Ultraschall Laufzeitmessung

Ich habe so eine Schaltung vor 20 Jahren mal in den Händen gehabt. Ein einziger 500V Impuls (mit einer einfachen Spule erhalten) wurde dem Sender (spezieller Quarzsender/Mikrophon) geschickt. Das empfangene Signal war ziemlich gut definiert und ich hatte nie Probleme immer dieselbe Schwingung zu erfassen. Die Frequenz war automatisch vom Quarz definiert (ca. 40kHz). Die mögliche Höchstspannung hängt vom Quarz ab. Leider konnte ich den Schaltplan nicht mehr finden. Viel Glück! Horst

Ingolf Pohl schrieb:

Moin!

Hatte schon jemand vorgeschlagen. Ich habe das Problem, daß ich Sender und Empfänger nicht immer gut aufeinander ausgerichtet habe, aus diesem Grund kann die Amplitude auch bei kurzer Laufzeit/wenig Abstand sehr unterschiedlich ausfallen.

So ähnlich sieht es wohl aus. Ich sende ein Sägezahn-AM und suche im empfangenen Signal nach der stärksten Schwingung.

Ich versuche es möglichst einfach hinzubekommen.

Ich arbeite ohne Refelektion: Sender und Empfänger sind unterschiedlich weit auseinander. Das erste (und auf dem Oszi deutlich stärkste) Signal ist das gesuchte.

Werde ich suchen. Danke!

Ich wollte ihn mit einem Sinus ansteuern (jetzt wo Du es sagst, es ist vermutlich nicht nötig), wenn der µC dieses generiert hätte, wäre kaum noch Rechenzeit über geblieben.

Die analoge Erzeugung des Sinuses mit den XR-Bausteinen ist nicht Frequenzstabil.

Da ich auch die Phasenverschiebung messen will (um genauer als die 7-8mm der Schwingungslänge zu werden) und dazu nicht jedes mal die aktuelle Frequenz bestimmen möchte ist eine stabile, genaue Frequenz sinnvoll.

Hatte ich auch alles gelesen, aber wenn es einfacher funktioniert ist es mir lieber.

Momentan produziere ich ein AM-Dreieck, wobei die Abfallende Seite steiler ist und 180°-Phsenverschoben. Damit versuche ich die Nachschwingung aktiv auszulöschen. Das sieht schon ganz gut aus, aber das Ende des empfangenen Signals hat jetzt eine auslaufende Phasenverschiebung von etwa 0° bis etwa 150° (was ja zu erwarten war). Ich muß mal sehen, ob das stört. Die ersten Schwingungen nach der Amplituden-Spitze sind noch nicht verschoben. Hier habe ich noch Zeit die Phasenverschiebung zum Quellsignal zu bestimmen.

Ciao Dschen

Hallo Dschen,

Dachte ich zuerst auch, aber wenn er ein DA-hat, dann ist der DDS mit einer (kleinen) Sinus-Lookuptabelle schnell und einfach gemacht. Die muss ja nicht perfeht sein. 256 Bytes sind oft noch im Flash unterzubringen, wenn man die Symmetrie ausnutzt auch noch weniger.

je nach µC ;-)

nimm lieber ein µC mit ein bischen mehr Reserven und löse das intern, das kostet deutlich weniger insgesammt. Ich werf hier mal wieder mein Liebling von Analog Devices in den Ring. bei 41 MHz hast Du auch mit DDS bei 40 kHz noch genügend Rechenleistung. Bei wenig Stützstellen geht das auch mitein paar Widerständen un dwenigen Portpins ganz gut, bzw ein bischen Logikgatter. Tipps hierzu gibts z.B. bei Don Lancaster "Das CMOS-Kochbuch" Seiten 6-33 ff. Im Prinzip tuns da auch 2 Portpins vom µC und 2 Widerstände als DA-Wandler (Bild 6-23 im CMOS-Kochbuch) und schon ist ein digitaler Sinus mit 8 Stützstellen gebaut:

Port A über 39 k an Ausgangsanschluß Port B über 22 k an Ausgangsanschluß

Bitsequenz:

A B

Wozu den Phasensprung. Das Nachschwingen macht garantiert keine höhere Amplitude mehr, woher sollte auch die Energie dazu kommen. Einfach abschalten würd ich ansagen.

