ultimo aggiornamento 25 aprile 2012


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Il progetto del sensore mostrato in queste pagine è stato pubblicato sul numero di Luglio/Agosto della famosa rivista ELEKTOR e l'autore è B. Broussas.
Il sensore in questione può essere utilizzato per rivelatore è ostacolo, ed utilizza gli ultrasuoni.
In questo caso caso il sensore indicherà solamente la presenza o l'assenza di ostacoli, non misurando la distanza a cui si trovano. Quindi qui stiamo suggerendo un approccio originale che consente di ridurre il circuito necessario per una manciata di componenti economici ed ordinari.
La soluzione si basa sull'effetto LARSEN, questo effetto, appare come un stridio più o meno violento e si verifica quando un microfono capta un suono emesso dagli altoparlanti che sono collegati ad essa tramite un amplificatore. Con la retroazione del segnale di uscita dal diffusore all'ingresso del microfono, si crea un oscillazione acustica. Il sensore qui mostrato funziona sullo stesso principio, eccetto che il microfono è un ricevitore a ultrasuoni, mentre il diffusore è un emettitore ad ultrasuoni. Essi sono collegati solo da un amplificatore molto facilmente costruito ordinaria. il feedback dall'uscita all'ingresso si verifica solo quando il fascio di ultrasuoni viene riflessa dall'ostacolo che stiamo cercando di rilevare.

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Come mostra lo schema RXUS è il ricevitore ed è collegato all'ingresso di un amplificatore ad alto guadagno formato dai transistori T1 e T2 NPN tipo BC548. Poiché il loro guadagno è molto elevato, può essere ridotta se necessario, mediante il trimmer  P1 per evitare che entri in auto oscillazione anche in assenza di un ostacolo.
L'uscita di questo amplificatore è collegato all'emettitore di ultrasuoni TXUS , in questo modo si può avere  un'auto oscillazione per effetto di retroazione.
Quando questo avviene, cioè quando un ostacolo è abbastanza vicino ai trasduttori di ultrasuoni, si crea un'onda pseudo sinusoidale alla loro frequenza di risonanza di 40 kHz che viene a trovarsi all'uscita dell'amplificatore, ossia ai capi del trasduttore di trasmissione.
Questo segnale viene rettificato da D1 e D2 e filtrata da C3 e, se la sua ampiezza è sufficientemente elevata, si produce una corrente che attraversando la resistenza R6 in grado di portare in conduzione il transistor T3 in misura maggiore o minore.
A seconda della natura e la distanza dell'ostacolo, questo processo non necessariamente avviene secondo un modo on/off, e quindi il livello disponibile presso collettore T3 può essere di livello indefinito, per questo motivo il segnale viene convertirlo in un segnale logico degno di questo nome attraverso gli invertitori CMOS Schmitt contenuti all'interno di un integrato 74HC14
Quindi, in presenza di un ostacolo, S1 si porta a livello alto e S2 a livello basso.  L'alimentazione può essere compresa tra i 5 e 12 V.
Il guadagno, e quindi la sensibilità di rilevamento del circuito, non varia molto con la tensione di alimentazione, ma in tutti i casi P1 consente di ottenere un livello soddisfacente.
Sebbene sia molto semplice, in buone condizioni il circuito è in grado di rilevare un ostacolo normalmente riflettente agli ultrasuoni fino a circa 5 o 6 cm di distanza.
Se è necessaria una distanza inferiore, è sufficiente ridurre il guadagno regolando P1.


Per maggiori informazioni

 

Elenco componenti

C1

22nF

C2

560pF

C3

470nF

C4

100μF elettrolitico verticale

C5

10nF poliestere

D3

Led rosso

R1

470k Ω ¼ W

R2

4,7 kΩ ¼ W

R3

330 Ω ¼ W

R4

2,2 kΩ ¼ W

R5

470 kΩ ¼ W

R6

220 kΩ ¼ W

R7

10 kΩ ¼ W

 R8

1 kΩ ¼ W

P1

Trimmer 1kΩ

D1, D2

Diodo 1N4148

TR1,TR2, TR3

BC548

IC1

74HC14N + zoccolo 7+7

RX

Capsula ricevente ultrasuoni

TX

Capsula trasmittente ultrasuoni

RXUS, TXUS

Connettore 2 pin

X1

Pin strip 1x4-90°

 


Circuito formato EAGLE

Transistor  BC548 (NPN Switching and Applications)
Piedinatura Datasheet Foto del transistor (contenitore plastico)

SN74HC14 HEX SCHMITT-TRIGGER INVERTERS
Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

Diodo 1N4148 FAST SWITCHING DIODE
Piedinatura Datasheet Foto

Capsula ricevente ultrasuoni 5340-RX40

- Frequenza di lavoro: 40 kHz;
- Massima tensione di lavoro: 20 Vrms;
- Temperatura operativa: 20°C to +85°C;
- Portata: da 0,2 a 6 metri;
- Sensibilità: -67 dB min;
- Pressione sonora: 112 dB min;

  Datasheet Foto

Capsula ricevente ultrasuoni 5340-TX40

- Frequenza di lavoro: 40 kHz;
- Massima tensione di lavoro: 20 Vrms;
- Temperatura operativa: 20°C to +85°C;
- Portata: da 0,2 a 6 metri;
- Sensibilità: -67 dB min;
- Pressione sonora: 112 dB min;

  Datasheet Foto

 

Elenco revisioni
25/04/2012 Aggiornato pagina
28/09/2007 Emissione preliminare