bestimmten Kopplung eine Schwingung auf, die man feststellen kann.
Der Schwingungseintritt bei Annäherung an eine gerade Wand, senkrecht zur Wand, wird immer beim gleichen Abstand erfolgen.
Ist es keine harte Wand, dann tritt eine Dämpfung ein und man muß ein bißchen näher heran.
Deutlich wird der Unterschied auch bei der Fahrt an eine Säule oder einen Zylinder, der mit der gekrümmten Oberfläche das Feld streut. Der Abstand ist dann auch kleiner.
Abhängig ist die Kopplung aber auch vom Winkel, unter der man sich der Wand nähert. Ab einem bestimmten Winkel kommt kein Echo mehr direkt von einer glatten Wand. Eine raue Wand (halbe Wellenlänge Rauigkeit) bringt ein kleineres Echo aber über einen größeren Winkelbereich.
Einige Fehler werden mit der aufwendigeren Laufzeitmessung vermieden, die über die Schallgeschwindigkeit den Abstand mißt.
Was wird denn bevorzugt? Die Kopplungsmethode mit der festgestellt werden kann, ob ein Hindernis ein ausreichend großes Echo gibt, oder die Laufzeitmessung, mit der der Abstand zu einem Hindernis gemessen wird?
Manfred
Nee,
die Laufzeit wird hiermit nicht gemessen. Es geht hier nur um die Reflexionsintensität bzw. den Grad der Rückkopplung zwischen den
beiden US-Kapseln, so ungefähr wie beim Mikrofon und Lautsprecher.
Man erkennt das schon an der etwas ungewöhnlichen elektrischen Anordnung der US-Kapseln im Schaltbild.
Also ich habe das vor ein paar Jahren so gemacht und es hatte gut funktioniert.
Übrigens konnte ich damit auch unterschiedliche Härtegrade des Bodens
unterhalb meines Roboters analysieren. So zB. Teppicherkennung usw.
Dafür mußten die Sensoren natürlich nach unten gerichtet sein.
Fazit:
erst probieren ,dann kritisieren
@Manf
Was wird denn bevorzugt? Die Kopplungsmethode mit der festgestellt werden kann, ob ein Hindernis ein ausreichend großes Echo gibt, oder die Laufzeitmessung, mit der der Abstand zu einem Hindernis gemessen wird?
Was mich persönlich betrifft wird gar nichts bevorzugt. Ich brauche den Roboter und die Sensoren nicht dringend für irgendeine spezielle Anwendung, sondern beschäftige mich aus Spass und Interesse damit.
Was den US-Sensor angeht, interessiert mich daher grundsätzlich alles was man damit messen kann und wie man das macht.
Den Bausatz einfach so wie es in der Anleitung steht zusammenzulöten ist irgendwie langweilig und bringt mir gar nichts, wenn ich gar nicht weiss, was das Ding denn eigentlich wirklich misst.
@Gigl
Fazit:
erst probieren ,dann kritisieren
Falls du mich damit meinst - das war keine Kritik, das "Versteh ich nicht" meinte ich wörtlich.
Probieren alleine bringt in dem Fall nichts. Dass bei deinem Schaltungsvorschlag ein Analogsignal rauskommt habe ich ja nie bezweifelt, ich hatte nur nicht verstanden, inwiefern dieses Analogsignal proportional zur zur Entfernung ist, da ich davon ausgegangen bin, dass man dafür die Laufzeit messen muss.
Ausprobieren werde ich deine Schaltung bestimmt, nur möchte ich dann auch wissen, was ich da überhaupt messe, damit ich mir unter dem Ergebnis auch irgendwas vorstellen kann.
Jetzt weiss ichs. Danke ;-)
Ein günstiges Teil sogar mit Laser gibt es hier (http://www7.thatsashop.de/shop2/02.asp?aid=1232468&id=7kqaa7r&mid=4778&bck=1&skid) man müsste nur Schaltung kennen!
http://www7.thatsashop.de/shop2/product/Packshots/2106755.PNG
In der Überschrift im Link steht "Ultraschall Entfernungsmessung mit Laser Anvisierung". Bezüglich der Schaltung ist der Laser also mit einer Stromquelle verbunden meist geregelt nach Lichtausgabeleistung, sonst nichts.
