logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jak zaprojektować przełącznik i generator do czujnika odległości na FPGA?

smajster 19 Mar 2008 14:28 5771 8
REKLAMA
  • #1 4927522
    smajster
    Poziom 10  
    Posty: 13
    Witam,

    Mam do zrobienia ultradźwiękowy czujnik odległości oparty na FPGA. Póki co jestem w trakcie projektowania części analogowej i do niej mam parę pytań. Schemat blokowy tej części zawarty jest w załączniku.

    Przetwornik ultradźwiękowy jest połączony z częścią działającą jako odbiornik lub też z częścią działającą jak nadajnik za pomocą przełącznika sterowanego przez FPGA(czyli sygnał cyfrowy).

    - jak uzyskać taki przełącznik żeby część cyfrowa mogła sterować analogowym sygnałem wypływającym albo wpływającym do przetwornika ultradźwiękowego?

    W nadajniku umieściłem generator sinusoidalny sterowany również za pomocą FPGA( sygnał cyfrowy).

    -Jak uzyskać taki generator? Sterowanie polega na tym że generator albo generuje 40kHzowy sygnał albo nie.

    W odbiorniku znajduje się prostownik , a za nim komparator z wyjściem cyfrowym(czyli np. LM339). Prostownik jest dlatego że sygnał idący z przetwornika będzie sinusoidą , a należy go porównać ze stałym napięciem odniesienia. Stałe napięcie odniesienia ma być regulowane (np. przez potencjometr ) aby móc regulować czułość odbiornika. Następnie sygnał cyfrowy ,stwierdzający albo nie stwierdzający odebranie sygnału wysyłany jest na układ FPGA.

    -Tutaj pytanie jest już ogólne, czy zamysł jest dobry?

    Jest to mój pierwszy projekt tego typu, także zawiera prawdopodobnie jakieś trywialne błędy , za które z góry wielkie sorki.

    Z góry dzięki za wszelką pomoc,
    Pozdrawiam
    Załączniki:
    • Jak zaprojektować przełącznik i generator do czujnika odległości na FPGA? schemat blokowy.JPG (26.38 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • REKLAMA
  • #2 4927811
    joy_pl
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 3342
    Pomógł: 170
    Ocena: 225
    Według mnie takie cos nie będzie działać (niema tak szybkich przełączników).
    Zresztą taki pomiar powinien być ciągły… czyli nadajnik nadaje cały czas (albo impulsowo co jakiś czas) a odbiornik go cały czas odbiera i (mikrokontroler) porównuje…


    Reasumując powinieneś dać osobno przetwornik, który nadaje i osobno przetwornik, który odbiera…
  • REKLAMA
  • #3 4927916
    smajster
    Poziom 10  
    Posty: 13
    Może się mylę , ale czy taki przełącznik to nie jest jakaś prosta konstrukcja tranzystorowa? A co za tym idzie w porównaniu z czasem czekania na odbicie fali akustycznej(340m/s czyli 10cm pokonuje w około 0,3 ms), czas przełączania powinien być stosunkowo krótki.

    Apropos ciągłości , rzecz jasna czujnik będzie pracował w sposób ciągły, tak jak mówisz wysyłając impulsy zaraz po tym jak odbierze najszybszą odpowiedź na ostatni impuls.
  • #4 4927968
    joy_pl
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 3342
    Pomógł: 170
    Ocena: 225
    Teoretycznie może by szybkościowo się wyrobił (teoretycznie!!).
    Ale w praktyce stosuje się dwa przetworniki.
    Szczerze mówiąc nie widziałem nawet próby zrobienia czegoś takiego...



    Ps. szybkość dźwięku zależy też ściśle od warunków atmosferycznych...(tj. temperatury ciśnienia, wilgotności) więc pomiar będzie tylko przybliżony...
  • REKLAMA
  • #5 4928366
    smajster
    Poziom 10  
    Posty: 13
    ok, ale abstrahując od tego czy w takiej formie to zadziała czy nie, ale raczej powinno zadziałać. To jakby ktos mógł odpowiedzieć na resztę zadanych pytań, zakładając że przełacznik wyrobi z przełączaniem.
  • Pomocny post
    #6 4928418
    Rasel
    Poziom 22  
    Posty: 352
    Pomógł: 51
    Ocena: 50
    1. Użyj dwóch przetworników: nadajnika i odbiornika.
    2. Sygnał 40 kHz do nadajnika możesz wytworzyć jako prostokątny w układzie FPGA. Jeżeli chcesz z niego zrobić sinus, to użyj filtru dolnoprzepustowego. Ale nadajnik możesz zasilać sygnałem prostokątnym.
    3. W FPGA masz na pewno układ mierzący czas - dobierz tak częstotliwość kwarcu, aby z podziału uzyskać 40kHz o wypełnieniu 1:1.
    4. Jaki ma być zakres mierzonych odległości? Przygotuj się na ewentualną konieczność automatycznej regulacji wzmocnienia wzmacniacza zależnej od zasięgu.
    5. Napięcie odniesienia regulowane potencjometrem na wejściu komparatora można zastąpić uśrednionym napięciem wejściowym (po prostowniku).
    6. Lepiej nie nadawać kolejnego impulsu bezpośrednio po odbiorze pierwszego echa - należy zaczekać przez czas dłuższy niż czas oczekiwania na echo z max. zasięgu.

