¿Cómo puedo conducir y medir la salida de un sensor de estacionamiento ultrasónico desnudo?

Quiero usar un sensor de distancia de estacionamiento, específicamente los comunes que se encuentran en los parachoques de los vehículos.

sensor de estacionamiento

Solo hay dos cables. ¿Cómo puedo conducir el sensor y leer la distancia de él?
Necesito saber específicamente cómo deberían ser los pulsos de entrada y salida (voltaje/duración).

Conceptualmente, necesito enviar un pulso de cierta magnitud y duración, y luego medir el tiempo antes de que se reciba una señal. Eso parece lo suficientemente simple como para hacerlo con un microcontrolador de 5 V y algunos otros componentes, pero no estoy seguro porque no puedo encontrar muchos datos sobre estos sensores.

Un sitio de licitación común tiene los siguientes 'datos' para estos sensores:

  • Voltaje de entrada máximo permitido (Vp-p): 140 (40 KHz)
  • Ancho de pulso: 0.5ms
  • intervalo: 20ms
  • Tiempo de caída: ≤1.2ms

¿Pulso de entrada de 140V? ¿Es así o es solo una mala traducción? Si es correcto, creo que sería más rentable comprar un controlador para ello.

Este enlace sugiere que los sensores en los vehículos realizan "tanto emisión como recepción", aunque eso no es ningún tipo de confirmación.

Tenga en cuenta que no tengo ninguno de estos sensores y no tengo ningún hardware de soporte para ellos (como una placa de circuito impreso estándar).

Por lo general, usamos un riel de ~ 12v, un transistor y un transformador (o inductor, no lo recuerdo) para aumentar el voltaje: el circuito del controlador no es difícil de rastrear y duplicar, y puede extraer el transformador antes de molestarse en obtener uno. Lo principal que está pasando por alto es que el receptor está diseñado para ser distinto (y aunque visualmente similares, los dos transductores no son intercambiables sin pérdida de rendimiento). Si desea evitar el acoplamiento involuntario del transmisor que suena al detector creando un rango mínimo alto, deberá aislar cuidadosamente los dos circuitos.
También podría considerar conservar la placa de circuito impreso original y aprovechar las señales de transmisión y recepción al mismo tiempo con su propia MCU.
Debería haber mencionado que no tengo un sensor propio, y que no tengo la PCB de serie ni ningún otro hardware.
Además, parece que el transmisor y el receptor son el mismo dispositivo, ya que no puedo encontrar uno para comprar que esté etiquetado como uno u otro.
Probablemente lo primero que debas hacer es comprar un juego completo para experimentar. No son precisamente caros. Mi experiencia con esto es que el transmisor y el receptor no son intercambiables; funciona bastante mal cuando se intercambian. Por lo general, solo están etiquetados como ABCD o 1234 y se espera que el usuario haga coincidir las conexiones e instale de acuerdo con las instrucciones; depende de usted identificar los distintos roles dentro de ese esquema.
Y para agregar, porque esto parece haber sido glosado allí arriba ^^. Este es solo el transductor. Como dice en las especificaciones: quiere 40kHz. El otro recibirá 40kHz en señal reflejada. Estas señales son comparadas por la electrónica en la PCB y eso luego crea información sobre la distancia. Sin ese paso, solo está transmitiendo 40 kHz de un lado del automóvil al otro.
He agregado un enlace que indica que los vehículos usan sensores que manejan tanto la emisión como la recepción. Por supuesto que entiendo que no es "seguro". Pero parece que hay personas aquí que están bastante seguras de que deben ser dispositivos separados.
Si bien los sensores unitarios son posibles , su transductor ilustrado es de un sistema económico que mantiene las funciones separadas para minimizar el costo: el gran desafío en un sistema de este tipo es detener el transmisor lo suficientemente rápido para ver los reflejos de los objetos cercanos, y usar un receptor distinto significa que el transmisor solo tiene que dejar de perturbar el circuito del receptor, en lugar de dejar de vibrar por completo. Estos sistemas cuestan confiablemente menos de $ 20 completos, y veo listados a $ 10, tratar de resolverlo sin uno completo es simplemente una tontería.
Lo sentimos, después de sacar la unidad electrónica del almacenamiento, es posible que, en su uso original, en realidad sean transmisiones/recepciones unitarias. Sin embargo, eso impone una distancia mínima extremadamente grande ya que suenan horriblemente; Estábamos tratando de usarlos en pares para disminuir eso. Y había una diferencia nunca explicada en el comportamiento entre los elementos: no eran intercambiables, pero solo parecían funcionar bien cuando se conectaban a los enchufes designados.