Die Enternugsmessung wird mit Ultraschall durchgeführt. Es handelt sich dabei sicher um eine Laufzeitmessung. Die Beschreibungen über Laufzeitmessungen mit den Kamera-entfernungssensoren geben einiges an. Es wird dargestellt, daß ein Impuls von 50-55kHz ausgesendet wird. Der Impuls besteht aus 16 Perioden der Ultraschallfrequenz (320us), ein Kompromiß zwischen Filterung gegen Störungen und Entfernungsauflösung.
Ich werde versuchen, noch eine Schaltung herauszusuchen, mit der die Ultraschallmessung mit Wandlern für 40kHz-US Fernseher Fernsteuerungen realisert wurde. Das geht dann aber in die Richtung prinzipielle Lösung, nicht plug and play.
Manfred
Die Enternugsmessung wird mit Ultraschall durchgeführt. Es handelt sich dabei sicher um eine Laufzeitmessung. Die Beschreibungen über Laufzeitmessungen mit den Kamera-entfernungssensoren geben einiges an.
Hast du eine ungefähre Idee wie genau so ein Ding ist? Als Messbereich ist da 0,75 - 13,5 Meter angegeben, über die Genauigkeit schweigen die sich wahrscheinlich bewusst aus.
Als Hindernis-Sensor für einen kleinen Roboter ist 75 cm ziemlich weit weg.
Um mit nem Roboter irgendwelche Karten anzufertigen könnte es brauchbar sein, nur müsste es dann ja schon auf ein paar % genau sein.
Irgendwie wirkt das Ding auf mich mehr wie eins von den vielen Billig-Spielzeugen mit denen irgendwelche Heimwerker im Baumarkt an der Grabbelkiste übern Leisten gezogen werden.
Hallo zusammen,
ich finde das Thema Ultraschallmessung auch sehr interessant, habe mir auch schon Popelschaltungen mit den US-Kapseln gebaut alledings immer nur sehr eingeschränkt mit Reichweiten von 10-80cm und digitalem Ausgang. Was mich außerordentlich jucken würde, wäre ein US-Modul mit analogem Ausgang. Die Srf04 und Srf08 sind mir irgendwie einfach zu teuer und nachbauen wird nie so schön klein.
Wäre es nicht eine gute Idee hier im Forum (bei all den klugen und pfiffigen Köpfen) mal ein solches Modul zu entwickeln? Das Standartboard, die Schnittstellen und beinahe schon ein Gehäuse für Roboter habt Ihr ja schon.
Gruß LuK-AS
Soll das Modul dann eine Spannung liefern, die der Entferung proportinal ist ?? Eine Möglichkeit dazu wäre sicherlich, die Schaltung von roboterwelt.de zu nehmen und einen kleinen µC dahin zu hängen, der das ankommende Signal auswertet und dann die Spannung erzeugt...
MfG Kjion
Hi,
ja so ein Projekt fände ich auch nicht schlecht. Ich fände die Schaltung sollte dann am besten eine i2c Schnittstelle (entsprechend unserer letzten Stecker Definition) haben.
Fände es auch gut wenn man bei Ultraschallmodul einen eigenen kleinen AVR drauf setzt der als I2C Slave arbeitet. Damit lassen sich auch im Nachhinein immer noch Optimierungen und Änderungen vornehmen ohne die Ansteuerung zu ändern. Zusätzlich kann man ja auch noch eine lineare analoge Ausgangsspannung je nach Entfernung generieren, damit wird er noch universeller.
Allerdings sollte die Schaltung auch schon recht genau sein, wenn der SRF08 nur 5 oder 10 Euro teuerer aber dafür wesentlich genau wäre, dann wüde es wenig Sinn machen.
Gruß Frank
Wie genau kann man mit Ultraschallwandlern Entfernungen messen?
Eine ausgesendete Welle ist, pro 40kHz Periode, 8,5 mm lang. Bei der Laufzeitmessung mit einer Auflösung von einer Wellenlänge könnte man (wegen Hin- und Rückweg) den Abstand auf 4,25 mm genau messen.
Hierbei ist vom Fehler der temperaturabhängigen Schallgeschwindigkeit zunächst einmal abgesehen. Den Fehler kann man falls nötig durch Temperaturmessung recht klein halten. Fehler erhält man auch durch Luftbewegung, aber bei 340m/s Schallgeschwindigkeit bleiben Fehler bei Windgeschwindigkeiten bis 3,4m/s nicht nur unterhalb des Prozentbereichs, bei konstanter Geschwindigkeit während hin und Rückweg wird der Fehler deutlich weiter reduziert. Erstaunlicherweise ist dagegen die Messung des Gasdurchsatzes in Pipelines mit Schallwellen das präziseste Meßverfahren.
