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Thema: Mikrocontroller mit Ultraschall wecken

  1. #11
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Powerstation Test
    Vielleicht suchst Du so etwas:

    https://de.elv.com/elv-mikrofon-mems...bausatz-151456

    Das habe ich einmal ausprobiert.

  2. #12
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    @Klebwax ich hab da zwar weniger die Ahnung aber eventuell ein Kollege von mir, ich frage ihn am Montag mal

    Wir bauen nur Abstandssensoren, aber wir haben zum Spaß auch mal mit den Pulssequenzen versucht Ton über die Wandler wieder zu geben ... gruselig wenn du neben dem Schnarren der üblichen Pulse plötzlich so eine Flüsterstimme hörst
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  3. #13
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    @Manf

    Erstmal schönen Dank. Ich werd mir das mal besorgen.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  4. #14
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo WalterWhite,

    ich fürchte, wenn Du einen US-Wandler als Schalter suchst, dass Du keinen finden wirst, ohne einen Mikrokontroller. Weil der mindestens für die Auswertung zuständig ist. Sonst müsstest Du vermutlich so ein Teil selber bauen. Du bräuchtest vermutlich einen Mikrofon, dass Ultraschall verarbeiten kann und einen Verstärker dazu, der ein Ausgangssignal (LOW/HIGH) schaltet.

    Aber hier ist dann das Problem, dass ich das Empfangsmodul mit abgeklebtem Sender und den 10cm entfernten Sender gleichzeitig triggern muss, damit ich in der Lage bin, Ultraschall zu empfangen.
    Nein, warum? Entweder das Modul empfängt etwas oder nicht. Wann das Signal gesendet wurde, ist egal. Wenn Du allerdings genaue Messungen machen musst, geht das dann natürlich so nicht, weil dann musst Du wissen, wann das Signal ausgesendet wurde. Ansonsten interessiert Dich doch nur, ob ein Signal ankommt.


    MfG

  5. #15
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hallo WalterWhite.

    .. und verzeiht mir meine Anfängerfehler / mangelnden Kenntnisse
    Hmmm - wir waren so ziemlich alle mal Anfänger, oder?

    .. Und zwar möchte ich einen Mikrocontroller per Ultraschall (durch einen Interrupt) aus dem Schlafmodus wecken ..
    .. Grundgedanke ist natürlich, dass der MC .. im passiven Zustand möglichst wenig Strom verbraucht ..
    Soweit ists ja klar.

    .. Wie Moppi schon geschrieben hat .. dass immer erst ein Signal ausgesendet werden muss, damit das Modul auf in den Empfangsmodus schaltet ..
    Na ja, im Prinzip stimmt das. Im Prinzip. Aber es gibt häufig Umwege um prinzipielle Abläufe. Mal überlegen: vielleicht kannst Du doch von Deinem extremen Stromsparvorhaben ETWAS abweichen: statt in den Pausen 100 % Strom zu sparen könnte man mit 90% (nur so ungefähr) eine Lösung finden.

    .. Denke bitte .. dass die Ultraschallsensoren .. Strom benötigen damit sie immer einsatzbereit sind, auch wenn der Controller im Schlafmodus ist ..
    Und das ist ja wohl das zentrale Problem.

    .. Aber es ist prinzipiell möglich, dass der Mikrocontroller im PowerOff Modus ..
    Hmmm - wir denken mal etwas abseits der üblichen Arbeitsweise. Wenn schon die Geschichte mit dem Aufwachen des μC per Interrupt solche Probleme macht, dann müssen wir halt dafür sorgen, dass der μC UND der US-Empfänger schon wach sind, wenn >irgendwann< ein Signal eintrudelt.

    Mal überlegen/rechnen: 40 kHz - da dauert eine einzige Vollwelle runde 25 Mikrosekunden, diese EINZELNE Welle ist dann etwa 7,5 mm lang. Ein SRF04/SRF05 sendet angeblich einen acht Perioden langen Messton - wären also 0,2 ms. Ich würde mich nun bemühen, (m)einen Ultraschallsensor zu bekommen, der etwas länger sendet - sagen wir mal zwei Millisekunden. Jetzt kommt ein Trick: Du weckst Deinen Mikrocontroller alle zwei Millisekunden aus dem Sleepmodus auf, schaltest GLEICHZEITIG mit dem Controller auch Deinen US-Empfänger ein und horchst knappe 200 Mikrosekunden. Danach wird der Controller wieder schlafen geschickt - und mit ihm der US-Empfänger. Gesamte Arbeitsdauer der Empfangseinheit - siehe unten.

    Fazit: Du sparst Dir den US-Empfänger dauernd laufen zu lassen, kannst aber mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit einen zufällig eintreffenden US-Burst erkennen. Stromersparnis für den Controller UND US-Emfpänger rund 90%.

    Wieso? Dein Controller horcht in kürzeren Abständen als Dein Ultraschallsensor senden kann ob gesendet wird - und schläft ansonsten. Schlafdauer - also gleich Stromersparnis: 90%.

