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Thema: Ultraschall verstärken

  1. #1
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    Ultraschall verstärken

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    Moin,

    Ich experimentiere mit diesen Ultraschallsensoren. Ich habe den als Sender und Empfänger. Ich habe das ganz Simpel an ein AVR Controller angeschlossen.
    LunaAVR Code:
    Code:
    avr.device = Attiny13
    avr.clock = 1000000
    avr.stack = 30
    
    #define plus as portb.1
    #define minus as portb.0
    
    plus.mode = output,low
    minus.mode = output, low
    
    do
    waitus 6
    plus = 1
    waitus 6
    plus = 0
    waitus 6
    minus = 1
    waitus 6
    minus = 0
    
    loop
    Ein Empfänger habe ich auch gebaut durch diese Anleitung. Ich habe die Anleitung auf Seite 54 genutzt. Ich habe nur den Sender weggelassen. Somit kann ich prüfen, ob die Frequenz überhaubt zustande kommt. Und es funktioniert auch, nur viel schwächer, als der Komplette Aufbau von Conrad. Also, Sender ist am Controller und der Empfänger extern aufgebaut.

    Ich hätte das gerne sehr stark verstärkt, aber da fehlt mir das Grundwissen über diese Dinger.
    Wird der Schall nur verstärkt durch Strom, oder Spannung?
    Oder reicht ein ganz normaler Audioverstärker (amplifier) aus?
    Ich habe es schon mit einer 9V Batterie getestet, aber da kam gar nichts raus. Und zwar habe ich ein Transistor BC368 genutzt. An Base habe ich den pin Ausgang genutzt (hier habe ich einen anderen Code geschrieben, und zwar minus vom Code gelöscht, somit wird nur eine Sinuswelle oberhalb von Plus erzeugt), an Emitter 9V+ und Connector den Sender angeschlossen und vom Sender an Masse, den Controller auch an Masse, also 9V und 5V teilen sich die Masse.
    Oder wie könnte ich das alles verstärken, ohne ein Operator?

    mfg EKI

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Hallo,
    im Datenblatt auf der Reicheltseite steht eine Maximalspannung für den Sender von 20Vp-p Rechteckspannung. Die kannst Du zB mit einer H-Brücke als Treiber erreichen aber nicht direkt mit dem µC. Schau Dir das Datenblatt an. Da ist auch das Prinzip der Kapsel aufgezeichnet.

    Dein Programm oben ist auch nicht richtig. Meiner Ansicht nach muß ein Portpin auf 0 sein während der andere auf 1 ist. Nach der halben Periodenlänge von 40kHz (25µs)werden beide Portpins gleichzeitig umgeschaltet.

    Also in etwa so und damit sollte schon etwas mehr gehen:
    Code:
    plus = 0       'initialisieren
    minus = 1     'initialisieren
    do
      waitus 12 
      plus = 1 
      minus = 0 
      waitus 12     'eventuell auch waitus 13
      plus = 0 
      minus = 1
    loop
    Bin auch nicht der Experte aber in der Art hatte ich auch mal ein paar Experimente durchgeführt.
    Gruß
    Searcher
    Geändert von Searcher (30.04.2016 um 20:17 Uhr) Grund: prg berichtigt
    Hoffentlich liegt das Ziel auch am Weg
    ..................................................................Der Weg zu einigen meiner Konstruktionen

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Zitat Zitat von Dj EKI Beitrag anzeigen
    Code:
    avr.device = Attiny13
    avr.clock = 1000000
    Bevor ich das vergesse: Es kommt mir unwahrscheinlich vor, daß der ATtiny13 mit einem Takt von 1MHz läuft. Wahrscheinlicher sind 1,2MHz oder 9,6MHz. Besser mal die Fuses überprüfen sonst stimmen die 40kHz Ausgabe, die mit den waitus gemacht werden, vermutlich nicht und die US-Kapsel wird nicht mit ihrer optimalen Frequenz betrieben.
    Hoffentlich liegt das Ziel auch am Weg
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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo EKI,
    Im Datenblatt Figure 9:
    http://cdn-reichelt.de/documents/dat...L%20SENSOR.pdf
    Kann man sehr schön sehen, dass der Schalldruck (Sender) bei einer Abweichung von +/-5kHz von den 40kHz von 120dB auf 100dB abnimmt.
    20dB weniger sind ein Faktor 100 bei der Leistung.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  5. #5
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    Dann muss ich etwas anschaffen, damit ich sehen kann, wieviel hz im moment statt findet. Ich habe das auch öfters gelesen, aber was genau bedeutet vp-p. Ich habe auch ein ultraschall zu liegen, der 100vp-p hat. Aber wie soll ich 100 volt auftreiben? Soll schließlich mobil bleiben.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Zitat Zitat von Dj EKI Beitrag anzeigen
    ... was genau bedeutet vp-p.
    Das Vpp bedeutet: "Volt peak peak" (Volt pik pik) und auf Deutsch wird auch oft als Vss also (Volt Spitze Spitze) genannt.

