Travaux d’études et de recherches2008

Télémètre à ultrasons

MORKOS William

C167

microcontrôleurmicrocontrôleur

Traitement du signal et acquisition

émetteurémetteur

récepteurrécepteur

obstacleobstacle

affichageaffichage

Figure 1_Schéma de principe

Présentation technique :

2.1 Conception du télémètre à ultrasons

2.1 Ce qu’il faut savoir sur le son

• Fonctionnement à 40 KHz.

• Dans le cas de l’air:

cair = (331,5 + 0,6*θ) m/s

P=1bar

Vitesse du son dans l'air en fonction de la temperature

310315320325330335340345350355

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

vitesse du son (m/s)

tem

pera

ture

(°C

)

2. 2. Émission du signal

• 2.2.1. Mise en forme du signal• Observation de deux maxima sur les courbes des sensibilités d’émission et

de réception, se situant à 40 KHz.

• Deux paramètres s’imposent pour les mesures à effectuer, la distance minimale et la distance maximale.

• 2.2.1. Mise en forme du signal (suite)

.Dmin=343*250µs= 8.5 cm

Dmax théorique=C*T=343m/s* 50

ms= 17.15 m.

Dmax effective= 2 m.

2.2.2. Génération du signal avec le PWM

• Le recours au PWM du C167 nous permet de générer un signal sous forme de trains d’ondes.

2.2.2. Génération du signal avec le PWM

C167

AD51

8SH/

883B

+

P7.0

+ 5 V

0 V

Le signal à la sortie du microcontrôleur est déformé par la charge de l’émetteur, qui comporte nécessairement un élément inductif, pour avoir un signal propre on a choisi de mettre un suiveur AD518SH, avec un slew rate min de 50V/µs.

Visualisation du signal émis

2.3. Réception

• 2.3.1. Visualisation du signal reçu

• il faut penser à amplifier le signal reçu dont l’amplitude reste de l’ordre de quelques millivolts. Pour cela on dispose de plusieurs stratégies pour l’amplification moyenne fréquence.

2.3.2. Amplification du signal reçu

• Avec un AOP.

produit gain bande PG/B Bp = PG/B / G = 106 / 40 = 25 kHz.Slew rate très faible, induit une déformation du signal.

2.3.2.2. Amplification à trois étages avec des transistors

Signal en sortie V1 de 900 mV.

Signal de sortie V1 à l’oscilloscope

2.3.3. Enveloppe du signal

3

1

2 .40.10RC

RC>1/(2*π*f) RC=1/(2* π *f) RC<1/(2* π *f)

Signal en V2 à l’oscilloscope :

Chute de tension de 700mV aux bornes de la diode900 mV 150 mV

2.3.4. Amplification avec un AOP

G = 1+ R2 / R1= 1 + 68 / 1 = 69 avec R1 = 1 kΩ et R2 = 68 kΩ.

On visualise le signal de sortie en V3 à l’oscilloscope :

2.3.5. Etablissement du signal logique

• LM339 ou LM311?

• LM339 : temps de réponse de 1.5µs

• LM311 : temps de réponse de 200ns

• Donc pour diminuer le retard et l’erreur sur le calcul on a choisi d’utiliser le LM311.

Drain ouvert nécessite une résistance pull-up

Courant d’entrée C167=10mA.

Dans le pire des cas si on est à la masse

On a :

R=U/I=5V / 0.01A=500 Ω.

2.3.5. Etablissement du signal logique (suite)

On a choisi de fixer Vref à 300mV, assurant ainsi des mesures stables.

2.3.6. Stratégie de calcul

C167

AD5

18SH

/883B

+P7.0

+ 5 V

0 V

Quelques fonctions du programme

Quelques fonctions du programme

Conclusion