Zurück zur Entfernugsmessung: Man verwendet als Impuls nicht nur eine Welle sondern einen Burst von mehreren (oft 16) Wellenlängen. Bei der Ansteuerung des Senders schwingt dieser an und erzeugt über den Verlauf des Impulses immer größere Schallamplituden. Der Empfänger ist ebenfalls ein elastisches schwingungsfähiges Gebilde mit schwacher Ankoppelung und Dämpfung das beim Eintreffen des Echo-Bursts anschwingt und bei längerer Burst- Dauer eine bestimmte Amplitude erreicht.
Dieses System aus Sender, Empfänger und Koppelung ist mit seinen beiden schwach gekppelten Schwingkreisen recht kompliziert zu berechnen weil viele Parameter unbekannt sind, aber es ist durch eine einfache Messung erstaunlich prägnant zu charakterisieren.
Hierzu gibt man (periodisch) einen duerhaften Burst auf den Sender, sodaß dieser sicher seine Maximalamplitude erreicht. Man mißt am Empfänger nach welcher Zeit auch er seine Maximalamplitude erreicht. Die Zeit ist bei gleichen Systemen etwa 1,4 mal so groß. Die bewertete Amplitude ist sinnvollerweise 70% (oder 90%) der tatsächlichen Maximalamplitude, da es sich um einen Einschwingvorgang handelt.
Die Messung klingt vielleicht komplizierter als sie ist, denn der Sender wird mit Recheck- Signal gespeist, Oberwellen werden kaum ausgestrahlt, und das Empfängersignal kann auf kurze Entfernung 2-10cm ohne Verstärker mit einen Oszilloskop aufgenommen werden. Das Einschwingverhalten ist bei dem linearen System vom Abstand und von der Amplitude unabhängig.
Es sind dann wohl etwa 8 Perioden des Signals bis zum Erreichen des Maximums. Wichtig ist nun, daß ein längerer Impuls nicht mehr zur Erkennung beitragen kann und desahalb die Unsicherheit der Erkennung vom Beginn des Echosignals bis zum Ende 8 Perioden oder 8 x 4,25 mm beträgt. Starke Signale werden zu Beginn des Echos erkannt, schwache gegen Ende. Der Bereich von 34mm ist theoretisch, 50% der Sginale liegen im Bereich der mittleren 5-10mm.
Man begeht nun noch einen gewissen systematischen Fehler, wenn man außer acht läßt, daß Echos von entfernten Hindernissen schwächer zurückkommen als die aus der Nähe. Hier hilft eine entfernugsabhängige Verstärkungsregelung (Steuerung) des Empängers, die ja einfach über die Laufzeit ab Aussenden des Impulses erfolgt. Sie hilft auch bei der Ausnutzung des Dynamikbereichs des Empfängers. Starke Echos können übersteuern, schwache können mit mehr Verstärkung noch erkannt werden. Die Anpassung an die erwartete Empfngsamplitude, einfach über die Laufzeit, verbessert das Verhalten und läßt sich noch recht einfach realisieren.
Die nächste Stufe ist eine “matched Filterung“ des Empfangssignals und die übernächste der Einsatz von Chrip- Funktionen zur Steigerung der Entfernungsauflösung in den Bereich einer Wellenlänge.
Hat man es mit einem einzelnen Echo zu tun, was sich durch eine Burst-Messung mit gesamter Auswertung des Echo-Signals feststellen läßt, dann kann man zwischen Meßkopf und Hindernis eine stehende Welle erzeugen und eine Phasenmessung durchführen, die in der Auflösung bis auf einige Prozent der Wellenlänge gesteigert werden kann. Im Millimeterbereich auf längere Entfernungen treten dann die oben genannten anderen Fehler stärker in Erscheinung.
Manfred
Hab hier ne homepage mit schaltplan gefunden. obs was bringt weis ich net. aber trotzdem: http://www.acroname.com/robotics/parts/R11-6500.html
Leider kenne ich keinen Shop in Detschland, der die SensComp (ehemals
Polaroid)-Bords verkauft. Die einzelenen Bauteile bekommt man erst recht
nicht. (spezial ICs, spezielle US-Transducer)
Es bleibt die Möglichkeit ein Bord aus einer alter Polaroid-Kamera rauszubauen und zu modifizieren.