    Anders gesagt bedeuten 100 Vpp = ± 50 V.
    Geändert von PICture (01.05.2016 um 20:19 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Hallo DJ EKI,

    aus Deinem ersten Post lese ich, daß Du feststellen kannst, daß Dein Sender mit µC schwächer ist.

    Nun kannst Du das Programm wie von mir weiter oben vorgeschlagen ändern, ausprobieren und schauen ob es besser geworden ist.

    Wenn Du nicht weißt, mit welcher Frequenz der ATtiny läuft und wie man das einstellt, such Dir in Deiner IDE die Beschreibung um Fuses zu ändern. Welche zu ändern sind könntest Du hier nochmal mit einem Screenshot von der gegenwärtigen Einstellung nachfragen.

    Du könntest aber vorher noch in dem Programm (nach meiner vorgeschlagenenen Änderung) einfach nur die Zeile "AVR.clock = 1000000"
    nach "AVR.clock = 1200000"
    und "AVR.clock = 4800000"
    und "AVR.clock = 9600000" ändern
    und nach jeder Änderung schauen, ob das Signal vom Sender kräftiger oder schwächer geworden ist.

    Gruß
    Searcher
    Hoffentlich liegt das Ziel auch am Weg
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  8. #8
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Dj EKI Beitrag anzeigen
    Dann muss ich etwas anschaffen, damit ich sehen kann, wieviel hz im moment statt findet.
    Naja, etwas rechnen tut es auch, aber dazu muss die wirkliche Taktfrequenz des µC kennen.
    Wenn du das Programm, entsprechend den Angaben von Searcher änderst und die richtige Quarzfrequenz angibst, sollte es in etwa passen.

    Zitat Zitat von Dj EKI Beitrag anzeigen
    Ich habe das auch öfters gelesen, aber was genau bedeutet vp-p. Ich habe auch ein ultraschall zu liegen, der 100vp-p hat. Aber wie soll ich 100 volt auftreiben? Soll schließlich mobil bleiben.
    Wie PIC schon geschrieben hat.
    Die Vpp ist die maximale Spannung, welche beim Sender angelegt werden dürfen. Irgendwo im Datenblatt steht auch bei welcher Spannung der Schalldruck gemessen wurde.

    Wenn du das Programm von Searcher verwendest, liegen im einen Fall +5V und 0V am Sender und im nächsten Takt dann 0V und +5V. Nehmen wir jetzt mal den Linken Anschluss als Referenz, dann liegen am Rechten einmal +5V und einmal -5V an, du bekommst also 10 Vpp.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  9. #9
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    Danke euch allen.

    Allein durch @Searcher hat die Stärke etwas zugenommen, aber als ich erst richtig Power bekommen habe, war die Taktfrequenz. Nur bei 0,8Mhz- 0,9Mhz war ein sehr großer Bereich zu messen, glaube ich, da ich den poti P1 weit drosseln musste.. Kann man auch die Taktrate 0,85 nehmen? Dann würde es gut passen ^^

    Was mich jetzt interessieren würde, da mein eigentlicher Anwendungsbereich im Wasser liegt, wie man die Ultraschallsensoren, zb dieser hier, auf 140Vp-p bekommt, wenn man nur eine 9V Batterie benutzt. Es gibt doch solche Spannungswandler dafür. Denn mein Projekt es gescheitert mit einer 9V Batterie. Mit Transistor funktioniert es irgendwie nicht.

    Den Ultraschallsensor habe ich desswegen ausgewählt, da es anschein im Wasser anwendbar ist. Wegen dem Gehäuse.

    mfg EKI

  10. #10
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    Aus dem Bauch heraus glaube ich nicht an Unter-Wasser-Tauglichkeit. Wegen der Membran zweifle ich an der Druckfestigkeit. Hast du das aus dem Datenblatt entnommen?
    Spezielle wetterfeste bzw. Unterwasser-US-Wandler kenne ich aus Datenblattbildern anders, kann dir aber jetzt keinen Link aus dem Ärmel schütteln.

    40kHz ist eine typische Frequenz für Ultraschallanwendungen in Luft. Da die Schallgeschwindigkeit in Wasser um etwa Faktor vier höher ist als in Luft, wird bei unveränderter Frequenz die Wellenlänge viermal so lang sein. Damit wird die Richtwirkung schlechter.

    Höhere Spannungen für den Sender können mit einem Hochsetzsteller / Sperrwandler erzeugt werden. Siehe elektronische Blitzgeräte.

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