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Thema: Ultraschallmodem mit AVR

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Ultraschallmodem mit AVR

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    Moin moin!

    Ich hab neulich im Internet einen Bericht gefunden, wonach jemand mit einem AVR eine Art Modem gebaut hat, und zwar ueber Ultraschall. Zum Senden wird ueber die Fast-PWM-Funktion ein 40kHz-Signal auf einen Ultraschall-Schwinger gegeben und je nachdem, welcher Wert (1 oder 0) gerade gesendet werden soll, wird die Frequenz leicht angepasst. Das nennt sich dann Frequency shift modulation (FSM).

    Was mich jetzt interessiert, ist eigentlich mehr der Empfangsteil. Der wurde in dem Bericht leider nicht so genau beschrieben, nur dass das Signal, was vom Empfangs-Schwinger kommt, verstaerkt wird und dann bei den Nulldurchgaengen auf 1 oder 0 getriggert wird. Das dabei entstehende Binaersignal wird dann wieder vom AVR verarbeitet. Und zwar durch Messung der Frequenz, um die Bits wieder zu entschluesseln. Die Synchronisierung muss ich nochmal anschauen...

    Leider hab ich von Analogtechnik nur wenig Ahnung. Weiss jemand eine Schaltung, mit der man so ein empfangenes Signal (zum Beispiel von einem R292-Schwinger, den hab ich gerade hier liegen...) auf einen definierten Pegel, z.B. 5V oder 2,5V Spitze-Spitze verstaerkt? Oder vielleicht sogar, wie man das dann in ein Binaersignal umwandelt, also eine Triggerschaltung?

    Das senden sollte nicht so kritisch sein, der AVR gibt zwar ein Rechtecksignal raus (soweit bin schon ) und keinen Sinus, aber der Schwinger braucht ja bloss mit der richtigen Frequenz angeregt zu werden und schwingt dann selbst in Sinusform. Einzige Frage dazu waere: Die Schaltzeichen fuer die Ultraschall-Schwinger sehen bei mir genauso aus wie fuer einen Kondensator. Wenn sich die Teile auch so verhalten, wuerde ja ein 40kHz-Signal von dem Teil fast kurzgeschlossen. Muss man da noch einen Widerstand zwischen AVR-Pin und Schwinger schalten?

    Hat vielleicht sonst jemand schon mal sowas gebaut, gesehen oder benutzt und kann Erfahrungen veroeffentlichen?

    Nils

  2. #2
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    Zum Empfangsteil hab' ich auch keine Schaltung parat.
    Was die Frage zum Senden angeht:
    Dein Schwinger(im Prinzip ein Lautsprecher) hat durchaus eine Kapazität(und auch schon einen gewissen Innenwiderstand). Die Aussage, dass diese deine 40kHz fast kurzschliesst, ist so etwas pauschal(hängt schließlich von der Kapazität ab). Bei der "richtigen" Spannung(sollte eigentlich angegeben sein) und Frequenz fließt auch der "richtige" Strom. Ein Widerstand wäre eine Möglichkeit, die Sendeleistung zu verringern. Du kannst aber natürlich, wenn dein AVR-Port nicht genügend Strom liefern kann, das Signal auch verstärken(etwa mit 'nem Transistor) um die Sendeleistung voll auszunutzen.
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  3. #3
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    Moin,

    Dass der (Wechsel-)Strom bei Kondensatoren von der Frequenz und der Kapazitaet abhaengt, ist natuerlich richtig. Dummerweise habe ich meine Schwinger aus einer Platine ausgeloetet (war wohl mal ein binaerer Abstandswarner) und hab ueberhaupt keine Daten dazu. Google scheint auch kein Datenblatt zu kennen. Hast du Daten zu anderen Schwingern? Vielleicht sind die ja vergleichbar...

    Was sind denn so die Grenzfrequenzen normaler Transistoren (z.B. BC547), kommt man da mit 40kHz schon dran?

