Idee war es , sich in absoluter Dunkelheit bewegen zu können ohne irgend wo gegen zu laufen.
Also war der Gedanke einen Entfernungsmesser mit Hilfe von Ultraschallwellen zu basteln der in Abhängigkeit der Entfernung
zu einem Gegenstand die Blinkfrequenz einer Led und auch den Intervall eines Piezo ändert.
Dazu besorgte ich mir ein Ultraschallmodul (HC-SR04 ) auf dem Sender und Empfänger schon vorhanden und die Signale auch
schon verarbeitet werden.
Dieses Modul muss nur noch mit einer Betriebspannung von 5 Volt und natürlich Masse (GND) versorgt werden.
Weiter existiert an diesem Modul noch ein Eingang womit das Senden eines 40KHz Ultraschallsignal ausgelöst wird indem dieser
Eingang für minimal 10 Mikrosekunden auf TTL Pegel High gelegt wird also auf 5 Volt.
Weiter existiert ein Ausgang an dem ein Signal dessen Pulsweite in Abhängigkeit des Zeitunterschiedes zwischen gesendeten und
empfangen Signal variiert wird ausgegeben wird.
Nach anlegen eines
Signal von mindestens 10 Mikrosekunden länge am "Trigger"Eingangsendet das Modul nach ca. 420 Mikrosekunden , ein 40 KHz Ultraschall Signal am Piezo
(Sender) aus.
Bild 1
Das obere Signal zeigt das ca. 10 Mikrosekunden
anliegenden Trigger Signal.Das untere Signal zeigt den Schallpegel am Piezo (Sender) der mit einer
Verzögerung von ca. 420 Mikrosekunden austritt.
Bild 2
Im Signal-Schema
(Bild 3 ) erkennt man ab der Bezeichnung A das
Triggersignal welches für 10 us ansteht,ab der Bezeichnung B erkennt man das Signal als
Rückantwort welches immer zur gleichen Zeit im Verhältnis zu A zurück kommt.
Bezeichnung C zeigt das Ende des zurück kommenden Signals was sich im Verhältnis
zur Position B je nach Entfernung stetig ändert.
Mit dem Befehl Pulsein misst der Atmega automatisch die Zeit des am Pin anliegenden Signals und zwar von einer Flanke
zur nächsten Flanke .
Dem Befehl "Pulsein" muss man mit Parameter versehen und zwar mit der Angabe des zu erfassenden Pin- Eingang,
und ob der Impuls bei aufsteigender oder absteigende Flanke gemessen werden soll.
Die Form kann folgendermaßen aussehen:
Pulsein PIND,5,1
"PIND" gibt dabei den Port "D" an
"5" gibt die PIN Nummer an
"1" gibt an das die Messung an der nächsten aufsteigende Flanke beginnen soll, und an der dann nächsten abfallende Flanke enden soll.
In dem hier vorliegenden Fall wäre das im (Bild 3) von Punkt B bis C.
Der Messwert selber wird in einem internen 16 BIT Zähler verarbeitet der unabhängig vom eigentlichen Programm zählt.
Damit bekommen wir einen Wert zwischen 0 und 65535.
Dieser Wert muss dann noch umgerechnet werden in einen Wert der einhergeht mit der Schallgeschwindigkeit und wer es dann ganz genau haben möchte
kann noch die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit in den Messwert einbeziehen.
Folgende Werte
erhalte ich bei einen ersten Versuch
| gemessener Abstand in mm |
Angezeigter Wert |
Wert/mm |
Berechnen |
| 25 |
8 |
3,5 |
8 mal 3,5=28 |
| 50 |
14 |
||
| 100 |
29 |
||
| 200 |
67 |
3,35 |
|
| 300 |
93 |
3,1 |
|
| 500 |
152 |
3,04 |
Dabei stellt sich mir als erstes die Frage , was für ein Ton ist das, also in welcher Frequenz ist der Ton für uns zu hören?
Also hab ich mir die Mühe gemacht und einen solchen Ton aus ein U-Boot Film extrahiert um dann seine Frequenz zu messen.
Dabei stellte ich fest das der hörbare Ton einen Sinus von etwa 500 bis 1400 Herz hat.
das Kieselsteine gegen das U-Boot geschleudert wurde.
So zumindest die Erinnerung eines schon verstorbenen U-Boot Kapitän, dies passierte in etwa alle 30 Sekunden.
Also kurzer Abstand schnelle Tonfolge, großer Abstand langsame Tonfolge.
Also wird zuerst eine ca 500 Hz Ton erzeugt.
- Wenn es sich beim Echolot um Ultraschallwellen handelt , wie so kann man dieses Ping im U Boot hören ?
- Und wenn man es hört , hört man es rein real oder über Empfängerschaltungen
| Medium |
Geschwindigkeit |
| Luft |
330 m /s |
| Wasser |
150 m/s |
| Stahl |
ca. 6000 m/s |
Der Test wurde mit Kaffe und Wasser ausgeführt und liefert hervorragende Ergebnisse.