Ich habe mal 3 Kameras bei Pollin gekauft und ausgeschlachtet. Leider
habe ich es nicht geschafft die Dinger zum laufen zu kriegen.
Starbearer
20.02.2004, 13:44
hm...
das mit den Polaroidkameras ist halt echt so ne Sache,
hab schon drei Kameras auseinander (alle billigst bei Ebay ersteigert...) und in jeder war ein etwas anderes Modul drin. Rausbauen lassen die sich alle recht leicht.
Ein paar Links dazu:
Recycling the Sonar Unit from a camera (http://www.robotprojects.com/sonar/sonarprj1.htm)
Ausschlachten einer Polaroid Kamera (http://www.seattlerobotics.org/encoder/200010/dlcsonar.html)
Modifying Sonar Ranging Modules from Late Model Autofocus Cameras (http://www.uoxray.uoregon.edu/polamod/)
Polaroid Sonar Ranging Primer (http://www.acroname.com/robotics/info/articles/sonar/sonar.html#c)
CU
Hatte mal erfolgreich Experimente mit Schaltungsaufbau gemacht. (genau wie Beitrag Manf). Interessant wäre, wo man die geeigneten Wandlerkapseln kriegt. Die bei Conrad erhältlichen reichen nur ca. 1 Meter, basieren auf piezo und haben recht schmalbandige Frequenz. Aber die in Kameras (sowie auch in Baumarkt-Abstandsmessern) scheinen auf Folie zu basieren (wie ein elektrostat. Speaker bzw. Elektretmicro. Hat jemand Ahnung wo man solche offenen Wandler Bauteil bekommt ? Damit müsste es leicht gehen, was gutes zu bauen.
Es wurde gesagt: "Die bei Conrad erhältlichen reichen nur ca. 1 Meter, basieren auf piezo und haben recht schmalbandige Frequenz. "
Die Wandler im Modul srf08 entsprechen den 40kHz Typen, die es bei Conrad gibt. Das srf08 ist für Messungen bis 6m vorgesehen. Die Ansteuerspannung liegt bei 12-15V?
Schmalbandigkeit ist dabei zunächst keine Einschränkrung für die Reichweite. Die Reichweite wird durch den Störabstand des Echosignals bestimmt. Störabstand erreicht man durch gute Filterung und durch hohe Sende-Energie, wobei sich die Sende-Energie aus Leistung und Dauer des ausgesendeten Impulses zusammensetzt.
Es könnt interessant sein, für die verfügbaren Wandler einmal die Erreicharkeit der Grenzen für diese Parameter zu testen.
Leistung ist relativ einfach: Wieviel Spannung verträgt ein solcher Piezo Wandler und wie erzeugt man sie. Ein 40kHz burst mit 100V zu erzeugen geht ja noch, ich weiß im Momnet nicht wieviel der Wandler aushalten soll, aber mit knapp 100V habe ich ihn nicht kaputt gemacht (obwohl er in den meisten Einsatzfällen mit 2x5V oder 2x12V betrieben wird.
Die Dauer beeinflußt auch die Auflösung. Ohne zusätzliche Filterung, nur durch die Slektivität der Wandler bestimmt, kommt man wohl auf eine Burst-dauer von 8 Perioden und eine Auflösung um 1 -3cm.
Mit zusätzlicher Filterung, wodurch die Übertragung Schalbandiger wird, gewinnt man Energie und verliert Entferungsauflösung, wenn das Filter alle Energie Anteile des Signals integriert, ohne zu berücksichtigen, ob der Engergieanteil von Beginn oder vom Ende des ausgesendeten Impulses ist.
Man kann dies umgehen, indem man zu Beginn des Pulses eine andere Frequenz wählt als zum Ende des Pulses und die Anteile des Sendeimpulses beim Empfang wiedererkennt und zeitlich richtig zuordnet. Ein akustisches Signal mit dieser Eigenschaft kllingt etwa wie "Chirp" und heißt deshalb auch so.
Ein Filter das diese Eigenschaft ausnutzt ist meißt ein digitales Filter, das die Empfangswerte ab jedem Abtastwert mit dem Signalverlauf des Sendeimpulses faltet. (Es wird also das Signal aufgenommen und zur Filterung wird rechnerisch das Sendesignal mit seiner Dauer von zB 100 Abtsatwerten an jeder Stelle des Empfangssignals angelegt, und über die länge paarweise multipliziert und aufsummiert (mit 0° und auch noch einmal mit 90° Phasenverschiebung, dann werden die Summen quadriert und paarweise aufsummiert).
