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Thema: Mikrocontroller mit Ultraschall wecken

  1. #21
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Praxistest und DIY Projekte
    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.

  2. #22
    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 !

  3. #23
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Eine relativ simple Schaltung von einem Aufwärtswandlers abgeleitet tut es auch, der FET wird dann entsprechend wiederholt "Kurz" angesteuert um die Pulsstärke zu bestimmen und die Pulsfrequenz kann ebenfalls kontrolliert werden.
    Es macht übrigens einen relativ erheblichen Unterschied wie man den Wandler betreibt! Beim dauerhaften anregen erreicht der Piezo einen "eingeschwungenen" Zustand und hat eine andere Resonanzfrequenz als wenn er aus der Ruhe angeregt wird. Ich kann zwar keine exakten Details nennen, aber was für schnelles Anregen hilfreich ist: mit etwas breiterer Pulsbreite und kürzerer Pulsdauer anfangen und dann Pulsbreite verringern und Pusldauer anheben

    zum Messen der Effektivität einfach einen 2ten Piezo gegenüber hinstellen und das Signal auf einem Oszi ansehen

    edit: zum "relativ simpel" man muss bedenken dass der Piezo keine Ohme Last ist und man die Energie die im Piezo osziliert kontrolliert ableiten muss ... leider kann ich auch dazu nicht mehr sagen oder eine Schaltung zeigen
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  4. #24
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    Zitat Zitat von Siro Beitrag anzeigen
    Guten Abend: Neues zum Modul hc-sr04

    [...]


    Siro

    Hey Siro,

    ich hab eben deinen Beitrag gelesen und hätte noch ein paar Fragen
    Vorneweg erstmal vielen Dank für deinen Beitrag, sehr sehr cool, dass du da mal ein paar Versuche gemacht hast!

    1. Zu deinem Versuch mit dem ausgelötetem Sender:
    Wie genau hast du das Empfangsmodul dann an das Oszilloskop angeschlossen? Und muss der TRIG-Pin am Empfangsmodul aktiviert werden, damit vom ausgelöteten Sender das Ultraschallsignal empfangen werden kann?

    2. Zu dem Versuch wo Sender und Empfänger ausgelötet sind:
    Wie genau sieht da die Empfangsschaltung aus? Also wie genau wird mithilfe des Transistors bewerkstelligt, dass ich dann einen Pin am Mikrocontroller aktivieren kann? Der US-Empfänger liefert ja eine kleine Spannung (300mV). Wird die dann durch den MOSFET Transistor verstärkt?


    Vielen Dank schon mal für deine Hilfe!


    Walt

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von oberallgeier Beitrag anzeigen
    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.
    Hey Oberallgeier,

    die Idee ist gut, aber mein Ziel ist es ja den Mikrokontroller per Ultraschallsignal zu wecken.
    Also er soll durch den Empfang der US-Wellen geweckt werden, und nicht vorher auf andere Art geweckt werden, um dann für US-Welllen empfangsbereit zu sein...


    Walt

  5. #25
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    es wurde doch eingewandt, dass das Schlafenlegen des MCU nichts an Stromeinsparung bringt, weil dann der USS dauernd in Betrieb bleiben muss (wie will es sonst messen?):
    denn dann braucht der USS deutlich mehr Strom als du beim MCU einsparen könntest.
    Außerdem braucht der USS doch sowieso (zumindest hcsr04 u.a.) einen bereits betriebsbereiten MCU, damit er überhaupt messen kann (er muss ja die US-Laufzeit gemessen werden ab dem Moment seiner Aussendung), also funktioniert dann das MCU-Aufwecken ja nicht mehr (er muss dann ja dazu schon wach sein).
    ·±≠≡≈³αγελΔΣΩ∞ Schachroboter:www.youtube.com/watch?v=Cv-yzuebC7E Rasenmäher-Robot:www.youtube.com/watch?v=z7mqnaU_9A8

  6. #26
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo Walt,

    ich habe beide, die Sende und die Empfangskapsel, von der Leiterplatte runtergelötet.
    Die ganze Leiterplatte (Elektronik) garnicht verwendet.

    Die gezeigte Schaltung (Empfänger) liegt IMMER in Wartestellung und benötigt "keinen" Strom.
    Das Messgerät wuselte bei 1..3 Nano Ampere.
    Den 1M Widerstand am Gate nach Masse habe ich drauf getan, weil der Mosfet bei mir nicht sicher gesperrt war ohne Ansteuerung.


    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	ultraschall_Weck_01.jpg
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    Sobald ein Ultraschall Signal eintrifft und es gross genug ist,
    schaltet es den Transistor durch und dieser zieht den Pin des Prozessors nach Masse.
    Im Ruhezustand liegt dieser Pin über den Widerstand R1 auf High.
    Mit einem Low Signal wird dann dein Mikrocontroller aufgeweckt.
    Ob Du dann einstellst auf Low Pegel oder Low Flanke (keine Ahnung wie das bei deinem Controller läuft) wäre egal.
    Vorerst braucht man auch nichts auswerten.
    Eventuell erfüllt es ja schon deine Anforderung.
    Ansonsten müsste der Prozessor erst anlaufen und dann nachsehen, was da grade ankommt und ob es für ihn bestimmt ist.