    Nils

  4. #4
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Die 40kHz Kapsel ist meistens ähnlich zu der hier mit 2400pF.
    Manfred


    http://www.robot-electronics.co.uk/d...ts/t400s16.pdf

  5. #5
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    Super, danke! Die Kapsel ganz rechts auf dem Bild sieht exakt so aus wie meine, koennte die gleiche sein. Ich glaube auch, dieser Typ wurde fuer das Modem verwendet, die eine Graphik (Sensitivity/Sound pressure level) war naemlich mit in dem Bericht.
    Werde mir da mal Gedanken machen, ob ich da irgendwas basteln und messen kann...

    Nils

  6. #6
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    Was sind denn so die Grenzfrequenzen normaler Transistoren (z.B. BC547), kommt man da mit 40kHz schon dran?
    Ganz genau weis ich nicht, was die Datenblattangaben bedeuten, aber die Stromverstärkung ist beim BC547 noch bei 100MHZ positiv.
    Ganz allgemein ist mir noch kein Transistor untergekommen, der bei weniger als einigen MHZ nennenswert einbricht(was nicht heissen muss, dass es keine solchen Transistoren gibt...).
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  7. #7
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Das stimmt mich froehlich, weil ich naemlich von der Sorte noch einige hier rumliegen hab. Ich werd das ganze mal mit 12V und dem BC547B versuchen, laut Datenblatt sind 20Vrms das Maximum, und die Kurven sind mit 10V aufgenommen, also sollte man mit 12V wohl was sehen...

    Nils

  8. #8
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    Du musst das Empfängersignal nur möglichst hoch verstärken, wenn du ein Signal bis zum Clipping verstärkst, wird ein Rechteck draus - und das kannst du dann optimal mittels der Interrupt-Eingänge des AVRs ausmessen.

    Aber was willst du mit einem Ultraschall-Modem? Die starke Richtwirkung des Schalls bei dieser Frequenz erfordert, dass du den Sender immer ziemlich genau auf den Empfänger ausrichtest.

    Die ollen Germanium-Transistoren waren ganz schön lahm . . .

    Jan

  9. #9
    Super-Moderator Robotik Visionär Avatar von PicNick
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    @Jan: wenn ich mir das Bild vom Minifriesen ansehe, könnt ich mir vorstellen, wofür er das US-Modem braucht.
    mfg robert
    Wer glaubt zu wissen, muß wissen, er glaubt.

  10. #10
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    @PicNick: Gut geschaut... Ich hatte in der Tat gehofft, dass das mit der Richtwirkung unter Wasser nicht so viel ausmacht. Da wuerde ich natuerlich auch andere Schwinger nehmen, ich glaube, es gibt da fertige fuer Wasser(Echolot-)anwendungen. Die Idee ist die, dass ich so ne Art Boje bastel, die aus einem AVR besteht, der "oben" per TXR433 (von Conrad) mit mir bzw meinem Laptop spricht und "unten" das ganze per Ultraschall weitergibt. Man kann's ja mal probieren... Wenn's klappt, bau ich natuerlich drei oder mehr Bojen und versuch mich auch noch an der Positionsbestimmung per Triangulation. Aber nix ueberstuerzen, erstmal ist sowieso mein Urlaub vorbei, was bei mir heisst, dass ich wieder unterwegs bin und vorerst nur die Software machen kann.

    Der Empfangsteil sieht uebrigens schon mal gar nicht schlecht aus, hab einen zweistufigen Transistorverstaerker gebastelt und mit 12V versorgt. Laut Oszi gibt das Teil ein wunderschoenes Sinussignal mit 8Vpp aus. Mich wundert bloss die Frequenz, das sind naemlich 235kHz, obwohl der Schwinger einen Resonanzfrequenz von etwa 40kHz haben soll. Ich vermute einfach mal, dass das eine Harmonische ist, auf der irgendeine Stoerung reinkommt, die dann verstaerkt wird. Wenn ich den Sender fertig habe (heute abend, toi toi toi) wird das Teil dann hoffentlich dessen 40kHz empfangen...

    @Jan: Die Idee mit dem hingetricksten Rechteck ist gar nicht schlecht. Muss mal schauen, ob ich das hinkriege. Wenn's um Analogschaltungen geht, rate ich immer bloss rum...
    Was meinst du mit den Germanium-Transistoren? Ich hab jetzt BC238 eingebaut, und wie gesagt, es kommt zumindest schonmal ein Signal an.

    Nils

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