Ultrasonik RangeFinder Tasarımı Hakkında

[Eren Eraslan]

Merhabalar

Ultasonik ölçüm dendiğinde hemen hemen herkesin bildiği belli başlı sensörler var. SR04E , Maxbotix , Parallax vs.
Benim niyetim ise daha düşük maliyetlere bu hazır modüller gibi bir tasarım gerçekleştirmek.
Kullanacağım transducer 40kHz lik transceiver olacak. (waterproof özellikli)
https://www.rapidonline.com/prowave-400ep18a-40khz-plastic-ultrasonic-transceiver-enclosed-type-35-1770

Öncelikle sensörü transceiver (hem alıcı hem verici) kullanmam gerekiyor.
Bunla ilgili örnek çalışmaları incelemek istediğimde daha çok 2 transducerlı devreleri görüyorum.

Altta Texas'ın ultrasonik sensörler ile ilgili bir makalesi var burdaki şemada tek transducer kullandığımda ne kadar bir verim alabilirim?
Tek transducerı hem sürüp hemde gelen sinyali yükseltmek konusunda bana neler önerebilirsiniz?





http://www.ti.com/lit/an/slaa136a/slaa136a.pdf

[ferit06]

Ultrasonik sensörlerin 3 tipi var.
R: Receiver
T: Transmitter
C: Combo

Eğer C tipini bulabilirsen tek sensör ile hem gönderme hemde alma yapabilirsin.

[Eren Eraslan]

Ultrasonik sensörlerin 3 tipi var.
R: Receiver
T: Transmitter
C: Combo

Eğer C tipini bulabilirsen tek sensör ile hem gönderme hemde alma yapabilirsin.

Linkte vermiş olduğum ürün sizin Combo dediğiniz transceiver sensördür. Elimde bunlardan mevcut

Çok ilkel bir giriş yaptım ve 2 sensörü 5cm den karşılıklı bakacak şekilde yaklaştırdım.
Birini sürerken diğerinden sinyal okumaya çalıştım kısmen oldu.
Sarı : Burst sinyali - Sensörü süren sinyal (20V peak-peak)
Mavi: Receive sensörün uçlarına bağladığım sinyal (20mVpp + 50hz gürültü)
Gelen sinyali yükseltmeden skopta 20mv Vpp gördüm.Alttaki gibi.


Sinyale geniş zamanda bakınca gürültülerle beraber gözlemliyorum.



Burada öncelikle 50hz kesim frekanslık bir high pass filter ve yüksek kazançlı bi amplifier mı tasarlamam makul olur?
önerileriniz nelerdir?

Nihai hedefim bu işlemleri tek transducer ile yapmak olsada öncelikle 2 sensörle filtre ve sinyali yükseltmeye çalışıyorum.

[ferit06]

Sizin verdiğiniz linkteki devrede R ve T ayrı ayrı kullanılmış. C Tipi kullanılmamış.

http://www.nicera.co.jp/pro/ut/pdf/ut-004e.pdf

burada ( en alltaki iki şema) C tipini kullanımını vermişler.




http://www.nicera.co.jp/pro/ut/ut-02e.html

[Eren Eraslan]

Sizin verdiğiniz linkteki devrede R ve T ayrı ayrı kullanılmış. C Tipi kullanılmamış.

http://www.nicera.co.jp/pro/ut/pdf/ut-004e.pdf

burada ( en alltaki iki şema) C tipini kullanımını vermişler.




http://www.nicera.co.jp/pro/ut/ut-02e.html

Örnek şemayı çok algılayamadım açıkcası.Synronoscpoe vs...

[ferit06]

synchroscope dan kastedilen dönüş sinyalinin izlendiği blok... Bu blok gönderilen sinyal ile gelen sinyal birlikte senkronize olarak izlenir. Sinyal gönderme işlemi tamamlandıktan sonra gelen sinyal değerlendirilir.

Firmanın sitesinden yukarıda verdiğim datasheetsin tamamını bulamadım  ama tamamı şurda;

http://s3.dosya.tc/server10/eom7aw/ultrasonic_sensor2.pdf.html

indirirseniz devre örnekleri de var....

[ferdem]

Tek transducer ile birçok uygulama var, verim konusunu bilmiyorum. maxbotix in tek transducer li ürünleri var.
5cm mesafeden alıcı tarafta 20mv tan daha yüksek beklerdim, düşük geldi.
Tek transducer i sürüp pulse gönderiyorsunuz, sonra sürücüyü bir şekilde "high impedance" moda çekip dinlemeye geçiyorsunuz. Gelen sinyali arka arkaya iki opamplı devreyle(bu devre frekans seçici de olacak, aktif filtre denebilir) yükseltip okuyorsunuz. Mikrodenetleyici ile sürerseniz "high impedance" yapmak kolay(girişe şartlayarak) ancak farklı bir sürücüde bu kadar kolay olmayabilir.
Forumda benzer konular konuşuldu, o başlıkları bulursanız çok faydalı olur.