    Das Triggern deines Senders erfolgt indem die Sendekapsel mit einem 40 KHz Signal angesteuert wird.
    Der Sender braucht im Ruhezusatnd also auch keinen Strom, nur in dem Moment wo Du die Sendekapsel ansteuerst.
    Die 40 KHz für den Sender könnte man zum Beispiel mit einem Timer IC 555 erzeugen.

    Hier gibt es ein Berechnungsprogramm:
    http://elektro.turanis.de/html/tools/calc_ne555.html

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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    Habe grad mal den Timer so ausprobiert. Der sogenannte Auslastungsgrad ist das Pulsbreitenverhältnis (Duty-Cycle) und der sollte sich bei ca. 50 Prozent bewegen.
    Auf dem Steckbrett läuft es. Mit dem Widerstand R1 kann man die Frequenz dann einstellen.
    Mein Aufbau:
    R1 = 220K + Poti 100K in Reihenschaltung
    R2 = 1K
    C1 = 47pF
    C2 = 1nF
    Frequenz Regelbereich bei 9 Volt Versorgung:
    ca. 38 bis 50 KHz
    Bei Mittelstellung des Potis habe ich ca. 44 KHz

    So sieht das Siganl am Ausgang Pin3 aus:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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    Der Chip NE555 verträgt 4,5 bis 16 Volt, je höher deine Spannung umso größer wird deine Reichweite wie Klebwax schon geschrieben hatte.

    Kleine Änderung:
    Der 1M Widerstand am Gate des Mosfet liegt immer parallel zum Ultraschallwandler und schwächt das Signal etwas ab.
    Da ich keinen 10 MOhm oder so habe, habe ich kurzerhand eine Standard Diode 1N4148 (! keine Shottky) in Sperrichtung benutzt.
    Der Leckstrom der Diode hält den Mosfet nun sicher geschlossen, zumindest auf meinem Basteltisch...

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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ID:	34821

    Zusatz:
    Da Du es später Unterwasser benutzen möchtest, dürften Fledermäuse Schlüsselklappern usw. keine Rolle spielen
    Unterwasser Sender und Empfänger gibt es auch mit 40 KHz, z.B.
    http://www.conrad.de/ce/de/product/5...-18-mm-x-12-mm
    http://www.conrad.de/ce/de/product/5...-18-mm-x-12-mm
    Die bei Conrad aber wohl leider nicht mehr erhältlich sind

    Siro
    Geändert von Siro (17.02.2020 um 18:58 Uhr)

  7. #27
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Die NE555 Schaltung würde ich etwas abändern. Der Vorteil ist das du einen Widerstand weniger brauchst und der Tastgrad exakt 50% beträgt.

    Die Schaltung von Siro (Post 26) änderst du etwas.
    R1 wird entfernt und R2 wird von Pin 7 entfernt und auf Pin 3 (Ausgang) gegeben. Der Rest bleibt gleich.

    Widerstandswerte habe ich nicht berechnet, dadurch kann ich keine nennen.

    MfG Hannes

  8. #28
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    @Hannes:
    Ich habe das grade mal nach deiner Anleitung ausprobiert.
    Ja, der Widerstand kann auch eingespart werden.
    Exakt 50 Prozent bekommt man aber nicht hin.
    Ich habe 57 Prozent. Das ist auch etwas abhängig von der Versorgungsspannung
    Bei 4 Volt habe ich 66 Prozent
    Bei 6 Volt 61 Prozent
    Bei 10 Volt 57 Prozent
    Das spielt aber denke ich nicht so die Geige.

    Den Kondensator an Pin 5 ist eigentlich auch unnötig.
    Intern gibt es einen Spannungsteiler aus 3 gleichen Widerständen und der Pin 3 hängt an 2/3 der Versorgung.
    Hab das mal gemessen: bei 9 Volt Versorgung habe ich am CTRL Pin 6,011 Volt.
    Solange da nix böses einstrahlt brauche ich da meiner Meinung nach auch nix sieben.
    Ist halt in den Apllikationsschaltbildern immer mit drin.

    Habe fertig
    Und soeben habe ich die gesamte Schaltung Sender und Empfänger aufgebaut.
    Funktioniert wirklich supi. Entfernung ca. 20 cm wenn man die Frequenz exakt einstellt.

    So sieht das dann aus:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Ultraschall_fertig.jpg
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    Siro

  9. #29
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    Eigentlich sollte der Tastgrad exakt bei 50% liegen. Der Ausgang schaltet bei 1/3 und 2/3 um, da sich der Widerstand und der Kondensator nicht ändert hast du die gleiche Lade und Entladezeit.
    Hast du beim Test die US-Kapsel auch angeschlossen gehabt? Eventuell gibt es dadurch die Abweichung.

    MfG Hannes

  10. #30
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ich habe grad beide Versionen nochmal probiert, mit Kapsel und auch ohne Kapsel, da ändert sich kaum etwas.

    Das liegt wohl an der "bipolaren" Variante, die haben ja keinen Rail To Rail Ausgang. Mit den neuen CMOS Versionen geht das wohl besser.
    Schau mal hier:
    https://www.elektronik-kompendium.de...rer/ast555.htm

    Siro

    Habe eben nochmal die Diode am Gate durch einen 1M Widerstand ausgetauscht, dadurch halbiert sich ca. die Reichweite,
    ohne etwas am Gate führt der Mosfet aber ein gewisses Eigenleben...
    Geändert von Siro (18.02.2020 um 13:40 Uhr)

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