Ultraschall Entfernungsmesser mit I2C Interface (wie SRF10)

[uffi]

Hallo robo,

dass der Selbstbau teurer ist als ein SRF10 oder ähnliches zu kaufen habe ich nirgends geschrieben. Ich habe sogar ausgewiesen, dass die Kosten der Bauteile bei ca. 12 Euro liegen.

Der Selbstbau lohnt sich besonders dann, wenn man mehr als ein Modul braucht. Ich hab z.B. 4 Stück für mich gemacht -> 48 Euro Kosten. Hätte ich 4 Stck. SRF10 gekauft, hätte ich 4x44 = 176 Euro bezahlt.

Weiterer Vorteil: man kann die Firmware des Moduls an eigene Bedürfnisse anpassen. Ich finde das Befehlsschema des SRF10 über I2C zu umständlich (da es auch flexibler ist), man muß mehr Bytes für jede Messung übertragen als bei meiner eigenen Firmware.

Die Anregung mit dem Beam Forming Array ist interessant. Könnte ich ein solches Array aus 4 meiner Module schon aufbauen? Und wenn ja, wie geht das und worauf muß ich achten?

Meine Modul unterstützt den Command 0x00 auf dem I2C Bus zum gleichzeitigen Starten mehrerer Module.

Danke und Gruß, uffi.

[sigo]

Hallo Uffi,

zum Beam Forming:

Wenn man mehrere Sender (phasengleich) in einer Reihe (eng) nebeneinander hat, wird das Anstrahlverhalten so verändert, dass es nach vorne gerichteter wird. Dabei wird das Signal nebenbei auch noch je Verdopplung der Sender um 3dB stärker bei gleicher Sendeleistung. Bei 4 Sendern also immerhin 6dB. Außerdem sendest du ja dann mit der 4-fachen Leistung und gerichteter. Es sollte also um weitere 6-12dB (?) stärker werden, gegenüber Einzelsender.

Wenn man dann die Phase der Sender leicht verschiebt, kann man den Strahl in Grenzen in verschiedene Richtungen schicken, bzw. die Keule der max. Empfindlichkeit. Wie die Verschiebung sein muss, ergibt sich einfach aus den unterschiedlichen Laufzeiten, die sich durch den unterschiedlichen Abstand der Sender zum Ziel ergeben.

Außerdem kann auch die Sendekeule etwas aufweiten, indem man die phasen eben so wählt, dass o.g. Richtwirkung aufgehoben wird und ein Kugelstrahler simuliert wird (oder in dem Fall in einer Ebene, also dann ein kreis..)

Es funktioniert also wie ein Radararray.

Sigo

[robo.fr]

Hallo sigo,

Deine Erkärung ist sehr gut zu vestehen. Meine Vermutung ist, dass man das Verfahren mit relativ wenig aufwand mit Ultraschallsendern realisieren kann. Man könnte damit den Abtaststrahl schwenken, ohne die Sensoren bewegen zu müssen. Wenn man die Sennder ringförmig ( oder mit nur 4 Sendern kreuzförmig ) anordnet, müsste das in 2 Dimensionen gehen.

Gruß,
robo

[Ruchbar]

Hmm...das ist mir neu...hatte unter beamforming eigentlich immer ein Mikrofon-Array im Kopf, mit dem man die Richtung eines akustischen Signals orten kann...so hab ich es bisher auch nur gesehen...

[sigo]

@ Robo:
Ja, die benötigten Phasenverschiebungen lassen sich ja leicht ausrechnen. Ich weiß nur nicht, wie sich das umsetzen lässt, weil ja die Kopplung zum Ultraschall-Empfänger sehr lose ist. Natürlich kann man das auch kreuzweise machen.

@Ruchbar:
Natürlich gilt das in beiden Richtungen. Jedoch ist die Auswertung der Schiebungen auf der Empfängerseite sicher schwieriger. Grundsätzlich gilt das aber natürlich auch. Jeodhc braucht man ja für die Richtungserkennung nur 2 bzw. 3 Sensoren, wenn man 2-Dimensional arbeiten möchte.

Sigo
Das ganze lässt sich natürlich auch umgehren.

[Ruchbar]

Ahh, ok, also nicht falsch gelegen

Wäre es nicht möglich, einen Sensor zu entwickeln mit einem Sender und die Richtung dann über ein Empfängerarray zu erfassen? Denn durch die "Keule" erfasst man ja eine gewisse Breite, könnte dann aber durch das Array auch die Richtung lokalisieren.

[sigo]

Joah, sollte gehn, da ja unterschiedliche Laufzeiten entstehen.., natürlich macht das nur Sinn im Bereich grober Winkelabweichungen. Bei kleinen Winkeln ist der Unterschied wahrscheinlich kleiner als die Toleranzen und die Auflösung..

[Ruchbar]

Auf Arbeit schreibt ein Kollege gerade eine Diplomarbeit über beamforming. den kann ich nächste woche fragen, wie genau das ganze werden könnte...jedoch die Keulenform könnte zu einem Problem werden, da sie bei unterschiedlichen Distanzen ja auch der Keule nach eine unterschiedliche Breite aufweist ^^

[uffi]

Hallo an alle,

ich habe ein update der Firmware für den Ultraschall Sensor auf meiner
Homepage bereitgestellt.

http://freenet-homepage.de/uffmann/Ultrasonic2.html

Die Firmware hat sowohl eine Timing-Optimierung bekommen (und schafft
die 100 kHz SCL Clock jetzt deutlich sicherer als vorher), als auch neue
Features zum Ausgabe-Format und zum Debuggen.

Wer den Sensor nachgebaut hat, sollte unbedingt die Firmware auf seinem Sensor updaten.

Gruß, uffi.

[Christian H]

hallo uffi,



was würdest Du davon halten Deinen ultrasonic sonar range finder mit IR-Navigation
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...t=irnavigation
zu kombinieren.
Könnte mir das folgendermaßen vorstellen:
Mit einem Servo oder Schrittmotor wird eine IR-LED zusammen mit dem US-Geber hin und her geschwenkt. Mit IR wird die Winkelinformation an den Empfänger übermittelt (1 Byte jede ms , etwa 8 mal pro Grad macht für 180 Grad etwa 1,5 sec pro Schwenk). Etwa mit jedem 10. Byte wird gleichzeitig ein US-Impuls losgeschickt. Am Empfänger wird mit den TSOP7000 der Winkel zwischen Bake und Empfänger bestimmt. Aus der Zeitdifferenz zwischen Eintreffen des IR und Ultraschall ergibt sich die Entfernung.

Erforderlich wäre, dass der US-Empfänger den US aus jeder Richtung empfangen können muß. Der US-Sender sollte natürlich so stark als möglich gerichtet sein. Machbar? (Für den Empfänger könnte ich mir eine nach oben gerichtete US-Kapsel vorstellen über der ein Kegel den US aus allen Richtungen umlenkt)

Rise time des TSOP7000 ist minimal 1,2 us. Damit sollte sich per Interrupt zusammen mit USART der Startzeitpunkt des US- Impulses wohl ausreichend gut bestimmen lassen.

Vorteil wäre natürlich, dass man für eine Ortung nur eine einzige Bake braucht. Ausserdem wäre die Ortsauflösung in jede Richtung annährend gleich. Bei meinem System mit zwei IR-Baken gibt es natürlich Bereiche (z.B. entlang der Verbindungslinie der beiden Baken) mit sehr schlechter Ortsauflösung. Das wäre mit einer IR - US Bake zu vermeiden. Ausserdem würde das System keine aufwendige Kalibrierung erfordern.

Viele Grüße

Christian