wersja mobilna | kontakt z nami

Radar ultradźwiękowy

Numer: Sierpień/2016

Prezentowane urządzenie to radar wykorzystujący fale ultradźwiękowe. Reaguje, gdy w jego zasięgu pojawi się obiekt wykonany z dowolnego materiału odbijającego dźwięki. Wyróżnia się tym, że współpracuje z czujnikami ultradźwiękowymi stosowanymi w motoryzacji, do systemów wspomagających parkowanie. Czujniki te są estetyczne, hermetyczne i łatwe w montażu, dzięki czemu urządzenie znajdzie wiele zastosowań. Rekomendacje: czujnik przyda się do wielu zastosowań np. systemów alarmowych, czujników odległości, systemów parkowania itp.

Pobierz PDFMateriały dodatkowe

Urządzenie okresowo emituje krótki ciąg impulsów o częstotliwości 40 kHz. Taka fala dźwiękowa rozchodzi się w powietrzu z prędkością ok 340 m/s i jeśli na swojej drodze trafi na przeszkodę o odpowiednich właściwościach, to część fali odbije się, a pewna jej porcja podąży także w kierunku, z którego przybyła. Po emisji fali urządzenie „nasłuchuje” i jeśli znajdzie odpowiednio silny sygnał będący echem wysłanej fali, to uznaje, że w zasięgu znajduje się jakiś obiekt. Możliwe jest ustawienie maksymalnego czasu oczekiwania na echo fali a więc także zasięgu działania. Na wykrycie obiektu urządzenie reaguje załączeniem przekaźnika na pewien regulowany czas.

Taki radar najlepiej reaguje na obiekty o twardej, płaskiej powierzchni dobrze odbijającej dźwięki. Radzi sobie także z wykrywaniem obiektów o gorszych właściwościach np. ludzka dłoń. Obiekty o porowatej, miękkiej powierzchni muszą mieć nieco większe wymiary, aby zostały wykryte.

Budowa

schSchemat ideowy radaru ultradźwiękowego pokazano na rysunku 1. Tor nadawczy i odbiorczy są oddzielone, a urządzenie działa z dwoma czujnikami. Pierwszy prototyp działał z jednym czujnikiem, który pełnił funkcję nadawczo-odbiorczą, jednak takie rozwiązanie ograniczało dolną granicę zasięgu do około 30…40 cm. Radar po prostu nie wykrywał bliżej ustawionych obiektów.

W torze nadawczym zastosowano podwójny driver tranzystorów MOSFET – układ MC33152. Tranzystory MOSFET w obwodzie bramki mają dużą pojemność (do kilku nF), więc układ sterujący taką bramką musi zapewnić jak najszybsze ładowanie/rozładowanie tej pojemności, a to wymusza zapewnienie dużej stromości zboczy sygnału oraz dużych prądów przełączania (nawet do kilku A). Dzięki tym cechom driver doskonale nadaje się do sterowania przetwornikiem piezoelektrycznym, który znajduje się w ultradźwiękowym czujniku samochodowym. Ponadto, driver konwertuje amplitudę sygnałów sterujących z 5 V do 12 V, a dzięki dwóm identycznym torom jest możliwe sterowanie przetwornika w sposób mostkowy. Te rozwiązania zapewniają emisję odpowiednio silnej fali ultradźwiękowej.

W torze odbiorczym znajduje się kilka bloków formujących odebrany sygnał. Pierwszy to ogranicznik amplitudy (D2 i D3), przedwzmacniacz (IC4A), filtr aktywny (IC4B) i na końcu prostownik (D4, D5). W przeciwieństwie do przetworników ultradźwiękowych „z siatką”, popularnych np. wśród modułów dla Arduino, czujniki stosowane w motoryzacji dają dużo słabszy sygnał, dlatego tor odbiorczy jest tak rozbudowany. Na wyjściu pojawia się impuls (fala) o amplitudzie kilku woltów w chwili nadawania w torze nadawczym oraz niewielki impuls o amplitudzie poniżej wolta w momencie odebrania odbitego echa. Sygnał trafia do przetwornika A/C wbudowanego w mikrokontroler, a wtedy program sterujący wyszukuje impuls (falę) o odpowiedniej szybkości narastania.

Pozostałe elementy urządzenia można podzielić na blok zasilania (IC1, C2), blok wykonawczy (T2, REL1), oraz blok sterujący z mikrokontrolerem IC3 i programem zawartym w jego pamięci.