    Was meinst Du dazu?
    Geändert von oberallgeier (27.01.2020 um 11:53 Uhr) Grund: ... eintrudelt
    Ciao sagt der JoeamBerg

  6. #16
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von WalterWhite308 Beitrag anzeigen
    Aber du hast doch selbst gesagt, dass das hc-sr04 Modul erst in der Lage ist, Ultraschall zu empfangen, wenn es selbst ein US-Signal gesendet hat.
    Also wenn ich jetzt versuche, von einem hc-sr04 Ultraschall (Sender) zu senden und mit einem zweiten hc-sr04 (Empfänger, mit abgeklebtem Transmitter) das Signal zu empfangen, dann müsste ich doch beide gleichzeitig aktivieren, sodass der Sender US sendet, und der Empfänger ebenfalls US sendet (was aber abgefangen wird, da zugeklebt) und in den Empfangsmodus schaltet...oder?
    Ja, vom Prinzip hast Du recht. Aber, wenn ich jetzt mal davon ausgehe, dass ein Modul dauernd sendet (geht nicht, aus bestimmten Gründen, aber eben schnellstmöglich hintereinander) und dass Dein Empfänger ab und an lauscht, ob was ankam, dann könnte das evtl. funktionieren. Keine Ahnung, ob das so funktioniert, ist ja erst mal nur so eine Idee. Du hast dann zwei getrennte Einheiten: 1x Mikrokontroller und US-Wandler und dann die Kombination noch mal.
    Selbst wenn Du bei jedem Wandler erst senden müsstest, um zu empfangen, wäre es doch egal, weil Dein Empfänger darf nur empfangen können.
    Ob Sender und Empfänger synchronisiert werden müsste, kann ich mangels Erfahrung nicht sagen.


    MfG

  7. #17
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von 021aet04
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    Du könntest Ultraschallkapseln (nur als Beispiel https://www.ebay.at/itm/1-Paar-Ultra...MAAOSwWnFV~8Ef) kaufen oder bei einem Modul demontieren.

    Den Sender und Empfänger baust du selbst. Hier habe ich z.B. etwas gefunden https://www.ipd.kit.edu/mitarbeiter/...ansmit.htm#usr

    Somit ist der Empfänger immer aktiv und kann den uC aufwecken. Wieviel Strom der Empfänger verbraucht kann ich aber nicht sagen. Vielleicht benötigt der Empfänger sogar mehr Strom als wenn du den uC durchlaufen würdest (ohne Sleep). Könnte man aber auf einem Breadboard testen.

    MfG Hannes

  8. #18
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    1.076
    Guten Abend: Neues zum Modul hc-sr04

    Ich habe mir heute nochmal ein neues Sensormodul besorgt: hc-sr04 bei Segor
    und einige Messungen/Versuche gemacht.

    Zunächst einmal die Spannungsversorgung bzw. den Strom des Moduls gemessen:

    bei +5.0 Volt zieht das Modul 2,4 mA
    bei +3,0 Volt zieht das Modul 2,3 mA
    Da ändert sich also kaum etwas. Das Modul funktionierte auch noch einwandfrei bei 3 Volt.

    Um eine Messung zu starten, soll man, laut Anleitung, einen "positiven" Impuls von mindestens 10 Mikrosekunden auf den "Trig" Pin geben.

    Der Trig Pin liegt aber naturgemäss schon auf High. Hier ist übrigens KEIN Pullup, sondern anscheinend ein Konstantstrom verbaut.
    Der Strom beträgt 17,7 µA wenn der Pin direkt nach Masse gezogen wird.
    Um eine Messung zu starten muss der Pin also erstmal auf LOW gezogen werden, das kann man direkt manuell mit einem Draht auf dem Steckbrett tun.
    Dann wird eine Messung eingeleitet.

    Der Sender auf dem Modul erzeugt dann ein Pulspaket
    8 Impulse mit je 12,7 Mikrosekunden Low und 12,7 Mikrosekunden High,
    was einer Frequenz von 39,37 Kiloherz entspricht. Also ein Symetrisches Rechteck

    Auf der "Echo" Leitung wird nun, je nach Entfernung, ein "positiver" Impuls zurück geliefert.
    Im Ruhezustand liegt dieser Pin auf Low.
    Dabei ergaben sich bei mir folgende Werte:

    5cm 243us
    10cm 621us
    20cm 1,135ms
    30cm 1,646ms
    40cm 2,240ms
    50cm 2,800ms
    60cm 3,395ms
    70cm 3,945ms
    80cm 4,585ms
    90cm 5,170ms
    100cm 5,730ms

    ------------------
    Nun habe ich mal den "Sender" (Transmitter) mit "T" bezeichnet auf der Leiterplatte ausgelötet und einzeln gemessen.
    Es zeigt sich eine Kapazität von ca. 2,2 Nanofarad. Ohmisch ist nichts zu messen.
    Das sieht also aus wie eine Piezokeramik.

