Ultraschall - Entfernunsmessung mit Ultraschall Interface aus RN

[Manf]

Wenn es versteckte Unterschiede gibt dann kommen dafür vielleicht die Wandler in Frage die in ihrer Resonanzfrequenz etwas streuen.
https://www.roboternetz.de/community/threads/14559-Suche-Ersatzschaltbild-für-Ultraschallwandler/page3?p=139065&viewfull=1
https://www.roboternetz.de/community...2&d=1138221019

Allgemein ist ja aber auch ein 300mV Signal schon eine gute Grundlage für Optimierungen, die einzige Sorge dabei wäre dass die Schaltung komplexer wird. Man sollte dann dabei die bevorzugten Ziele im Auge behalten.

In der Schaltung wir die Verstärkung über der Zeit erhöht. Die Verstärkung ist in der dargstellten Ausführung insgesamt nicht sehr groß und so wird für die Zeitkonstante der Verstärkungserhöhung (220k 47nF) eine Zeit von 10ms gewählt. Das entspricht einer Entfernung von 1,7m für eine Zeitkonstante. Man kann die Verstärkung auch schneller hochfahren und verliert dabei an Reichweite oder man erhöht die Reichweite und muss dafür die Verstärkung, beispielsweise mit einer weiteren Transistorstufe erhöhen. Zwei Transistoren nur zur Verstärkung sind schon relativ komplex und man kann überlegen, dann schon einen Operationsverstärker an der Stelle einzusetzen.

Wenn es sonst passt und die 300mV den Komparator eben nicht auslösen, dann kann man sich auch vorstellen, den Mittelwert des Signals am Komparatoreingang mit einem Potentiometer näher an die Triggerschwelle heranzuschieben (Mit Potentiometer die Versorgungsspannung herunterteilen und über hochohmigen Widerstand an den Komparatoreingang führen und das Signal mit einem Kondensator einkoppeln).

[Thegon]

Also ich habe jetzt zwischen 5V und GND ein Poti(250k) eingelötet und die Ausgangsspannung per 47k Widerstand (weil schon vorhanden) auf die Basis angeschlossen. Sind 47k in Ordnung, in welchem Bereich ist "Hochohmig" denn hier gedacht?

Gebracht hat das leider nichts, eher das gegenteil, es kamen immer weniger Interrupts rein, wenn ich die Spannung verkleinert habe.

Ich habe dann noch mal auf Pulse out gemessen und erhalte eigentlich genau das, was ich bekommen sollte: Wenn man auf "falling" Triggert, kommt nach ca. 2ms wieder das High und das bei ca. 40cm entfernung. Wird die Entfernung verringert, kommt das High früher.

Nur eben wie gesagt über 50cm hat man keine Chance, einen Interrupt auszulösen. Der 1M Wiederstand befindet sich übigens jetzt einmal immer auf 5V, also maximale Verstärkung.

Wenn ich bis zur Decke Messe, also die 1,7 m, dann kommt am Komperator Transistor villeicht 100mV heraus, also eben nicht genug, um den Komperator auszulösen.
Ich würde gerne die Verstärkung (des Amplifier Transistors) erhöhen, dass man eben am Komperator ein besseres Signal zur verfügung hat.

Das herumschrauben am Triggerlevel ist immer so eine "wackelige" Geschichte, man weiß nie so recht, ob man das ganze dann schon ein bisschen zu empfindlich gestellt hat und somit eben auch auf die kleinste Störung schon auslöst, oder ob villeicht noch ein bisschen mehr gehen würde.

Ich habe auch noch zum Ausprobieren eine dritte Transistorstufe eingebaut, leider hat sie noch nicht funktioniert. Ich denke aber, dass ich das nicht ganz richtig gemacht habe, weil eigentlich nur aus dem Kopf ausgedacht.
Wie müsste man so eine Transistorstufe denn einbauen, damit sie villeicht Verstärkungsfaktor 10 - 20 oder so hat ?
Ich weiß, eigentlich würden solche Fragen ja ins Elektronikforum gehören, aber jetzt ist der Thread halt hier und ich fange jetzt auch keinen Neuen an.

