Mikrocontroller mit Ultraschall wecken

[Ceos]

Eine relativ simple Schaltung von einem Aufwärtswandlers abgeleitet tut es auch, der FET wird dann entsprechend wiederholt "Kurz" angesteuert um die Pulsstärke zu bestimmen und die Pulsfrequenz kann ebenfalls kontrolliert werden.
Es macht übrigens einen relativ erheblichen Unterschied wie man den Wandler betreibt! Beim dauerhaften anregen erreicht der Piezo einen "eingeschwungenen" Zustand und hat eine andere Resonanzfrequenz als wenn er aus der Ruhe angeregt wird. Ich kann zwar keine exakten Details nennen, aber was für schnelles Anregen hilfreich ist: mit etwas breiterer Pulsbreite und kürzerer Pulsdauer anfangen und dann Pulsbreite verringern und Pusldauer anheben

zum Messen der Effektivität einfach einen 2ten Piezo gegenüber hinstellen und das Signal auf einem Oszi ansehen

edit: zum "relativ simpel" man muss bedenken dass der Piezo keine Ohme Last ist und man die Energie die im Piezo osziliert kontrolliert ableiten muss ... leider kann ich auch dazu nicht mehr sagen oder eine Schaltung zeigen

[HaWe]

es wurde doch eingewandt, dass das Schlafenlegen des MCU nichts an Stromeinsparung bringt, weil dann der USS dauernd in Betrieb bleiben muss (wie will es sonst messen?):
denn dann braucht der USS deutlich mehr Strom als du beim MCU einsparen könntest.
Außerdem braucht der USS doch sowieso (zumindest hcsr04 u.a.) einen bereits betriebsbereiten MCU, damit er überhaupt messen kann (er muss ja die US-Laufzeit gemessen werden ab dem Moment seiner Aussendung), also funktioniert dann das MCU-Aufwecken ja nicht mehr (er muss dann ja dazu schon wach sein).

[Siro]

Hallo Walt,

ich habe beide, die Sende und die Empfangskapsel, von der Leiterplatte runtergelötet.
Die ganze Leiterplatte (Elektronik) garnicht verwendet.

Die gezeigte Schaltung (Empfänger) liegt IMMER in Wartestellung und benötigt "keinen" Strom.
Das Messgerät wuselte bei 1..3 Nano Ampere.
Den 1M Widerstand am Gate nach Masse habe ich drauf getan, weil der Mosfet bei mir nicht sicher gesperrt war ohne Ansteuerung.




Sobald ein Ultraschall Signal eintrifft und es gross genug ist,
schaltet es den Transistor durch und dieser zieht den Pin des Prozessors nach Masse.
Im Ruhezustand liegt dieser Pin über den Widerstand R1 auf High.
Mit einem Low Signal wird dann dein Mikrocontroller aufgeweckt.
Ob Du dann einstellst auf Low Pegel oder Low Flanke (keine Ahnung wie das bei deinem Controller läuft) wäre egal.
Vorerst braucht man auch nichts auswerten.
Eventuell erfüllt es ja schon deine Anforderung.
Ansonsten müsste der Prozessor erst anlaufen und dann nachsehen, was da grade ankommt und ob es für ihn bestimmt ist.

Das Triggern deines Senders erfolgt indem die Sendekapsel mit einem 40 KHz Signal angesteuert wird.
Der Sender braucht im Ruhezusatnd also auch keinen Strom, nur in dem Moment wo Du die Sendekapsel ansteuerst.
Die 40 KHz für den Sender könnte man zum Beispiel mit einem Timer IC 555 erzeugen.

Hier gibt es ein Berechnungsprogramm:
http://elektro.turanis.de/html/tools/calc_ne555.html



Habe grad mal den Timer so ausprobiert. Der sogenannte Auslastungsgrad ist das Pulsbreitenverhältnis (Duty-Cycle) und der sollte sich bei ca. 50 Prozent bewegen.
Auf dem Steckbrett läuft es. Mit dem Widerstand R1 kann man die Frequenz dann einstellen.
Mein Aufbau:
R1 = 220K + Poti 100K in Reihenschaltung
R2 = 1K
C1 = 47pF
C2 = 1nF
Frequenz Regelbereich bei 9 Volt Versorgung:
ca. 38 bis 50 KHz
Bei Mittelstellung des Potis habe ich ca. 44 KHz

So sieht das Siganl am Ausgang Pin3 aus:


Der Chip NE555 verträgt 4,5 bis 16 Volt, je höher deine Spannung umso größer wird deine Reichweite wie Klebwax schon geschrieben hatte.

