Как измерить мощность ультразвукового преобразователя?

Есть три основных аспекта работы с ультразвуковыми измерениями:

1. Генерация тона на резонансной частоте преобразователя
2. Прием тона через полосовой фильтр на резонансной частоте вашего преобразователя
3. Измерение времени между отправкой тона и приемом эха.

Схема, которую вы там нашли, слишком упрощена и не делает всего, что вам нужно. Вы должны генерировать тон на нужной частоте с помощью Arduino (почти это возможно при ручной настройке модуля PWM), и он может принимать и усиливать звук через преобразователь. Чего он не делает, так это фильтрует ввод, чтобы изолировать тон от любого фонового шума. Он просто принимает и усиливает что-либо. Да, резонанс преобразователя обеспечивает некоторую фильтрацию, но сам по себе он не очень хорош.

Также шоу усилителя является просто заполнителем. Для его работы требуется гораздо больше схем.

И тогда вы должны измерить время.

В общем, работы много. Слишком много работы для новичка. Вам было бы намного лучше использовать модуль ультразвукового датчика, который сделает всю тяжелую работу за вас. Я не могу рекомендовать модуль, так как вы не говорите, какой диапазон вы хотите достичь.

В зависимости от того, ПОЧЕМУ вы это делаете, я могу посоветовать совершенно другой подход, например, ультразвуковой датчик SRF05.

Вы пульсируете на спусковом крючке. Выходной бит становится высоким, а затем снова становится низким, когда возвращается эхо. Если вы стробируете счетчик с выходным контактом, конечный счет пропорционален расстоянию до обнаруженного объекта.

4 доллара США очень хорошо потрачены.

Если вы не хотите полагаться на сенсорные модули, как предлагали Скотт Сейдман и Манженко, а хотите простую в сборке электронную схему, я бы порекомендовал взглянуть на TDC1000 от Texas Instruments ¹ . TDC1000 представляет собой встроенный интерфейс ультразвукового датчика. Он поддерживает до 2 ультразвуковых преобразователей и выполняет большую часть работы за вас:

• Он генерирует сигналы для преобразователя. Вы можете указать количество импульсов, установить делитель частоты в соответствии с резонансной частотой вашего преобразователя и даже указать демпфирование в конце выходных импульсов, чтобы улучшить слепой диапазон преобразователя.
• Для усиления эхо-сигнала включены LNA (малошумящий усилитель) и PGA (усилитель с программируемым коэффициентом усиления) с общим усилением до 41 дБ. Вы также можете добавить внешние фильтры для подавления шума.
• Пороговый детектор, который поддерживает различные режимы измерения, включен для генерации выходного сигнала при обнаружении эха.
• Существует даже интерфейс датчика температуры для датчиков PT1000/PT500, поскольку скорость звука сильно зависит от температуры.

Если вы используете TDC1000, вам понадобится только Arduino для настройки TDC1000 и измерения времени между пусковым импульсом и остановочным импульсом. Это, наверное, намного проще и точнее, чем собирать всю схему усилителя самостоятельно. Техническое описание очень подробное, что упрощает его использование. При цене около 5,00 долларов чип не очень дорог и, вероятно, подойдет для домашнего использования.

--

¹ Я знаю, что этот ответ может звучать как реклама, но на данный момент (август 2015 г.) Texas Instruments является единственным производителем, у которого есть такой чип, и он может очень помочь ОП, поскольку упрощает конструкцию ультразвукового датчика. . Если есть аналогичные чипы от других производителей, напишите мне, чтобы я мог включить это в свой ответ и сделать его менее зависимым от производителя.