Ultraschallmodem mit AVR

[Manf]

Die Ultraschallkapseln haben verschiedene Resonanzen, aber Abstahlung (Wechselwirkung) im wesentlichen nur bei 40kHz.
Manfred
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...?p=62747#62747
Bild hier  

[Minifriese]

Nabend,

Stand der Dinge in Sachen Ultraschall: Hab vorhin den Sendeteil gebaut. Dazu benutze ich einen ATmega8, auf dessen OC1-Pin ich per Fast-PWM ein 40kHz-Rechtecksignal erzeuge. Das wird dann mit einem Transistor (BC547B) verstaerkt, der an 12V haengt. Kollektor- und Basiswiderstand jeweils 1k. Direkt am Kollektor wird der Sende-Schwinger angeklemmt, der andere Pol an Masse.
Scheint ganz gut zu funktionieren, laut Oszi kommt zwar wie erwartet kein schoener Sinus raus, aber das was rauskommt, hat jedenfalls 40 kHz
Der Empfaenger sieht das auch so und gibt an seinem Ausgang ebenfalls ein 40kHz-Signal aus. Hab natuerlich keine grossen Entfernungen getestet, aber quer uebern Schreibtisch ist schonmal kein Problem... Die Empfangsqualitaet haengt wie jemand schon erwaehnt hat stark von der Ausrichtung des Senders ab.

Der Empfangsverstaerker ist wohl etwas kraeftig ausgelegt und erzeigt keinen Sinus, sondern eher sowas wie ein Rechteck, weil er in beide Richtungen uebersteuert. Ungefaehr so wie Jan das oben vorgeschlagen hat.

Die Sache mit der Frequenzmodulation muss jetzt leider etwas warten, bis ich wieder Urlaub habe und zuhause bin. Jedenfalls die Hardware. Falls jemand in der Zwischenzeit weiterexperimentieren kann, bitte die Ergebnisse posten

Nils

[Jan_Weber]

Es soll doch auch gar kein Sinus rauskommen - Rechteck hat mehr Energiegehalt, das schlägt besser durch.

Jan

[Gottfreak]

Kollektor- und Basiswiderstand jeweils 1k. Direkt am Kollektor wird der Sende-Schwinger angeklemmt, der andere Pol an Masse.

Hast du nun einen Widerstand an den Kollektor angeschlossen oder nicht?
Würd' mich nämlich mal reizen, mit was für 'ner Leistung du sendest.

[Minifriese]

Tja, hab leider keinen Scanner... Also mal in Worten:

12V -> 1kOhm -> Kollektor und Schwinger(+)
AVR-Pin -> 1kOhm -> Basis
Emitter -> Masse
Schwinger(-) -> Masse

Kann man da was draus erkennen? Jedenfalls greift der Schwinger sein Signal direkt von Kollektor ab, der Kollektorwiderstand sitzt dann halt zwischen diesem Knoten und den 12V.
Was für ne Leistung sollte das geben? Einfach nur Strom mal Spannung geht doch bei kapazitiven Lasten nicht, oder?

Nils

[Manf]

Im Datenblatt ist die Abstrahlung auf der Basis einer Anregung von 10Vrms bei 40kHz angegeben.

Da die spezifizierte Anregung sinusförmig ist kann man von der Rechteckfunktion den spektralen Anteil bei 40kHz bestimmen.

Das ist ungefähr das gleiche wie die Amplitude (man kann aber auch das Signal mit der Sinunsfunktion falten, um die spektrale Komponente zu bestimmen.)
Manfred

[Gottfreak]

Was für ne Leistung sollte das geben? Einfach nur Strom mal Spannung geht doch bei kapazitiven Lasten nicht, oder?

Im Prinzip ist Strom*Spannung schon richtig. Bloß sind ja beide Größen nicht zeitlich konstant.
Wenn dein Rechtecksignal nicht einbricht, kriegst du eine Näherung indem du annimmst, dass die Kapazität des Schwingers(2400pF stand oben) mit der erregenden Frequenz(40kHz) umgeladen wird. Um daraus auszurechnen, wieviel Leistung tatsächlich aufgenommen wird, müsste man aber noch den Eingangswiderstand kennen(2400pF*40kHz*10V macht etwa 1mA, verbraucht werden dabei dann 10mW - wo auch immer die dann hingehen).
So genau hab' ich mich damit aber nicht beschäftig. Vielleicht weis ja jemand, welche Verluste bei Lautsprechern am meisten ins Gewicht fallen.

[Manf]

Das Wandlersystem (der Wandler) hat zwei Leistungen, die Eingangsleistung und die Ausgangsleistung.
Die Beziehung zwischen den beiden ist messbar, kaum ersthaft zu berechnen.
Im Datenblatt ist der Schalldruck (in Abstand, mit Richtcharakteristik) bei einer Anregung mit 10Vrms gegeben. Das ist es doch was die Ausgangsleistung beschreibt.
Manfred

[Minifriese]

Tja, da werd ich wohl auf empirische Ergebnisse warten müssen...
Übrigens ist das Signal durchaus etwas eingebrochen. Unbelastet gibt der Sendeverstärker ein ziemliches Rechteck ab, mit 12Vpp. Wenn der Schwinger dranhängt, brechen die hinteren Ecken der Rechtecke etwas ein. Hat mich etwas gewundert, weil ich bei einem Kondensator erwartet hätte, daß die vorderen Ecken einbrechen, bis der Kondensator halt umgeladen ist.

Nils

[Manf]

Eingangsleistung und die Ausgangsleistung. Die Beziehung zwischen den beiden ist messbar, kaum ersthaft zu berechnen.
Im Datenblatt ist der Schalldruck bei einer Anregung mit 10Vrms gegeben.

Tja, da werd ich wohl auf empirische Ergebnisse warten müssen...

Für die Übertragung in Luft sind die Werte im Datenblatt und ich habe sie auch bei der Berechnung der Übertragungsstrecke eingesetzt. Das Ergebnis ist nachvollziehbar.

Schwierig zu bestimmen ist die Ankoppelung der Wandler an das Meduim. Für Luft wie gesagt im Datenblatt, für Wasser vielleicht im Datenblatt für Kapseln die für die Ankoppelung an Wasser optimiert sind. Willst Du die Luft-Kapseln einfach im Wasser betreiben? Das wäre auch interessant. (So ganz teuer sind sie ja nicht.)
Manfred

https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...?p=60823#60823