Mfg Thegon

[Richard]

eine Möglichkeit http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0205141.htm eine Andere http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0204133.htm wobei ich dabei die 2. mit Basis Spannungsteiler und Arbeitspunkt Einstellung meine. http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0204302.htm hohe Verstärkung aber auch hier besser die 2. Schaltung mit Basis Spannungsteiler. Ganz genaue nehmen die Emitter Schaltung und hängen als Impedaz Wandler eine Kollektor Schaltung dahinter.

Gruß Richard

[Thegon]

Hallo,
ich habe nun eine Schaltung ausprobiert, aber leider kein erfolg.
Es ist die Emitterschaltung mit Arbeitspunkteinstellung. Am ausgang erhalte ich eine sehr verzerrte Sinuswelle von ca. 100mV ausgangsspannung, also leider nichts brachbares.

Die Schaltung, die ich jetzt verwende, ist im Anhang zu finden.
Ist natürlich nicht alles, aber eben die Eingansverstärkung.
Wäre Froh, würde jemand einen Fehler finden

Mfg Thegon

[Richard]

Hallo,
ich habe nun eine Schaltung ausprobiert, aber leider kein erfolg.
Es ist die Emitterschaltung mit Arbeitspunkteinstellung. Am ausgang erhalte ich eine sehr verzerrte Sinuswelle von ca. 100mV ausgangsspannung, also leider nichts brachbares.

Laut der Tabelle auf http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0204302.htm sollte die Verstärkung zwischen 20....und 100 liegen. Hast Du den Arbeitspunkt auch so eingestellt das (Gleichspannungsmäßig) am Kollektor Widerstand (Ausgang) 1/2 der Betriebsspannung anliegt? Und den Wandler über einen Elko Entkoppelt, gleiches beim Ausgang....

Gruß Richard

[Besserwessi]

Der Arbeitspunkt des 2. Transistors ist ziemlich kritisch, und schwer einzustellen, mit den gezeigten Werten ist vermutlich die Gleichspannung am Ausgang zu hoch. Ich würde die extra Stufe einfach mit Spannungsgegenkopplung, d.h. Mit Widerstand vom Kollektor zu Versorgung der Basis laufen lassen - das Spart einem da die Einstellung und macht die Schaltung weniger Temperaturempfindlich.

[Thegon]

@Besserwessi:
Das heißt, ich sollte einfach den 100k Widerstand mit dem Kollektor des 2. Transistors verbinden, anstatt mit 5V? Oder ist der wert nicht ideal? Und der zweite Widerstand im Spannungsteiler gegen Masse (10K), ist der dann überhaupt noch nötig?

@Richard:

Und den Wandler über einen Elko Entkoppelt, gleiches beim Ausgang....

Wie ist das gemeint? Mein aufbau sieht genauso aus wie die angehängte Schaltung meines letzten Beitrages. Um die Gleichspannungsanteile wegzubekommen, befindet sich nach jeder Stufe ein Koppelkondensator, wie eben im Schaltplan eingezeichnet. Die Versorgungsspannung ist mittels 220uF Elko "stabelisiert". Braucht man sonst noch irgentwo Kondensatoren ?

Mfg Thegon

[Besserwessi]

Die beiden Widerstände mit 100 K und 10 K wären etwa richtig für 6,5-7 V. Bei 5 V müsste der 10 K Widerstand wohl noch etwa größer (z.B. 12 K) . Weil die Verstärkung von DC an gilt ist das aber recht empfindlich, sogar auf Temperaturänderungen.

Wenn man den 100 K Widerstand an den Kollektor legt, sollte man auch den anderen Widerstand etwa anpassen (in etwa verdoppeln oder noch etwas größer). Gewollt ist hier etwa ein Teiler auf Vcc / 1,4 V. Halt so dass bei Vcc/2 am Ausgang noch etwa 0,7 V an der Basis ankommen.

