Ultraschallmessung mit Duplex Wandler

[Manf]

3 Oszillogramme beim Abgleichvorgang. Was wird gemessen?

Die drei Oszillogramme wurden nacheinander aufgenommen und zusammenkopiert.

Manfred


https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=331

[Omnikron]

vielleicht ein rgb ( daher auch 3) signal?
omnikron

[talentraspel_kai]

@omikron:
Sicher nicht, da die Signale ja nacheinander aufgenommen wurden. Also haben wir hier nur einen Kanal.

@manf
Ist das vielleicht ein AM-Funkmodul beim Abgleich?

Zumindest ist das ein amplitudenmoduliertes Signal, das von einem Sender stammen könnte. Der jeweils unterschiedliche Teil könnte die Antwort des anderen Funkmodules sein, auf dessen Frequenz gerade abgegelichen wird.

[recycle]

3 Oszillogramme beim Abgleichvorgang. Was wird gemessen?

Spannung ;-)

[talentraspel_kai]

Kann man sogar noch genauer sagen:

Wechselspannung

[Manf]

Amplitudenmoduliertes Wechselspannungssignal. (Bei einer Auflösung von 1ms/cm.) Das kommt schon mal ganz gut dran für den ersten Schritt (bis auf RGB, dagegen spricht das nacheinander messen).

Es sind ja pro Durchgang jeweils 3 Signalteile zu erkennen.
Diese 3 sind (falls jemandem bei der Trägerfrequenz etwas einfällt) ganz charakteristisch für die Messung.

Vielleicht hätte ich von Anfang an mehr sagen sollen, ich war nur froh, daß gerade keine Frage offen war und wollte den Beitrag schnell eingeben.

Und dann eben noch, worin sich die drei Zeitabläufe unterscheiden.

Manfred

[Manf]

Ich habe gerade noch einmal nachgesehen, die 40 Schwingungen pro ms bei der Trägerfrequenz sind wirklich nur schwer zu erkennen. Dann ist
das Bild wohl doch etwas stark verkleinert worden.

Manfred

[talentraspel_kai]

Ultraschall-Reflexsensor?

Bei einer Trägerfrequenz von 40 KHz wären das im Bild Burst und Echos bei unterschiedlichen Targets.

Edit: Frequenz nochmal nachgerechnet (Pisa läßt grüßen)!!!

[Manf]

Ultraschall-Reflexsensor?
Richtig, naja 40kHz eben.

Am Anfang der Sendeburst,
dann etwa 1,5ms später ein Signal,- Ende vom Sendeburst?
dann 5ms später ein Echo, welcher Abstand?

Was wird bei den Messungen abgeglichen? Am Ende des Echosignals ist es erstaunlich gut zu "verifizieren". (zu "erkennen" wäre vielleicht etwas übertrieben)
Manfred

[recycle]

Bei einer Trägerfrequenz von 25 Kz wären das im Bild Burst und Echos bei unterschiedlichen Targets.

Bei 40 Schwingungen/ms würde ich eher auf 40kHz tippen ;-)
Da Manfred die Trägerfrequenz jetzt 2 mal extra betont hat wird die Frequenz wohl ein wichtiger Hinweis sein.

Vor einiger Zeit hat er von seinen Versuchen mit TSOPs als IR Sensor berichtet. Da würden 40 kHz passen, "amplitudenmoduliert" aber wohl nicht so sehr.
40 kHz AM erinnert mich an Modellbau Funkfernsteuerungen, aber da wüsste ich nicht, was das Signal auf dem Bild sein soll.

Da liegst du mit dem Tipp auf US-signal wohl näher, das funktioniert ja auch mit 40khz Trägerfrequenz.

[talentraspel_kai]

Ja, die 25KHz waren Quatsch, da hab ich nicht nachgedacht.

Abstand 0,8 m?

[talentraspel_kai]

Das nach 1,5 ms muss irgendein Echo von einem 25cm entfernten Dingsda sein. Vielleicht der Manf?

Das Zeugs hinter dem eigentlichen Echo könnten Reflexionen vom Robotergehäuse sein. Vielleicht wurde hier mit Schallschutz und Abschirmung experimentiert.

[Manf]

Das Echoobjekt ist bei einem einheitlichem Abstand. Nur aus dieser einen Zeitverzögerung stammt das Echo.

Die unterschiedliche Form am Ende des Echos stammt von der Optimisierung des ausgesendeten Signals.

Bei den drei Oszillogrammen gibt es Unterschiede im Abklingen des Wandlersignals (2ms) und auch im Abklingen des Echosignals (5ms).

Was wird dabei abgeglichen?

Manfred

[talentraspel_kai]

Das Echo-Objekt ist 0,86 m weit weg.

Wird da vielleicht die Länge des Sende-Bursts verändert?

[Manf]

So ähnlich.

Es wird nicht direkt die Länge verändert, ein anderes ganz spezielles Verhalten des Impulses wird verändert.

Welcher Impuls wäre denn der beste für eine Echosignalmessung?

(Lästig wäre es auf alle Fälle nach dem Aussenden lange warten zu müssen bis der Kanal frei wird.)