Marte

Marte Schwarz schrieb:

:-)

Ich nutze den kleineren Bruder, den AD7024, ohne internen DDS.

Kosten sind egal, es ist eine Diplomarbeit und soll nur die Funktion demonstrieren. Wenn jemand das in Serie bauen sollte, dann eher mit Funk-Entfernungsmessung. Es geht um die Entfernungsmessung zwischen den Füßen beim Gehen um damit die Position des Nutzers zu berechnen. Infos:

Ciao Dschen

Hallo Dschen,

Den meinte ich, zur Not sogar, den 7020. Den DDS realsiserst Du mit einer Sinustabelle im Flash und einem der 4 DACs in ein paar Zeilen selber. Von einem Timerinterrupt getriggert läuft das nahezu unauffällig im Hintergrund. So ähnlich geht das bei uns allerdings bei lausigen 2 kHz, allerdings mit sehr feiner Auflösung. Es sollte aber bei 40 kHz mit moderater Stützstellenzahl kein Problem sein. Die Rechenzeit für eine steigende Rampe kannst Du Dir auch schenken (Macht meiner Meinung nach wenig Vorteil. Die Fallende Flanke der Einhüllenden bleibt gleich), oder Du speicherst Dein Kurvenzyklus direkt als Array ab.

Man hats scheinbar im Institut ;-) Warum dann nicht eine fertige Abstandssensorik kaufen?

Marte

Bei uns macht das ein PLD mit EPROM als Speicher mit Sinus/Cosinustabelle und DAC auch, mit bis zu einigen MHz. Saubere Sache, läuft von alleine vor sich hin, unbeeindruckt vom Rest. Mit ein wenig anderem Kram drumherum macht das Ding vollkommen von alleine Messungen, die die CPU nur noch abzuholen braucht. Dabei werden Amplitude und Phase von Antwort-Signalen bewertet. Insofern sehe ich da kein unlösbares Problem, einen derartigen diskreten Aufbau mit wenig Eigenintelligenz (beim AUfbau, nicht beim Ing. :-) auf eine Abstandsmessung umzutrimmen...

Wozu? Welche Bandbreite erwartest Du von dem Schallwandler? Strahlt der noch die 3te Harmonische ab (120kHz)? Beim Rechteck geht die 3.Harmonische mit 1/9 der Gesamtleistung (1/3 Spannung -> 1/9 Leistung) ein, wenn Dir das zu viel ist, dann machst Du eben so'n Rechteck mit Tristatepausen: 2:1:2:1 = Zeiten (Hi:Tristate:Lo:Tristate). Dann ist die 3.Harmonische schon ziemlich unterdrückt. Die 5.Harmonische dürfte den Wandler nun wirklich nicht mehr jucken...

Irgendwie ist hier so'n DDS-Chip wie Spatzen mit Kanonen verschießen. Das Ding kostet Geld, Energie, Platz, Aufmerksamkeit und Zeit... So'n Rechtecksignal kann man eigentlich immer irgendwo aus dem Ärmel schütteln, ob aus 'nem RC-Oszillator, aus der Capture/Compare Unit des Controllers, aus'm CMOS-Teiler, oder aus'm NE555...

Gruß Ing.olf

Ingolf Pohl schrieb:

Die die ich habe haben *keine* Bandbreite.

Ich habe heute testweise einen Rechteck draufgegeben (allerdings durch einen Filter und den HiFi/LoFi-Verstärkerchip). Da kam dann so etwas wie ein Dreieck/Trapez am US-Lautsprecher an.

Am Empfänger war es ein Sinus. Messbar waren noch schwache Nebenbänder, sichtbar nicht.

Bei der Gelegenheit habe ich die 180°-Phasendrehung zur aktiven Dämpfung auch wieder über Bord geschmissen.

:-)

Aber das Ding soll nach meiner Diplomarbeit noch weiterentwickelt werden und da wird die Funktion der DDS gebraucht...

Stimmt, aber in meinem Fall hätte ich es gerne Frequenzstabil, da fällt die Hälfte der Vorschläge weg. Aber einer der µC-Timer erzeugt auch gerade aus dem Coretakt den Takt für den DDS, dieser könnte auch die

Ciao Dschen