Das so gefilterte Signal ist auch bei längern Sendeimpulsen nicht mehr in der Auflösung beschränkt. Die Rechenoperationen kann man sich (leicht) :roll: mit einem Excel Sheet veranschaulichen. Ich zeige gerne ein paar Bilder davon, nur nicht heute (gestern).
Ich habe die Polaroid Sendesignale selbst nicht gemessen und ich kenne auch die Auswertung nicht, ich habe aber gelesen, daß dort mit unterschiedlichen Frequenzen gearbeitet wird. Weiß jemand ob es sich um Chirp Signale zur Erhöhung der Enferungsauflösung handelt, und wie die Signalfilterung durchgeführt wird?
Manfred
habe das Signal einens käuflichen Bau-Abstandsmesser ("Distancer" von conrad) angeschaut (mit Elektret-Micro). Frequenz ca.50 khz und Burst-Dauergrob 0,3 ms - das entspräche etwa 16 Wellen. Chirp war auf die Schnelle nicht sichbar (könnte alledings am scope recht unscheinbar sein). Nochmal mein Vorschlag: Auch die Hersteller der "Baumarkt"-Sensoren dürften die verwendeten Kapseln doch irgendwo am freien Markt bekommen. Die Conrad-Kapseln sind glaube ich eher die in Einpark-Hilfen eingebauten. Zu Reichweite: hängt natürlich auch enorm vom Objekt ab: Wenn glatte Wand 20 Meter gibt (im richtigen Winkel), könnte z.B. ein Tischbein vielleicht nur 50cm hergeben.
nikolaus10
11.03.2004, 13:21
Ich habe die Polaroid Sendesignale selbst nicht gemessen und ich kenne auch die Auswertung nicht, ich habe aber gelesen, daß dort mit unterschiedlichen Frequenzen gearbeitet wird. Weiß jemand ob es sich um Chirp Signale zur Erhöhung der Enferungsauflösung handelt, und wie die Signalfilterung durchgeführt wird?
Manfred
Die Sensoren aus den Sofortbildkameras sind fuer den Fotobetrieb optimiert.
Da kommt es nicht auf cm an. Da reicht eine Genauigkeit von einem halben Meter.
MFG
Im 4 link von Starbearer steht einiges über Ultraschallkapseln drin,
http://www.acroname.com/robotics/info/articles/sonar/sonar.html#c
speziell bei der Verfolgung der Wandlerkapseln
http://www.acroname.com/robotics/parts/R134-600.html
kommt man auf Angebote und Datenblätter und Preise um 29$ pro Wandler.
Ein wesentlicher Unterschied zu den 40kHz Wandlern ist wohl die Bandbreite der Wandler, die über 40kHz weit hinausgeht. Es gibt dort auch Wandler im 100kHz Bereich.
Für einfache Messungen bin ich mit den billigen 40kHz Wandlern eigentlich auch zufrieden.
Der im Link angegebene Chipsatz (1x analog und 1x digital)zur Entfernungsmessung ist nur für Laufzeitmessung bei fester Frequenz ohne zusätzliche Filterung vorgesehen. Eine Filterwirkung haben nur die Wandler, ggf im Zusammenwirken mit einem Übertrager zur Erzeugung der Sendespannung. Ich schließe zunächst daraus, daß die Polaroid Kameras, für die der Chipsatz gemacht ist, nur nach diesem Prinzip arbeiten.
Manfred
Hallo Gigl,
weißt du vieleicht mit welchen Spannungen die Module in der "US-Teil von Pollin oder Conra - SCHALTUNG" arbeiten? und wie groß ist das Ausgangssignal wenn man die Bauteile entfernt/austauscht? Ich frage weil ich die ganze Mimik gerne mit einem MAX186 AD-Wandler auslesen würde, da hab ich 133MS/s was reichen müste. Das IC verträgt aber nu 0-4,096 V.
Gruß Micha
BlackBroom
04.04.2004, 14:44
Hallo
Habe mal eine Frage.
Wo kriegt man den Ultraschallsensoren her, die Entfernungen bis 15 m messen, wie bei Ultraschallmesser, die man kaufen kann?
www.tec-shop.de hat glaub welche
Hat das jetzt schon mal jemand versucht ? Klappt des so wie oben beschrieben ? Ich hätte nämlich noch 3 so Abstandswarner rumliegen und bräuchte einen mit analogem Ausgang ;)
sry ich habe das gemeint, was hgleich am Anfang beschrieben wurde...