Manfred

[BlueNature]

Dann tippen wir mal ganz einfach auf die Stromamplitude die du damit abgeglichen hast. Wenn ich mich nicht ganz irre ist das mittlere Signal in den ersten 2 Div's etwas geringer in der Sendeenergie und damit im Strom. Vorausgesetzt du hast alles identisch gelassen im Aufbau. Das Mitkoppeln im 4. Div ist zumindest ein starkes Indiz dafür. Das sieht mir nach einem Übersprechen der Sendekapsel zur Empfangskapsel im 1. und 3. Screen aus. Wenn du das noch weiter treiben würdest dann würde ein vorzeitiges Echo detektiert werden. Der Rest hinten sind nur die restlichen Echos wegen der hohen Streuung des Sendesignals und sind üblich bei US-Modulen.

Grüsse Wolfgang

[Manf]

Übersprechen der Sendekapsel zur Empfangskapsel
Soviele Kapseln waren gar nicht beteiligt.
Das war auch der Grund dafür, daß es etwas abgeglichen wurde.

An der linken Bildkante schlägt der Sendeimpuls noch auf den Empänger durch, bis er dann noch ganz gut unterdrückt wird.
Irgendwann muß dann ja wieder aufgemacht werden, so bei 2ms, dann ist die Kapsel noch nicht wieder ganz in Ruhe, unterschiedlich ist es aber bei den 3 Versuchen.

Woran das liegt, kann man vielleicht erraten, wenn man die Hüllkurve des späteren Echos etwas genauer betrachtet. Speziell wenn man versucht, die Hüllkurve mit einer Linie minimaler Krümmung einzuzeichnen(gedanklich).
Manfred

[talentraspel_kai]

Prima, dass ich noch überhaput keine Erfahrung mit Ultraschall habe. Da kommt man ja schon durch dieses Rätsel sehr gut in die Materie rein.

Es könnte dann noch die Anzahl der ausgesendeten Schwingungen sein. Das wäre aber von der Bezeichnung die "Länge des Sende-Bursts" gewesen. Wenn es das nicht war, dann bleibt noch die Signalform.

Ist das eine Versuchsanordnung mit einer Kaspel? Der Sender wird gleich als Empfänger mit benutzt?

Das nach 2 ms erscheinende Signal ist also der Rest vom Sendeimpuls, der vorher ausgeblendet wurde?

Verändert worden sein müsste dan eigentlich die Signalform des Sendebursts.

Vermutlich schwingt lingt dann die Kapsel nach dem Senden schneller ab, weil weniger Oberwellen enthalten sind.

Grüße,
Kai.

[Manf]

Ist das eine Versuchsanordnung mit einer Kaspel? Der Sender wird gleich als Empfänger mit benutzt?
Das nach 2 ms erscheinende Signal ist also der Rest vom Sendeimpuls, der vorher ausgeblendet wurde?
Ja, wir sind genau beim Thema.
Der Sender wird angeregt, und schwingt gedämpft durch die eigenen Verluste und, da er halbwegs gut ist, auch merklich durch die Abstrahlung.

Die elastische Schwungmasse des Wandlers schwingt in einer Weise, die jedesmal am Ende der Anregungsphase gleich ist.

Sie soll damit aufhören, welche Möglickeit könnte nun eingesetzt worden sein, um möglichst bald in den Empfangsbetrieb überzugehen :?:
(Dafür ist der Abgleich erforderlich.)

Manfred

[talentraspel_kai]

Gegenimpuls! 180 Grad phasenverschoben - daher der Abgleich.

[Manf]

So ist es.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Realisierung, die ich erst zum Teil erprobt habe. Vor allem ging es mit erst einmal darum, die Sichtbarkeit des Effektes zu zeigen.
Hier gezeigt an der Hüllkurve des Echoimpulses, die bei Überkompensation nicht zu schnellem Abklingen führt, sondern zu einem gegenphasigen Nachschwingen.
Die 3 Kurven sind:

unterkompensiert,
annähernd optimal kompensiert und
überkompensiert.

Manfred

[talentraspel_kai]

Hallo Manf,

ich finde die Idee eines 1-Sensor-US-Reflexionsentfernungsmessers einfach genial. Hast du da schaltungstechnisch noch irgendwelche Besonderheiten mit reingestrickt? Kann man deine Experimente zu diesem Thema und den Schaltplan irgendwo zum Nachvollziehen/Nachbauen nachlesen?


Grüße,
Kai.

[Manf]

Prima, dass ich noch überhaput keine Erfahrung mit Ultraschall habe. Da kommt man ja schon durch dieses Rätsel sehr gut in die Materie rein.
Ich werde die Schaltungen für den Duplex Betrieb noch diskutieren. Das ist aber schon eine Menge Analogtechnik (oder Mixed-Signal Technik).

Bei etwas weniger Erfahrung würde ich doch erst mal die Ausführung mit zwei Wandlern empfehlen (siehe Link), oder bezog sich die Bemerkung speziell auf Ultraschall?

Manfred


https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=5261

[talentraspel_kai]

Hallo Manf,

das ist schon mal ein guter Link. Für den Duplex-Betrieb warte ich mal auf deinen Artikel. Ich hab im Moment eh noch einen Stapel anderer Projekte auf der Schiene. Da packe ich jetzt nicht noch was neues dazwischen.

Aber wenn ich dazu komme, werde ich auch mal ein US-Modul in mein Experimentiersystem integrieren. Und dann ist natürlich auch die Duplex-Variante interessant.


Grüße,
Kai.

[sonic]

Klar, Manf hat sogar nen Artikel drüber geschrieben ;-)

Gruß, Sonic