Kleine Änderung:
Der 1M Widerstand am Gate des Mosfet liegt immer parallel zum Ultraschallwandler und schwächt das Signal etwas ab.
Da ich keinen 10 MOhm oder so habe, habe ich kurzerhand eine Standard Diode 1N4148 (! keine Shottky) in Sperrichtung benutzt.
Der Leckstrom der Diode hält den Mosfet nun sicher geschlossen, zumindest auf meinem Basteltisch...



Zusatz:
Da Du es später Unterwasser benutzen möchtest, dürften Fledermäuse Schlüsselklappern usw. keine Rolle spielen
Unterwasser Sender und Empfänger gibt es auch mit 40 KHz, z.B.
http://www.conrad.de/ce/de/product/5...-18-mm-x-12-mm
http://www.conrad.de/ce/de/product/5...-18-mm-x-12-mm
Die bei Conrad aber wohl leider nicht mehr erhältlich sind

Siro

[021aet04]

Die NE555 Schaltung würde ich etwas abändern. Der Vorteil ist das du einen Widerstand weniger brauchst und der Tastgrad exakt 50% beträgt.

Die Schaltung von Siro (Post 26) änderst du etwas.
R1 wird entfernt und R2 wird von Pin 7 entfernt und auf Pin 3 (Ausgang) gegeben. Der Rest bleibt gleich.

Widerstandswerte habe ich nicht berechnet, dadurch kann ich keine nennen.

MfG Hannes

[Siro]

@Hannes:
Ich habe das grade mal nach deiner Anleitung ausprobiert.
Ja, der Widerstand kann auch eingespart werden.
Exakt 50 Prozent bekommt man aber nicht hin.
Ich habe 57 Prozent. Das ist auch etwas abhängig von der Versorgungsspannung
Bei 4 Volt habe ich 66 Prozent
Bei 6 Volt 61 Prozent
Bei 10 Volt 57 Prozent
Das spielt aber denke ich nicht so die Geige.

Den Kondensator an Pin 5 ist eigentlich auch unnötig.
Intern gibt es einen Spannungsteiler aus 3 gleichen Widerständen und der Pin 3 hängt an 2/3 der Versorgung.
Hab das mal gemessen: bei 9 Volt Versorgung habe ich am CTRL Pin 6,011 Volt.
Solange da nix böses einstrahlt brauche ich da meiner Meinung nach auch nix sieben.
Ist halt in den Apllikationsschaltbildern immer mit drin.

Habe fertig
Und soeben habe ich die gesamte Schaltung Sender und Empfänger aufgebaut.
Funktioniert wirklich supi. Entfernung ca. 20 cm wenn man die Frequenz exakt einstellt.

So sieht das dann aus:

Siro

[021aet04]

Eigentlich sollte der Tastgrad exakt bei 50% liegen. Der Ausgang schaltet bei 1/3 und 2/3 um, da sich der Widerstand und der Kondensator nicht ändert hast du die gleiche Lade und Entladezeit.
Hast du beim Test die US-Kapsel auch angeschlossen gehabt? Eventuell gibt es dadurch die Abweichung.

MfG Hannes

[Siro]

Ich habe grad beide Versionen nochmal probiert, mit Kapsel und auch ohne Kapsel, da ändert sich kaum etwas.

Das liegt wohl an der "bipolaren" Variante, die haben ja keinen Rail To Rail Ausgang. Mit den neuen CMOS Versionen geht das wohl besser.
Schau mal hier:
https://www.elektronik-kompendium.de...rer/ast555.htm

Siro

Habe eben nochmal die Diode am Gate durch einen 1M Widerstand ausgetauscht, dadurch halbiert sich ca. die Reichweite,
ohne etwas am Gate führt der Mosfet aber ein gewisses Eigenleben...