Hallo Javik,
am Anfang wurde Verschiedenes breschrieben, könntest Du die Frage bitte etwas genauer stellen?, beispielsweise auch eine bestimmtes Posting nennen?
(Moderator)
Ok Manf, ich meinte diesen Posting:
nehmt das US-Teil von Pollin oder Conrad.
Man entferne R3,R7 und P1,
setze R2 statt 10K einen 68kOhm Widerstand ein
und für C2 statt 180 nF 2,2-10 mF und schon habt ihr
ein schönes analoges Ausgangssignal an T1.
Mit den Werten kann man noch ein bisschen jonglieren,
aber prinzipiel müßte das so funzen.
Was bekommt man am Ausgang für ein Signal, wenn man die Abstandswarner so umbaut ? Beschreibt das Signal dann die Entfernung oder nur wie stark das Objekt schwingt ?!
[quote="recycle"]müsste man eigentlich eine Zeitmessung vornehmen.
Dass man das durch Austausch von ein paar Widerständen und einem Kondensator erreicht, kann ich mir irgendwie nicht vorstellen.[quote]
Wie schon geschrieben kann man mit Ultraschall ohne Zeitmessung keine Abstandsmessung durchführen.
Die Abstandswarner sollen ein klares Signal liefern, das mit Hystrese erzeugt wird. Ab einer bestimmten Kopplung schaltet der Warner ein, und erst ab einer geringeren wieder aus.
Verringert man die Verstärkung der Schaltung, dann ergibt sich ein langsames (Einschalten) Anschwellen des Echosignals. Damit erreicht man aber keine absolute Abstandsmessung. Eine relative Messung mit Nachführung könnte damit ermöglicht werden, aber das ist wohl nicht gesucht.
Manfred
Hi!
Kann man diesen Conrad Ultraschallbausatz an einen Digitalport anschließen, und so zur Hindernisausweichung benutzen?
Mfg
Rasmus
Im Prinzip schon, nur leider ist er sehr ungenau und übersieht wohl auch viel. Wurde ja alles schon gesagt
Weil dieser Thread recht oft gelesen wird, möchte ich hier auch noch auf diesen Artikel aufmerksam machen
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=3412
Alternativ findest du auch Informationen auf www.brichnijak.de und www.mc-project.de, falls du nicht auf fertige Sensoren zurückgreifen möchtest. Die erstere Seite hat sogar ein Windows-Prog zur Visualisierung.
freakysteve
27.12.2004, 08:10
Hab meinen Scanner schon seit Ewigkeiten nicht mehr angeschlossen, ich hoffe Fotos von Schaltplan und Stückliste reichen um zu erkennen worums geht.
Ist das der von Conrad??
Mir kommt vor ich habe den selben zuhause, den aber bei Conrad gekauft.
Ich hab ihn an einem AD-Wandler auf einem Roboter hängen, er leistet recht gute Dienste.
Aber kann man damit eine 2-dimensionale Darstellung der Umgebung bekommen?
mfg Stefan
catweazlex
14.01.2006, 17:52
trifft nicht GENAU..aber hat sich schon jemand damit Beschäftigt :
Multiple-frequency continuous wave ultrasonic system
for accurate distance measurement
auf der Basis von Phaseverschiebung unter Ansteuerung mit verschiedenen Frequenzen (B/Multi FSK)
Nach einem Fachaufsatz ist die erreichbare Genaugkeit 0.05mm bei 1500mm.
mit normalen 40kHz Tranducern
Bei mir betr. das Messung der WIndgeschwindigkeit.
Vielleicht aber auch hier als Diskussionsbeitrag verwertbar.
Weitere Infos sind vorhanden.
Praktische Durchführung steht noch an
catweazlex
14.01.2006, 17:54
Thread nicht erreichbar
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=3412
wo ist der hin ?
Das wir der hier sein, der wurde bei der Einrichtung des Wiki verschoben.
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Ultraschall_Interface
Manfred
trifft nicht GENAU..aber hat sich schon jemand damit Beschäftigt :
Multiple-frequency continuous wave ultrasonic system
for accurate distance measurement
Ja, wie ist die Bemerkung gemeint?
http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=RSINAK000070000002001452000001&idtype=cvips&gifs=yes
Möchtest Du etwas dazu berichten?
Manfred
Hallo Leute,
ich baue die US-Entfernungsmessung momentan in einem Projekt nach.