Montaż i uruchomienie

pcbPłytka urządzenia została zaprojektowana do montażu przewlekanego. Komponenty należy montować zgodnie z ogólnymi zasadami – jej schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Zasilanie należy dołączyć do zacisków POW_AC (napięcie zmienne) lub POW_DC (napięcie stałe, zacisk „V” – plus, zacisk „G” – minus). Zaciski OUT_NO oraz OUT_NC to wyprowadzenia styków przekaźnika normalnie otwartych i normalnie zwartych. To złącza TX należy dołączyć jeden przetwornik ultradźwiękowy, który będzie pełnił funkcję nadajnika, a do złącza RX drugi przetwornik ultradźwiękowy, który będzie odbiornikiem. W przypadku odbiornika warto zachować polaryzację. Oplot przewodu to minus przetwornika – należy go dołączyć do zacisku oznaczonego „G”. Każdy czujnik samochodowy może pracować jako nadajnik lub odbiornik. Oba czujniki muszą być skierowane w tę sama stronę i ustawione w tej samej płaszczyźnie.

Na płytce znajdują się trzy potencjometry miniaturowe. Potencjometr „REG” służy do regulowania wzmocnienia toru odbiorczego, czyli w efekcie – czułości urządzenia. Podczas uruchamiania należy ustawić go w położeniu środkowym. Ustawienie zbyt dużego wzmocnienia spowoduje wzbudzenie toru odbiorczego i w efekcie brak reakcji urządzenia. Potencjometr „TIME” służy do regulowania czasu załączania wyjścia, A „RANGE” do regulacji zasięgu działania. Dioda LED D7 miga co jakiś czas sygnalizując aktywność urządzenia oraz po każdym wykryciu obiektu. Dioda D8 odzwierciedla stan wyjścia. Jeśli dioda świeci, to przekaźnik jest załączony i zwarte są styki OUT_NO.

KS

Pozostałe artykuły

Modułowy odbiornik nasłuchowy na pasma 40 i 80 m "Dosia" (1)

Numer: Wrzesień/2017

Jesień i zima są okresem zwiększonej aktywności konstruktorów-radioamatorów. Opisany w artykule modułowy odbiornik nasłuchowy, odpowiadający na te właśnie zapotrzebowania, jest konstrukcją rozwojową, tworzącą niepowtarzalną okazję zarówno do tego, by poznać różne techniki przetwarzania sygnałów (nie tylko radiowych), jak i skonstruować własne urządzenie odbiorcze. Projekt został pomyślany tak, by jego poszczególne moduły ...

Licznik czasu pracy wyzwalany za pomocą przepływu prądu

Numer: Wrzesień/2016

W ?Elektronice Praktycznej? 12/2015 był opublikowany projekt miniaturowego licznika czasu pracy, który można wmontować w nadzorowane urządzenie. Prezentowany projekt jest rozszerzeniem tamtej idei o możliwość odmierzania czasu, gdy pobór prądu przez urządzenie przekroczy ustaloną wartość. Rekomendacje: licznik może przydać się np. służbom utrzymania ruchu do planowania remontów maszyn i urządzeń.

Licznik błysków, czyli tworzenie unikatowych fotografii

Numer: Wrzesień/2016

Tworzenie rozmaitych efektów na zdjęciach jest tak stare, jak sama fotografia. Na przestrzeni lat technika zmieniała się, lecz niektóre triki pozostały. Opisane w tym artykule urządzenie pozwala otworzyć migawkę aparatu na ustalony czas lub na określoną liczbę wyzwoleń lampy błyskowej. Rekomendacje: urządzenie przyda się tym bardziej ambitnym pasjonatom fotografowania, którzy wolą naturalne efekty od tych tworzonych za pomocą edytorów ...

Komputer samochodowy Mee 2.0 (3)

Numer: Wrzesień/2016

Nasz komputer jest już zbudowany i dołączony do instalacji samochodu. Najwyższy czas na zapoznanie się z jego walorami użytkowymi oraz obsługą. Zaprezentujemy również funkcjonalność menu użytkownika oraz sposób prawidłowego skonfigurowania urządzenia.

Przełącznik z interfejsem Bluetooth

Numer: Wrzesień/2016

W artykule opisano zdalnie sterowany przełącznik z dwoma przekaźnikami. Ponieważ do sterowania użyto interfejsu Bluetooth, przełącznikiem można sterować za pośrednictwem komputera, tabletu lub smartfona. Komendy sterujące włączeniem i wyłączeniem przekaźników mają format tekstowy. Do obsługi przełącznika napisano specjalną androidową aplikację, jednak do wysyłania komend można wykorzystać dowolny program terminalu. Każdy ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Październik 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym