Analog ultraljud Range Finder

När jag började min karriär i kontrollsystemen var jag fascinerad av de många olika sätt som maskiner kunde vara kopplats ihop till miljön de drivas på. Gränslägesbrytare (elektriska och optiska), pulsgivare, matchare, töjningsgivare, termoelement... kontroll system ingenjör hade en lång lista av sensorer att välja mellan. Och listan har vuxit ännu längre följande framgångsrika innovationer i micro bearbetning. Idag är sensorn och konditionering elektronik, och även en mikroprocessor för signalbehandling, integrerade på ett chip. Sensor integration har bidragit till att göra våra system mindre och lätt fördelade över en viss process. Men de har också skyms vad som egentligen pågår innanför den svarta lådan. Som designingenjör njöt jag läsa scheman och ta isär sensorer till räkna ut hur de gjorde vad de gjorde. Jag lärde mig en hel del om hur bullrig och stressande världen utanför är på känslig elektronik, och hur krävande det kan vara att på ett tillförlitligt sätt skilja ut en önskad signal från industriella bakgrund buller.

Vid första anblicken, teorin bakom en avståndsmätare ultraljud verkade intuitivt och det fanns ett antal små och billiga ultraljud givare tillgängliga kommersiellt. Men alla dessa är starkt integrerad mixed signal produkter som skulle ha varit svårt att fullt ut förstå och experimentera med ett oscilloskop och pulse generator. Så jag bestämde mig att designa min egen och se hur ultraljud vågor propagera, reflektera och blanda sig i ett givet utrymme. Mitt mål var att utforma en krets som gick på ett tillförlitligt sätt identifiera ett objekt 1 till 10 fötter från sensor använder digitala styrsignaler från en liten dator som en Raspberry Pi eller Arduino. Intervallspårning analoga ultraljud skulle generera bärare pulsen och upptäcka bärare reflektion. Datorn skulle styra sändaren timing och konvertera bärare reflektion tidsfördröjningen till ett avstånd.

Detta projekt var en rolig övning i enkel analog design med digitala gränssnitt och programmering. För de intresserade att ge ett sådant här projekt ett försök har jag inkluderat en mycket detaljerad församlingen handbok, massor av bilder, teori, reservdelslista, programvara, och komplett schema.