Ultraschall-Entfernungsmesser

Das Gerät besteht aus mehreren Modulen, die teilweise Nachbauten der ABC-Serie und teilweise Nachbauten von Geräten aus dem EE2016 sind.

Die Funktion ist recht einfach. Das Gerät besteht aus einem asymmetrisch getakteten astabilen Multivibrator (zweimal BC548), in dessen längerer Einschaltphase der Ultraschall-Sender über einen Emitterfolger aktiviert wird. An dessen Ultraschall-Sensor wird die Sendefrequenz abgenommen, die in das Counter-Modul (Nachbau aus ABC-6108, teilt am Ausgang A2 das Eingangssignal durch 4) und dann in das Anzeige-Modul geleitet wird. Der Ultraschall-Empfänger steuert einen TL081-Operationsverstärker an, der an den Clock-Inhibit-Eingang des Anzeige-Moduls angeschlossen ist und damit weitere Zählimpulse verhindert, sobald das reflektierte Ultraschall-Signal empfangen wurde. Die kurze gegentaktige Einschaltphase des astabilen Multivibrators wird als Reset für das Anzeige-Modul genutzt.

Einmal eingeschaltet, zeigt das Zählermodul eine Zahl, die mit größerer Entfernung eines Objekts von den Ultraschall-Modulen zunimmt. Die LED im Gehäuse zeigt an, ob das reflektierte Signal empfangen wurde und kann zur Ausrichtung benutzt werden.

Zum Hintergrund: Schall bewegt sich mit etwa 343 m/s. Ein Meter wird also in einer Zeit von 1/343 Sekunde zurückgelegt. Aufgrund des Aufbaus wird jede gemessene Entfernung doppelt zurückgelegt, vom Sender zum Objekt und wieder zurück. Der Sender arbeitet mit 40 kHz. Bis das von einem Objekt in 50cm Entfernung reflektierte Ultraschallsignal wieder beim Empfänger eintrifft, sind 116 Takte vergangen. Damit das Signal auf der 100er-Skala des Anzeigemoduls angezeigt werden kann, wird es noch einmal durch 4 geteilt. Ein Objekt in 50cm Entfernung sollte also den Wert 29 anzeigen. Tatsächlich wird jedoch ein Wert 33 angezeigt, was darauf hindeutet, dass das Ultraschallsignal nicht gleich beim ersten Takt sicher empfangen wird. Das Prinzip der Ultraschallmessung wird jedoch auch durch die relative Anzeige verdeutlicht: weiter entfernte Objekte zeigen größere Zahlen als nähere.

Sehr nahe Objekte bewirken keinerlei Anzeige, weil der Empfänger praktisch sofort anspricht. Vermutlich wird durch das nahe Objekt die Streuung des Signals zu groß und löst den Empfang auf direktem Weg aus.

Zurück zur Hauptseite

Bauteil Größe Bauteil Größe
R1 1kOhm C1 10µF
R2 100 kOhm C2 10µF
R3 47 kOhm U5 Ultraschall-Sender
R4 1 kOhm U1 Ultraschall-Empfänger
R5 1 kOhm U2 Anzeige-Modul
R6 22 kOhm U3 Counter-Modul
R7 1 MOhm U5 IC TL081 (gelb)
R8 47 kOhm Q1..Q3 Transistor BC548 (weiß)
R9 47 kOhm R10, D1 eingebaut im Schaltpult

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

*