Es gibt da noch eine andere Möglichkeit der Auslegung: nur ein Widerstand vom Kollektor zu Basis, und keiner von der Basis nach GND. Der Widerstand sollte dann etwa um den Verstärkungsfaktor des Transisitors größer sein als der Lastwiderstand am Kollektor. Solange man nicht den vollen Hub braucht ist der genaue Wert nicht so kritisch - man muss also den Transistor nicht unbedingt ausmessen.

[Thegon]

Es gibt da noch eine andere Möglichkeit der Auslegung: nur ein Widerstand vom Kollektor zu Basis, und keiner von der Basis nach GND. Der Widerstand sollte dann etwa um den Verstärkungsfaktor des Transisitors größer sein als der Lastwiderstand am Kollektor. Solange man nicht den vollen Hub braucht ist der genaue Wert nicht so kritisch - man muss also den Transistor nicht unbedingt ausmessen.

Also, mir gefällt die zweite möglichkeit besser, ich sollte dann demanch, wenn ich eine verstärkung von 20 haben möchte, den Kollektor und die Basis mit einem 2k2 * 20 = 44 k Wiederstand verbinden, der nächste in der Reihe wäre dann 47k, das Probiere ich gleich mal aus.

So, jetzt hats ein bisschen gedauert, aber leider gibts nun schon wieder Probleme. Ich erhalte nun 20 Interrupts, die Direkt dann kommen, wenn die Bursts gesendet werden.
Auch gibt es jetzt nichts mehr zu messen, zum Beispiel am Start - In pin. Kaum messe ich, ohne ihn mit dem Interface zu verbinden, erhalte ich 40 kHz rechtecksignal, eingestekt nichts! Sehr mysteriös!
Sonst: Alle messungen an der eingansverstärkung sind nichts, immer gerade Linie. Die 20 Interrupts, die eben 0 us ausgeben, die sind das einzige Lebenszeichen, das da raus kommt. Irgentwie alles ein bisschen seltsam, jetzt.
Ich muss wieder einmal fragen ob jemand eine Idee hat was man da machen könnte.

Mfg Thegon

[Besserwessi]

Solange man noch sendet kann es leicht zu Interrupts kommen. Das Flipflop wird ja immer wieder zurückgesetzt und das Starke Sendesignal geht auch mal andere als Geplante Wege. Dazu kommt ggf. auch eine direkte Elektrische Kopplung. Es reicht eigentlich die Interrupts erst nach dem Senden einzuschalten. Das davor kommt interessiert eigentlich nicht. Ggf. muss man sogar am Ende noch mal einen Nadelimpuls senden um das Flipflop zurück zu setzen.

Bei der Auslegung des Widerstandes gab es ein Missverständniss. Mit Verstärkung des Transistors war die Stromverstärkung gemeint, nicht die gewollte Spannungsverstärkung. Für einen Typischen Kleinsignaltransistor wie BC548 hat man da etwa 100-200 als Verstärkung. Also den Widerstand zur Basis etwa 100-200 mal so groß wie den am Kollektor wählen. Das wären hier als etwa 220 K - 390 K. Für eine Stufe mit maximal etwa 500 mV am Ausgang sollte das reichen. Um die Spannungsverstärkung zu begrenzen, kommt dann ggf. ein Widerstand in Reihe zum Koppelkondensator und ggf. noch ein kleiner Kondensator parallel zur Rückkopplung. Über die RC Werte kann man so noch einen untere und obere Grenzfrequenz festlegen.

Nachtrag:
Die Treiberschaltung kann ohne Signal von der Steuerung zu schwingen anfangen. So viel anders als ein Quarz verhält sich der Ultraschallsender nicht, nur halt bei 40 kHz und nicht so frequenzstabil.