    pozdrawiam
    Rasel
  • #7 5015585
    smajster
    Poziom 10  
    Posty: 13
    narysowałem w protelu99SE schemat układu odbiornika i nadajnika, jednak nie chce mi prawidlowo działać. Jakby ktoś mógł rzucić okiem i powiedzieć gdzie jest błąd. Układ nadajnika działa prawidłowo , problemy są przy odbiorniku, dlatego że układ prostujący i całkujący prawidłowo nie działają. Tylko wstępny wzmacniacz spełnia swoją rolę. Zamieszczam poniżej schemat i wykresy z protela.


    Z góry dzięki za odpowiedź,
    Pozdrawiam
    Załączniki:
    • Jak zaprojektować przełącznik i generator do czujnika odległości na FPGA? wykresy.jpg (456.93 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Jak zaprojektować przełącznik i generator do czujnika odległości na FPGA? Protel Schematic.jpg (278.79 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #8 5169997
    FastProject
    Poziom 28  
    Posty: 1974
    Pomógł: 64
    Ocena: 194
    Z chęcią bym zajrzał do tego co wyrysowałeś-też teraz robie miernik odległości(na uP AVR) ALE ZA CO TE PUNKTY.Chyba nie chcesz żebyśmy sobie pomogli...
  • REKLAMA
  • #9 5170390
    mcgyver26
    Poziom 16  
    Posty: 250
    Pomógł: 14
    Ocena: 13
    niechciał bym sie wtrącać w temat ale chciałbym sie dowiedzieć czy schemat (blokowy) ktury narysowałem ma jakiś sens?
    Jak zaprojektować przełącznik i generator do czujnika odległości na FPGA?
    sygnał z nadajnika wyzwalał by gen.który by zliczał od zera wzwyż,a gdy odbiornik odebrał by sygnał to wystawiał by impuls prost. i resetował licznik. Działało to by sie mniejwięcej tak jak w np.zegarkach gdzie wszystkie segmenty są łączone równolegle a wskaźniki osobno są załańczane i przy dużej częst. sie tego niewidzi (widać poprawną godzine) i w ten sposób licznik by zliczał w góre a odległość przedmiotu ma duże znaczenie bo im dalej jest przedmiot to rzadziej byłby resetowany licznik i odwrotnie.W ten sposób otrzymało by sie wynik odległości.Czy to by ''zdało egzamin'' i by działało???prosze o odpowiedz i przepraszam za rysunek bo rysowałem sybko w paincie, ale nie miałem czasu.

Podsumowanie tematu

✨ Dyskusja dotyczy projektowania układu ultradźwiękowego czujnika odległości opartego na FPGA, ze szczególnym uwzględnieniem problemu sterowania przełącznikiem analogowym między nadajnikiem a odbiornikiem oraz generatorem sygnału 40 kHz. Wskazano, że praktycznie stosuje się dwa oddzielne przetworniki – nadajnik i odbiornik – zamiast przełączania jednego przetwornika, ze względu na ograniczenia szybkości przełączników analogowych. Sygnał 40 kHz można generować w FPGA jako sygnał prostokątny o wypełnieniu 50%, a w razie potrzeby wygładzić go filtrem dolnoprzepustowym, choć nadajnik może być zasilany sygnałem prostokątnym. Zaleca się synchronizację impulsów nadawczych z czasem oczekiwania na echo z maksymalnego zasięgu, aby uniknąć nakładania się sygnałów. W odbiorniku stosuje się prostownik i komparator (np. LM339) do detekcji sygnału sinusoidalnego, a napięcie odniesienia komparatora można zastąpić uśrednionym napięciem po prostowniku. Poruszono także kwestie automatycznej regulacji wzmocnienia wzmacniacza w zależności od odległości. Autor przedstawił schematy układu w Protel99SE, zgłaszając problemy z działaniem części odbiorczej, zwłaszcza prostownika i układu całkującego. W dyskusji pojawiły się także propozycje alternatywnych metod pomiaru odległości, m.in. wykorzystanie licznika resetowanego przez sygnał odbiorczy. Podkreślono wpływ warunków atmosferycznych na prędkość dźwięku i dokładność pomiaru.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA