|
     |
Ultrazvukový detektor přiblíženíNásledující konstrukce představuje jednoduchý ultrazvukový detektor přiblížení s možností nastavení detekované vzdálenosti v rozsahu zhruba 30cm až 3m.Princip měření vzdálenosti je založen na měření doby návratu vyslané ultrazvukové vlny odražené od libovolného předmětu, stejně jako u všech podobných zapojení. Díky použití mikrokontroléru PIC firmy Microchip a jeho integrovaných hardwarových funkcí bylo možné konstrukci maximálně zjednodušit a umístit ji i na destičku s plochou menší než 10cm2.
Schéma zapojení:
Základem zapojení je již zmíněný, naprogramovaný mikrokontrolér PIC12F675 (IO2). Pro možnost dalšího ladění a experimentování je k dispozici i programovací konektor ICSP (J5), známý z programátorů PRESTO. Obvod svými piny č. 2 a 3 přímo budí piezoelektrický ultrazvukový měnič – vysílač s označením TX1. Fyzicky je měnič buzen vždy 20 takty s frekvencí 40kHz. Odražená vlna je přijímána opět ultrazvukovým měničem – přijímače (RX1), zesílena kvalitním operačním zesilovačem IO1 typu NE5532 a vedena na vstup interního komparátoru mikrokontroléru IO2 (pin č.6). Uvnitř mikrokontroléru je ke komparátoru připojena interní reference, nastavující rozhodovací úroveň. Změnou její hodnoty (registr VRCON) je tak možné velice snadno upravit citlivost obvodu na vstupní signál. Díky použití kvalitního operačního zesilovače na pozici IO1 je nyní citlivost nastavena na nejnižší možnou hodnotu. V případě použití obvodu například typu TL072, se kterým není možné dosáhnout tak vysokého zesílení na požadované frekvenci, je možné jednoduchým přeprogramováním změnit citlivost vstupu mikrokontroléru. Další možností je samozřejmě i využití druhé poloviny OZ, která je nyní nezapojena a na desce s plošnými spoji zablokována. Odporový trimr R6 je veden na vstup interního A/D převodníku, kterým je průběžně snímána jeho aktuální poloha. Ta je následně použita jako rozhodovací úroveň pro měření doby odrazu přijmuté ultrazvukové vlny a softwarově je omezena na rozsah zhruba 30cm až 3m. Minimální měřitelná vzdálenost je přitom omezena především kvůli vzájemnému ovlivňování součástek TX1 a RX1, umístěných vedle sebe na jediné desce s plošnými spoji. V případě zachycení odražené vlny v nastaveném nebo menším intervalu/vzdálenosti je sepnut výstup mikrokontroléru (pin č.7) a následně i výstupní tranzistor T1, umožňující ovládání například relé, bzučáku či libovolného jiného nadřazeného systému. Sepnutí výstupu je indikováno rozsvícením LED D1 a výstup je sepnut trvale po celou dobu detekce překážky v nastavené vzdálenosti. Konstrukce:
Všechny použité součástky jsou klasického provedení podle následujícího seznamu součástek, osazené z jediné strany. Seznam součástek R1,R5,R7,R8,R9 1k R2,R3 100k R4 750k R6 10k trimr PK50 C1,C2,C3,C4 100n D1 LED 3mm T1 BC337 IO1 NE5532 IO2 PIC12F675-I/P IO3 78L05 TX1 UST-40T RX1 UST-40R SMD verze:
Následují opět možné motivy tentokráte oboustranné desky s plošnými spoji včetně rozmístění součástek pro SMD verzi.
Použité součástky jsou typu 0805, přičemž odporový trimr, programovací konektor, LED a samozřejmě ultrazvukové měniče jsou klasického provedení. Seznam součástek R1,R5,R7,R8,R9 1k 0805 R2,R3 100k 0805 R4 750k 0805 R6 10k trimr PK50 C1,C2 100n 0805 C3,C4,C5 1u/35 CB D1 LED 3mm T1 BC817-40 IO1 NE5532 SMD IO2 PIC12F675-I/SN IO3 AS1360-50-T TX1 UST-40T RX1 UST-40R Naprogramování a
oživení: Na následujícím obrázku je nastavení konfiguračních pojistek obvodu.
Po naprogramování mikrokontroléru musí zapojení pracovat na první zapnutí, navíc neobsahuje žádné seřizovací a kalibrační prvky. Pouze je potřeba trimrem R6 nastavit požadovanou vzdálenost detekce v uvedeném rozsahu zhruba 30cm až 3m. Jelikož zapojení neobsahuje měření okolní teploty, není možné zajistit korekci v závislosti na aktuální rychlosti šíření zvuku. Vzhledem k malému rozsahu a nastavení hlídané vzdálenosti zkusmo odporovým trimrem, není však tato vlastnost nijak zvlášť na škodu. V předpokládaném pracovním teplotním rozsahu -20 až +30°C je rozdíl rychlosti šíření zvuku zhruba 30m/s, což u uvedeného zapojení představuje maximální hodnotu odchylky 10%. Pro informaci i možnost dalšího experimentování je na následujícím obrázku uveden záznam vyslaného (CH1) a odraženého signálu (CH2). Vysílaný signál je měřen na pinu č.2 obvodu IO2, kdežto přijímaný signál je měřen na pinu č.6 obvodu IO2.
První přijmutý signál, následovaný ihned za vysíláním, je parazitní přenos mezi vysílačem a přijímačem, způsobený jejich malou vzdáleností na DPS i mechanickým přenosem prostřednictvím této desky. Druhý výraznější příjem je od stropu místnosti a další menší je pravděpodobně výsledkem násobného lomu od zdi. Závěr: Po případném odstínění součástek TX1 a RX1 může být navíc zmenšena minimální detekovaná vzdálenost až na zhruba 2cm (jak bylo i prakticky ověřeno). Odkazy & Download:
Podobné články:
Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací.
Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
Komentáře (30):
|
Vložit odpověď
]
 |
 |
(c) 2000 - 2013 Pandatron.cz - Elektrotechnický magazín ISSN 1803-6007 |
| Napište nám | Vše o Pandatronu | RSS export |