Ich habe die Schaltung von:
http://www.roboterwelt.de/roboterwelt/?Know-How:Schaltungen:Ultraschallmodul_zur_Entfernungsme ssung
für die Empfangsseite nachgebaut. Auf der Senderseite benutze ich einen Frequenzgenerator mit 40kHz und 5V Amplitude.
Sehe ich es richtig, dass es hier nicht darum geht, die Amplitude zu messen (dachte ich ursprünglich wegen dem gleichrichter am ausgang), sondern die zeitliche Differenz zwischen Einschalten des Sendermoduls und Empfang des ersten Impulses über den US-Receiver?
Wir wollen das Projekt mit einem Atmega16 realisieren. Dieser soll entsprechend den Sender-Oszillator einschalten und dann auf den Empfang des ersten Impulses vom Receiver "warten".
Was mir mit dem Oszilloskop aufgefallen ist, dass ich eigentlich unmittelbar nach dem Einschalten auch einen Anstieg beim Empfänger habe. US-Sender und -Empfänger habe ich beide auf einer Platine aufgebracht, wie man es auch aus vielen Bildern im Netz her kennt, kann es sein dass die zu nahe beieinander liegen (sie berühren sich nicht!)?
Das Signal verhält sich auch total merkwürdig, sobald ich die Sensoren anfasse tut sich da Einiges!
Wie wichtig sind in der Schaltung die 10pF-Kondensatoren für die Integrierer (ersten beiden OPs)? Denn die hatte ich nicht im Sortiment und habe 100pF genommen?
Ich würde die Schaltung gerne für die Füllstandmessung einer Regenwasserzisterne nutzen (1-5m), würdet ihr sagen, dass das funktioniert? Gibt es für den Atmega schon fertigen source-code?
Würde mich freuen, wenn jemand ein paar tips für mich hätte.
LG,
mefiX
Sehe ich es richtig, dass es hier nicht darum geht, die Amplitude zu messen (dachte ich ursprünglich wegen dem gleichrichter am ausgang), sondern die zeitliche Differenz zwischen Einschalten des Sendermoduls und Empfang des ersten Impulses über den US-Receiver?
ja
kann es sein dass die zu nahe beieinander liegen (sie berühren sich nicht!)?
Das Signal verhält sich auch total merkwürdig, sobald ich die Sensoren anfasse tut sich da Einiges!
Sie sollten sich nicht unbedingt berühren, aber wenn die Schaltung sonst in Ordnung ist dann geht auch das grundsätzlich. Hier ist nur das Gehäuse des Empfängers auf GND und der Sender wird im Gegentakt angesteuert. In dem Fall dürfen sich nicht berühren und der Anschluß des Empfängers der auf GND ist sollte der mit dem Gehäuse sein.
Wie wichtig sind in der Schaltung die 10pF-Kondensatoren für die Integrierer (ersten beiden OPs)? Denn die hatte ich nicht im Sortiment und habe 100pF genommen?
Die Rückführungswiderstände der OPs bilden einen Tiefpass mit der Kreisfrequenz 1/RC. Da passen 10pF besser als 100pF, wenn Du ein Oszillokop hast dann sieh Dir das Signal mit und ohne 100pF an.
Ich würde die Schaltung gerne für die Füllstandmessung einer Regenwasserzisterne nutzen (1-5m), würdet ihr sagen, dass das funktioniert?
Wenn Du es schon soweit probiert hast dann versuche es, unmöglich ist es nicht. Zunächst muss der Sensor auch ohne Zisterne funktionieren. Schlimmstenfalls gibt es auch fertige Sensormodule mit etwas besserer Schaltung (mit Entfernungsausgleich).
Manfred
Hallo,
Vielen Dank für die rasche Antwort!
Also wenn es darum geht, die Zeitdifferenz zwischen Einschalten und dem ersten Impuls zu messen, kann ich diesen Effekt aber nicht am Oszi sehen oder? Bisher habe ich mir immer das Signal nach der zweiten Verstärkerstufe und vor dem Gleichrichter angeschaut. Zunächst habe ich dann Rückschlüsse von der Amplitude auf die Entfernung geschlossen, ist ja dann Käse. Zeitlich gesehen sehe ich nur eine Phasenverschiebung nach links (bei näher) oder nach rechts (bei weiter).
