Ultraschall Transmitter kompensieren

[ernesti001]

Hallo Manf,

habe noch vergessen wie in deiner vorherigen Antwort "Energieentzug durch schmalbandige gegenphasige Impulse gemeint ist, sollen das 180 Grad versetzte kurze Impulse mit 40 KHz sein, würde ich mir jedenfalls darunter vorstellen ?

Ernst

[Manf]

Hallo ernesti001,
vielen Dank für die Erläuterung, ich fürchte allerdings wir habe noch nicht eine gemeinsame Sicht auf die Aufgabenstellung.
Du stellst ein Verhalten mit Ansteuerschaltung dar. Die Ansteuerschaltung ist aber nicht beschrieben und ihr Verhalten ist durch den Wandler selbst nicht zu erklären.
Meine eigenen Messungen haben ergeben, dass ein geeigneter Sendeburst für Duplex-Betrieb von aktiver Dämpfung begleitet werden soll. Es sind unterschiedliche Realisierungstechniken dafür möglich.

Ich würde aber doch auch gerne verstehen, was das von Dir beschriebene Interface macht.
Manfred

[ernesti001]

Hallo,

was verstehst du unter "geeigneter Sendeburst" ? Könntest Du mir nur in kurzen Ansätzen die verschiedenen Realisierungtechniken erläutern, das Interface besteht aus einem ASIC, der in der Lage ist lediglich mit drei Leitungen (+, -, Puls) einen US Transceiver zu bedienen (Erzeugung der 40 KHz, Frequenz und Temperaturkomensation, regelbarer Verstärker, Filter etc., damit kann man mit einem kleinen Microcontroller ganz leicht einen Entfernungsmesser aufbauen - Ablauf: Kurzen Takt ausgeben, der ASIC sendet den Burst, regelt den Verstärker hoch und man bekommnt einen Puls zurück, alles was der micro machen muss ist die Zeit zu stoppen, das Teil funktioniert mehr als perfekt, ich habe jedenfalls in dieser Baugröße mit ein par RCs nichts vergleibares gesehen.

Ernstl

[Manf]

habe einfach mal das Ultraschallsignal gemessen, der Aufbau ist wie folgt: 8 Sendebursts, deutlich zu erkennen,

Ablauf: Kurzen Takt ausgeben, der ASIC sendet den Burst,

So wie ich das sehe ist der ASIC nicht von Dir und ich frage mich, welche Eingriffsmöglichkeit Du hast. Ist der ASIC verfügbar? Hat der Sende-Burst erhöhte Spannung?

Ich könnte mir vorstellen, dass man die Generierung des Sendebursts, auch außerhalb des ASICs durchführen kann am besten abgeleitet vom Originalsignal. Dazu kommen wir dann auch. Dazu wäre es interessant, ob der ASIC getrennte pins für Eingang und Ausgang hat damit man die Signale splitten kann.


Die Kurvenform der Ansteuerungsamplitude ist schon sehr hilfreich für eine minimale Meßdistanz. Man sollte sich hierzu noch einmal verdeutlichen, welchen zeitlichen Verlauf die Amplituden von Ansteuerung, Sender und bezogen auf den gleichen Anfangszeitpunkt, auch Empfänger haben. Im Bild ist dies unter Berücksichtigung der Wandler-Bandbreite und vereinfachend nur in Bezug auf eine Resonanzstelle bei 40kHz aufgetragen. Es ist ein Anschwingen eines gedämpften Schwingers. Um die Ergebniskurve an eine möglichst kurze (rechteckige) Form anzunähern ist ein Überschwingen in der Ansteuerung nötig.
Ein Sprung in der Ansteuerungsfunktion bringt allerdings auch Oberwellen ein, über deren Verteilung und Tolerierbarkeit man sich klar werden muss.

Manfred

[ernesti001]

Hallo,

Ich generierte im Moment das Sendesignal selbst, mit einem 4093 und 9V Spannung, d.h. ca. 16V RMS, habe auch schon probiert die Spannung zu senken, der Effekt bleibt aber dergeiche. Bei diesem ASIC hat man Zugriff auf jede einzelne Stufe, d.h.
PIN 1 -> Eingang
PIN 2 -> Ausgang 1.Vorverstärker
PIN 3 -> Eingang 2. Verstärker (regelbar 32 Stufen)
PIN 4- 6 -> Filterstufen

etc...

Man kann sich eine dirkret aufgebaute Schaltung vorstellen, nur auf diesem Chip integriert. Die gleiche Reaktion des US-Transceivers erhält man auch wenn man ihn in eine normale Schaltung einbaut.
Werde heute mal ein paar OSZI-Bilder posten.

mfg
Ernst

[Manf]

Zunächst einmal die Resonanzen des 40kHz Wandlers. Sie sind mit einem Sinusgenerator mit Sweep Funktion aufgenommen. Die charakteristischen Frequenz-Werte sind bezeichnet.

Zur Beurteilung der Abstrahlung ist der Wandler ist über einen hohen Vorwiderstand angeschlossen und sehr dicht vor einer reflektierenden Wand aufgestellt. Wird Energie abgestrahlt dann ändert sich das Resonanzverhalten beim Verschieben der Wand.

Die Abstrahlung bei 40kHz ist im Datenblatt beschrieben und zeigt in den beiden Kurven mit unterschiedlicher Position vor der Wand einen erkennbaren Unterschied. Die Resonanz bei 50kHz zeigt keine Änderung und zeigt auch bei einer Messung mit getrenntem Empfänger keine nennenswerte Abstrahlung.

Die anderen Resonanzen bei 170kHz und 250kHz zeigen auch keine Abstrahlung und machen sich auch sonst nicht störend bemerkbar. Sie sind nur zur Vollständigkeit erwähnt.

Die 50kHz Resonanz darf beim Betrieb mit getrennten Wandlern noch vernachlässigt werden. Bei gemeinsamen Wandler darf speziell auf dieser Frequenz nicht viel Energie in den Wandler gegeben werden. Einerseits schwingt der Wandler auf dieser Frequen ohne Abstrahlung länger nach und andererseits soll sich die aktive Dämpfung auf das 40kHz Signal konzentrieren.

Manfred

Bild hier