[Eren Eraslan]

Tek transducer ile birçok uygulama var, verim konusunu bilmiyorum. maxbotix in tek transducer li ürünleri var.
5cm mesafeden alıcı tarafta 20mv tan daha yüksek beklerdim, düşük geldi.
Tek transducer i sürüp pulse gönderiyorsunuz, sonra sürücüyü bir şekilde "high impedance" moda çekip dinlemeye geçiyorsunuz. Gelen sinyali arka arkaya iki opamplı devreyle(bu devre frekans seçici de olacak, aktif filtre denebilir) yükseltip okuyorsunuz. Mikrodenetleyici ile sürerseniz "high impedance" yapmak kolay(girişe şartlayarak) ancak farklı bir sürücüde bu kadar kolay olmayabilir.
Forumda benzer konular konuşuldu, o başlıkları bulursanız çok faydalı olur.

Maxbotix i biliyorum hocam niyetim o seviyelerde birşey çıkarmak.
- Burst sinyalin çıkışına tri-state buffer koyup sinyali oluşturduktan sonra dediğin şekilde High-Z ye geçirebilirim.
-Aktif filtre konusunda ise kesim frekansım ne olacak bandpass mi highpass mi orayı çözemedim.

[ferdem]

Filtre highpass yeterli olabilir, kullanılan opampa göre bir yerden sonra zaten kazanç düşüp bandpass karakter çıkacak. Filtre önemli ama çok da kritik olduğunu düşünmüyorum.
Tek sensörde pulse esnasında alıcıyı izole etmek önemli, eğer iyi izole edemez veya önlemini almazsanız alıcı devre duyarsızlaşıyor ve yansımayı iyi yükseltemiyor. Değişik bir durumdur.
Yakın uzak hedefler için pulse süresini ayarlamak da önemli.

[papsukkal]

Tek sensörde dikkat edilmesi gereken bir konu da pals gönderilme işlemi bittikten sonra mekanik sönümlemenin bitmesini beklemek. Yani diyafram sinyal kesildikten sonra bir süre daha salınım yapıyor. Bu da sanki sinyal alınmış gibi alıcıya sinyal gönderiyor.

[Eren Eraslan]

kesim frekansı 50hz olan Sallen-Key High Pass Filtre tasarladım.
Kullandığım 2 opamp var- LM358 ve LM324
Çıkışta filtrelenmiş sinyali gördüm fakat sinyalin yükseltilememe sebebi
bu 2 opamp'ın RAIL TO RAIL özellikli olmamasından kaynaklı mıdır?
Çünkü eklediğim görselde gelen echo sinyali 10mV peak lerde dolaşıyor.
Opamp'ın yükseltebileceği mininum gerilim parametresi nedir Datasheette bulamadım
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2904-n.pdf

[ferit06]

devre şemanız nasıl bir şey bilmiyorum ama  şuradaki ; http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPseikiHikeisan.htm
Sallen-Key High Pass Filtre transfer fonksiyonu için verilen formulden devre kazancının 1 den küçük olduğu  gözlenebiliyor( s>1 için) Dolayısı ile devrenin sinyal yükseltmemesi normal, filtre öncesi veya çıkışında sinyali yükseltmeniz gerekir.

[Eren Eraslan]

Kullandığım filtre verdiğiniz linktekiydi hocam.

Burda gain (R3 + R4) / R4 olarak hesaplıyor. Alttaki pozitif feedbackli devreyi bir inceleyin.
Burda pasif elemanlar 50hz cut off seçildi.
Gain içinde R3 = 100k , R4 = 1k seçmiştim

Şuan bu sinyali non inverting ile 100 gainde yükseltmeye çalışıyorum ama olmadı sanırım
Ben hala rail to rail opamp kullanmamın şart olup olmadığını öğrenmek istiyorum.

[ferit06]

LM358 için ,

Wide Bandwidth (Unity Gain): 1 MHz verilmiş  buna göre 50KHz için maksimum kazanç (1000/50=) 20 olabilir. sizin devrenizdeki  R3,R4  geribesleme nedeniyle 20 lik kazanç ta elde edilemez. Buna göre kazancı daha yüksek bir opamp kullanmalısınız.

[ferdem]

Şuan bu sinyali non inverting ile 100 gainde yükseltmeye çalışıyorum ama olmadı sanırım
Ben hala rail to rail opamp kullanmamın şart olup olmadığını öğrenmek istiyorum.

Rail to rail şart değil, LM358/324 ile yükseltilmesi lazım, zamanında bu opampları kullanarak yükseltmiştim. Öncelikle filtre olmadan inverting veya non-inverting yükselteç yapıp bakın.