Dann habe ich versucht, mit einem speicher-oszi wirklich den Impuls des Empfängers und die Zeitdifferenz zum Einschalten zu sehen - keine chance :-/ --> der Empfänger schlug auch direkt aus.
wäre denn die schaltung hier:
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Ultraschall_Interface
besser geeignet oder sollte ich bei der 2 stufigen OP-AMP Schaltungn bleiben?
das mit der masse werde ich nochmal prüfen, ich bin jetzt mal davon ausgegangen, dass der pin mit dem roten kringel der "positive" ist und hab auch entsprechend beschaltet, ob der andere jetzt mit dem gehäuse verbunden ist sehe ich von aussen nicht.
LG,
mefiX
Dann habe ich versucht, mit einem speicher-oszi wirklich den Impuls des Empfängers und die Zeitdifferenz zum Einschalten zu sehen - keine chance :-/ --> der Empfänger schlug auch direkt aus. Du solltest versuchen, ein Bild der Echos darzustellen darzustellen etwa in der Form: (Der Zeitmaßstab wird nicht ganz so groß sein.)
https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=821
Das Anfangsecho muss dann auch noch beseitigt werden.
Das Echo wird ja mit der Laufzeit immer kleiner. Bei einigen Schaltungen wird deshalb die Triggerschwelle an Anfang recht hoch gesetzt und sinkt mit der Zeit ab. Bei der Schaltung im RN beibt die Schwelle konstant und das Signal wird mit der Zeit zunehmend verstärkt. Solche Maßnahmen können auch gegen das Anfangsecho eingesetzt werden.
ob der andere jetzt mit dem gehäuse verbunden ist sehe ich von aussen nicht.
Das kommt bei elektrischen Schaltungen öfter vor dass man nicht gleich sieht ob eine Verbindung besteht. Es gibt aber Hilfsmittel um elektrische Verbindungen zu überprüfen. O:)
Manfred
proevofreak
07.01.2009, 21:19
hallo,
ich habe mal eine grundlegende zum thema ultraschallsensoren.
ist es eigentlich möglich, einen ultraschallsender und einen ultraschallempfänger ohne großartige weitere beschaltung an einen mikrocontroller anzuschließen?
So auf die art wie man es bei infrarot macht?
gruß
Besserwessi
08.01.2009, 23:37
Die meisten Sender kann man direkt anschleißen. Je nach Typ isz aber die Amplitude nicht so sher groß.
Die Empfänger liefern in der Regel nicht genug Amplitude. Ein einem AD Eingang mit internern Verstärkung könnte man aber schon etwas brauchbares rausbekommen. Allerdings ist die Frequenz eher etwas zu hoch.
Markus4004
10.01.2009, 01:10
Ein paar Bauteile braucht es schon, aber das sind wohl deutlich weniger als sonst üblich:
http://www.micro-examples.com/public/microex-navig/doc/090-ultrasonic-ranger
Im Forum sind noch ein paar weitere Einsparmaßnahmen beschrieben:
http://www.micro-examples.com/forums/viewtopic.php?t=38
Bei ELV.de gibs den Ultraschall-Abstandsmesser, Komplettbausatz.
Dieser wertet die Laufzeit aus, und gibt den Abstand auf die LED Reihe aus.
Wenn man den direkt mit einem kleinen AVR od. PIC aufbaut, könnte man preislich auch attraktiv werden.
Mit dem Jumper kann man die Auflösung ändern, 1cm...8cm pro LED.
Funktioniert super. Mindestabstand ist ca. 3-5cm (Hab Sender + Empfänger parallel eingelötet).
Zeigt (glaube ich) nur die erste Reflexion an, getestet mit Wand, Hand +Blatt Papier.
Wambly
HighVoltage
06.05.2009, 07:59
Wie schaut es denn mit ner Erklärung zu dem Conrad-US-Bausatz aus?
Ich müsste demnächst was über die Schaltung erklären, da ich mir diesen Bausatz zugelegt habe, bloß ich versteh diese Schaltung nicht ganz...
Für meine Aufgabe würde ich jedoch die 2 Dioden anstatt das IC bevorzugen und es sollte mit 5V betrieben werden aufgrund des Microcontrollers
stehe da irgendwie aufm Schlauch...
freundlichen Gruß
HighVoltage
11.05.2009, 10:42
wird an dem Ultraschallbausatz von Pollin bzw Conrad am Anschluss K der Microcontroller angeschlossen, sodass die Signale so übertragen werden
wenn der Abstandssensor ein Gegenstand erfasst?
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