Здравствуйте.

Собрал такую вот схемку. Хочу сразу сказать что устройство работает(китайские парктроники имеют практически такую же схемотехнику). Работа устройства заключается в определении препятствия перед ультразвуковым датчиком. Препятствие есть - светодиод горит, нет препятствия - не горит. Само расстояние до препятствия мерять не требуется. Сам датчик от дешевого китайского парктроника(других просто не достать). До этого разрабатывал и собирал не сложные устройства на микроконтроллерах в которых аналоговая часть была сведена к минимуму. Сейчас впервые столкнулся на практике с ОУ, повышающими генераторами. Я облазил интернет вдоль и поперёк в поисках схем подобных устройств, но там используется отдельно излучатель и приемник и они оба открытого типа, поэтому там не нужны высокие напряжения для излучателя. Мне же нужно было разработать устройство на одном излучателе/приемнике закрытого типа.
В следствии этого прошу высказать свое мнение:
1. О схемотехнике данного устройства, на сколько я правильно разработал аналоговую часть, как ее можно упростить или доработать для более стабильной работы, так как на всем диапазоне измерения наличия припятствия(0,15м - 1,50м) есть "мертвая" зона(0,15м - 0,40м). Может это особенность датчика, недоработка программы в PICe или недоработка схемы?
2. Исследовав работу китайских парктроников, выяснил, что там контроллер в парктронике посылает на датчик импульсы частотой около 40КГц. В то время как, например, в муратовских даташитах на их датчики написано подавать импульс 0,4мс. Если этот вариант более правильный, как тогда переработать под этот вариант схему(думаю что по моей схеме включения датчика я не получу на нем прямоугольный импульс амплитудой 100В и длительностью 0,4мс)?

Вроде бы все. Заранее спасибо.

Наличие "мертвой" зоны это именно особенность датчика, физическое ограничение. Датчик это механический резонатор с определенным временем последействия. Колебания в нем не затухают мгновенно. Поэтому при малом расстоянии до препятствия отраженный импульс накладывается на хвост излучаемого.


40КГц это частота механического резонанса датчика (хотя бывают и более ВЧ датчики). Поэтому возбуждать его нужно именно на этой частоте. При возбуждении подают пачку импульсов из 10-20 периодов. Это и есть те рекомендуемые 0,4мс.

Я немного не точно написал. Препятствие он "видит" на расстоянии от 0,15м до 1,50м, но на расстоянии от 0,25м до 0, 40м не "видит" препятствия, то есть как-будто есть какая-то слепая зона!!! Попробую еще раз осциллографом посмотреть.




Сначала я этому китайскому датчику подавал ровно 40КГц но не получал такой амплитуды колебаний датчика как на парктронике. Но потом оказалось, что парктроник подает ему импульсы с частотой немного большей чем 40КГц!!! Похоже амплитуда его механических колебаний находится в сильной зависимости от частоты напряжения кторое к нему прикладывается.

Baser ответил Вам правильно. 40КГц - стандартная резонансная для импортных излучателей. Но эта цифра имеет разброс и зависит еще от крепления излучателя. Возмите даташиты на излучатели и посмотрите разброс по резонансу.
А "мертвая" зона, скорее всего - это
1. время пока еще не кончился зондирующий импульс (плюс "звон" обусловленный добротностью излучателя)
2. запас - запрет обработки сигнала в приемнике, такой себе предохранитель для помехоустойчивости (это уже мое предположение, иногда приемник вообще запирают принудительно на время передачи).
В Вашей схеме это может быть только программно.
Эту мертвую зону можно уменьшить ( если приемник принудительно не запирают/блокируют на большее время:
- укорачивая длительность одной пачки импульсов.
- уменьшать в пределах разумного механическую добротность системы (имеется ввиду с креплением излучателя. Чем меньше добротность тем быстрее затухают автоколебания.

Конечно, ненагруженный резонатор, добротность высокая ,последовательный и параллельный
резонанс ,все к томуже температурно зависимо , титанат бария понимашь....

