Mikroprosessoriohjattu etäisyysmittaus ultraäänellä
Sorsa, Matias (2017)
Sorsa, Matias
Turun ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017060512485
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017060512485
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, miten ultraäänellä pystytään mittaamaan etäisyys tiettyyn kohteeseen 200 kHz:n ultraäänisensorilla, ja toteuttaa mittausprosessi ennalta määrätyllä STM32- mikroprosessorilla. Myöskin elektroniikkasuunnittelu haluttiin toteuttaa mahdollisimman edullisesti ilman IC-piirejä, joten toteutus pyrittiin tekemään puhtaasti analogisilla komponenteilla ja vahvistinasteet transistoreilla.
Työn toteutuksen pääosat koostuivat signaalin lähetyspään ja vastaanoton suunnittelusta sekä STM32L476RG mikroprosessorin ohjelmoimisesta signaalin lähettämistä ja vastaanottamista varten sekä etäisyyden taltioimista varten. Lähetyksessä huomioitavaa oli saada prosessorilta tuotettava 3,3 V signaali vahvistettua yli 15 V huippuarvolta olevaksi ja vastaanotossa saada noin millivoltin signaali takaisin korkeaksi jännitetasoksi eli yli 2,5 V korkeaksi. Mitattu etäisyysalue oli 10cm - 1m.
Lopputuloksena saatiin kahdelle eri piirilevylle (lähetys ja vastaanotto eroteltuna) toteutettu mittauslaite, joka onnistui mittaamaan etäisyydet 10 cm:istä 1 m:iin lähettimestä vastaanottimelle. Työssä huomattiin, että suurimmat haasteet tulevat vastaanotossa tapahtuvasta häiriöiden vahvistamisesta, kun vahvistettava signaalitaso on todella alhainen.
Työn toteutuksen pääosat koostuivat signaalin lähetyspään ja vastaanoton suunnittelusta sekä STM32L476RG mikroprosessorin ohjelmoimisesta signaalin lähettämistä ja vastaanottamista varten sekä etäisyyden taltioimista varten. Lähetyksessä huomioitavaa oli saada prosessorilta tuotettava 3,3 V signaali vahvistettua yli 15 V huippuarvolta olevaksi ja vastaanotossa saada noin millivoltin signaali takaisin korkeaksi jännitetasoksi eli yli 2,5 V korkeaksi. Mitattu etäisyysalue oli 10cm - 1m.
Lopputuloksena saatiin kahdelle eri piirilevylle (lähetys ja vastaanotto eroteltuna) toteutettu mittauslaite, joka onnistui mittaamaan etäisyydet 10 cm:istä 1 m:iin lähettimestä vastaanottimelle. Työssä huomattiin, että suurimmat haasteet tulevat vastaanotossa tapahtuvasta häiriöiden vahvistamisesta, kun vahvistettava signaalitaso on todella alhainen.