    Nun habe ich mit einem Funktionsgenerator den Sender direkt kontinuierlich mit 40 KHz 1 Volt angesteuert.
    Somit sendet er kontinuierlich ein Ultraschallsignal aus.

    Jetzt habe ich den Prüfaufbau so gestaltet, dass ich einen Abstand, wie für das Projekt gefordert, von 10 cm eingehalten habe.
    Auf dem "Trig" Pin des Empfängers hängt der Ossi und ich messe, sofern der Funktionsgenerator eingeschaltet ist,
    einen Impuls von 500µs. Das ist also das Reflecktionssignal bei 10cm Abstand
    Schalte ich den Tongenerator aus, so messe ich einen Impuls von 70ms.

    Somit ist meine erste Idee mit dem Sendemodul auslöten garnicht so verkehrt gewesen.

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Versuch_1.jpg
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Größe:	81,5 KB
ID:	34776
    ----------------

    Nächster Versuch:
    Ich habe den Empfänger runter gelötet und auch vermessen:
    Er zeigt auch eine Kapazität von ca. 2nF
    Ohmisch ist nichts zu messen, also wieder, vermutlich, eine Piezo.

    Nun habe ich den Sender mit dem Funktionsgenerator verbunden und am Empfänger lediglich das Oszilloskop angeschlossen.
    Der Sender wurde mit 1 Volt Spitze/Spitze Rechteck angesteuert und bei 10cm Entfernung kann ich am Empfänger eine
    hervorragende Sinusschwingung mit kanpp 300 Millivolt messen.
    Das ist doch schonmal super.

    Ich hab nun den Funktionsgenerator auf 5 Volt Peak to Peak eingestellt.
    Nun messe ich am Empfänger, der 10 cm entfernt ist, eine Sinusschwingung mit 800mVolt.

    Zum Testen habe ich eine kleine FlipFlop-Schaltung aufgebaut, dies simuliert den Controller.
    Mit dem Ultraschallsensor kann ich dieses FlipFlop nun über den Ultraschall einschalten.

    Ich habe lediglich noch einen Mosfettranssistor vom Typ IRLML6344 zum Entkoppeln eingefügt.
    Diese Konfiguration ergab ziemlich genau 10cm, grössere Entfernung ging in dieser Form nicht, dann müsste das Signal noch verstärkt werden.

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Versuch_2.jpg
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Größe:	16,4 KB
ID:	34777

    Hier ein kurzes Video:
    https://www.dropbox.com/s/kv0uejex6y...peckt.mp4?dl=0

    Nachtrag:
    Ich hab jetzt mal die Frequenz am Sender verändert und siehe da, die beste Übertragung bekomme man bei 40,4KHz
    Darüber oder drunter fällt die Amplitude schenll ab.

    Signal am Empfänger
    39,5 KHz 0,37 Volt
    40,0 KHz 0,86 Volt
    40,4 KHz 1,74 Volt <--- hier liegt bei meiner Kombination die beste Resonanz
    40,9 KHz 0,78 Volt


    Siro
    Geändert von Siro (29.01.2020 um 08:44 Uhr)

  9. #19
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    2.187
    In den ganz Frühen Fernbedienungen für Ferseher wurde das auch mit Ultraschall gemacht.
    Dabei wurden die US Signale moduliert um mehrere Tasten auswerten zu können.

    Eventuell wäre es ja ein Weg, den Controller bei jedem US Signal aufzuwecken und dann die Modulation des US Signals auszuwerten und dann die entsprechenden Programmteile aufzurufen.
    Ein klingelnder Schlüssel wäre dann auch kein Problem mehr.
    Allerdings würde man dafür einen Verstärker und eine Demodulation benötigen.

  10. #20
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Siro Beitrag anzeigen
    Guten Abend: Neues zum Modul hc-sr04

    .....


    Signal am Empfänger
    39,5 KHz 0,37 Volt
    40,0 KHz 0,86 Volt
    40,4 KHz 1,74 Volt <--- hier liegt bei meiner Kombination die beste Resonanz
    40,9 KHz 0,78 Volt

    Siro
    Das sieht doch schon mal gut aus. Und da geht leicht noch mehr. Die US-Sender vertragen 20 oder mehr Volt. Da gibt es Schaltungen, die nutzen einen MAX232 als Treiber. Der macht sich seine ±10V mit einer Charge Pump selber. Da braucht man keine extra Versorgung. Und das Empfangssignal, das so im Bereich von hunderten Millivolts liegt, zu verstärken ist auch relativ einfach und kostet mit einem passenden OP-Amp sicher weniger als 1mA. Das gibt man dann auf einen Prozessorpin, der mit seinem Pin-Change Interrupt den Prozessor weckt. Beim Chinesen bekommt man US-Sender und Empfänger für kleines Geld im Zehnerpack.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

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