В дополнение.
Защитная мертвая зона (имеется ввиду защита от ложного срабатывания) скорее всего вряд ли будет меньше удвоенной длительности одной пачки.
Возмите эту длительность удвойте, по скорости звука в воздухе пересчитайте на расстояние и Вы получите минимальную возможную мертвую зону.
Ее уменьшение возможно только за счет оптимизации сигнала излучения (в это входит и согласование импедансов). Надо добиваться наиболее быстрого затухания автоколебаний излучателя.
Не пробовал на воздухе, но на жидкости осцилографом хорошо видно отраженный сигнал прямо на излучателе.
Я думаю что-то можно увидеть и здесь, конечно осцилограф будет в перегрузе, но полуторную должен спокойно выдержать.

А как этот резонатор нагрузить ?
Датчик-то с автомобильного парктроника - думаю там температурная компенсация уже есть.

И вот еще такой вопросик, если я по схеме R2 отключу от диодов, то на выходе ОУ есть всплески, которые появляются в момент излучения датчиком, как от них избавится? Ведь при отключенном R2 они не должны поступать на вход ОУ.

Для начала среднюю точку R7 R8 нужно заземлить по переменке, через электролит а то все что
на питании усиливается раз в 500 ...

Спасибо, согласен с вами.
Дело в том что я 4 года как закончил КПРЭА и ни разу после этого не сталкивался с разработкой аналоговой техники - многое забылось. Сейчас усиленно читаю "Искусство схемотехники" Хоровица и Хилла - хочу обратно в университет.

Если у кого еще будут замечания, предложения - You are welcome!!!

еще можно посоветовать поставить по 5В какой нибудь хотя бы Пи-фильтр между питанием микроконтроллера и ОУ, причем на каждый ОУ свой фильтр.
Когда-то использовали схему с резонансной цепочкой в обратной связи ОУ. Тогда максимум усиления происходит именно на частоте звона пьезопреобразователя, а все остальные частоты усиливаются гораздо меньше.
И схему возбуждения ПЭП тоже лучше пересмотреть, в этой ветке поднимался такой вопрос не раз.
Ветка в форуме по MURATAвским датчикам

Спасибо всем кто ответил на вопросы. Но у мменя появилось еще несколько. На самом деле данный измеритель расстояния является модулем в устройстве кототрое состоит самого измерителя, GSM-модуля SIM300 и PIC18 который опрашивает измеритель и через GSM-модуль общается с сервером по GPRS. Так вот тут и начинаются проблемы. Во время приема/передачи GSM-модулем на выходе LM358 появляются очень сильные помехи. Уже неделю не могу от них избавиться. Из моих попыток решить проблему и исследований причин помех пришел к следующим выводам:

1. На выходе стабилизатора 8В от которого питается первичка повышающего трансформатора замечаются небольшие кратковременные проседания напряжения во время приема/передачи GSM-модулем. Могут ли они через согласующий трансформатор наводить ненужные сигналы на входе ОУ которые затем усиливаются самим ОУ? Если да, то как с этим бороться?

2. Может ли к таким помехам привести кратковременные проседания питания самого ОУ? Если да, то как с этим бороться. Пробовал по питанию ОУ ставить П-фильтр на дросселе и конденсаторах - эффекта не дало.

3. Самое для меня убийственное. Провел следующий эксперимент. Отключил GSM-модуль(вытащил его из разъема), включил схему, поднес свой мобильный телефон в режиме разговора к плате - такой же результат!!!


Устройство пока собрано на макетной плате, к GSM-модулю антенка подсоединена на коротком экранированном кабеле(антенка и кабель покупные - не самопал).
Исходя из этого что нужно принять: правильную разводку платы(у меня макетка), экранирование всей платы или только области с ОУ, экранирование всего устройства(железная коробка из которой торчит GSM-антенна), усовершенствование цепей питания????

С нетерпением жду ответов - зарание всем спасибо!!!

На всякий случай еще материал по ультразвуковым датчикам:
http://www.maxbotix.com/Performance_Data.html
В даташитах есть реальные схемы.

подача одиночного короткого импульса такой же типовой режим как и пачка

у датчика есть 2 параметра - пробивное напряжение и средняя мощность

многие схемы построены на разряде на датчик ёмкости заряженной до высокого до 1000 вольт напряжения

преимущество такого использования - короткий ударный импульс и малое время затягивания импульса тем более не нужен трансформатор который ещё вносит затягивание