Respuestas (2)

Has propuesto una pregunta muy intrigante. Como no ha ofrecido ninguna hoja de datos, me he tomado la libertad de usar una hoja de datos disponible gratuitamente de un sensor desnudo comparable que se puede usar en modo de 2 pines; Es decir, el mismo pin que se usa para la alimentación devuelve la distancia de un objeto.

Este modelo es el SRF005 , y en la foto de abajo puedes ver que el sensor en sí, además del hardware de ayuda, solo tiene dos pines:

Al leer la documentación del SRF005, Picaxe proporciona instrucciones sobre cómo lo hace: simplemente envía una ráfaga de 40kHZ desde el sensor, convierte el pin en un pin de entrada y mide el tiempo que tarda en devolverse la ráfaga. Con alguna calibración básica que se puede almacenar en el micro, el tiempo se puede convertir en una distancia y enviarse a través de SPI o RS232 o similar. Ver actualización a continuación

Eso debería responder a su pregunta sobre cómo se ve el pulso de salida: una señal pwm de 40 kHz (10 uS de ancho), y la entrada debería ser muy similar , lo que permite la distorsión del ruido.

Si va a construir el circuito usted mismo, deberá filtrar el ruido en la entrada y reducir el voltaje de entrada a un nivel aceptable para su micro.

Si bien el sensor al que me referí no tiene un máximo de 140 Vpp al que hace referencia en su sensor, sospecho que tiene más que ver con la distancia detectable, ya que es un pico permitido y no un nivel de voltaje nominal, experimentaría con diferentes niveles , comenzando con 12V y 24V y vea si tiene un efecto en la distancia. Murata, la compañía a la que se hace referencia en su enlace, también fabrica un sensor con una versión máxima de onda cuadrada de 20 Vpp , si no tiene ondas cuadradas de 140 Vpp por ahí.

Actualizar

ChrisStratton señaló que mi comentario anterior sobre el SRF005 usando el modo de 2 pines era erróneo, en realidad están 'falsificando' un modo de 2 pines usando el controlador y el micro.

Sin embargo, en cuanto a por qué esto funciona, esencialmente este transductor se compone de un cable de excitación y un cable de tierra. En el envío, aplica un voltaje al cable de excitación para enviar la señal física, y en la recepción, el eco de la señal ultrasónica enviada hace vibrar el transductor y genera un voltaje en ese mismo cable de excitación. Esto se puede hacer con un circuito adicional simple, sin embargo, TI fabrica el TDC1000 que hace todo el trabajo pesado por usted:

TDC1000 con transductor único

Sin embargo, es importante tener en cuenta que no sabe con certeza si los sensores que le interesan son en realidad de "uso combinado" o un emisor y un receptor en un solo paquete. Como se envían en un paquete de 4, es muy posible que 2 sean emisores y 2 receptores, o que sean 4 de uso combinado. Murata fabrica ambos tipos.

Estos no son, de hecho, comparables más que en el concepto general. Los transductores sellados son mucho menos efectivos que los no sellados, por lo que necesitan controladores que puedan generar un pulso más potente. En cambio, el circuito a examinar es el de la caja electrónica que se envía en los sistemas completos de $ 10-20 de los que proviene el transductor ilustrado.
@ChrisStratton No dije que sus especificaciones fueran comparables, quiero decir que son comparables en el sentido de que pueden realizar lo mismo con solo 2 cables.
En ese caso, su publicación es errónea. La reutilización del pin en su enlace es para la interfaz de datos con la electrónica del controlador, que no tiene nada que ver con la pregunta, ya que no hay ninguna electrónica del controlador en la pregunta. Si bien cada transductor tiene solo dos pines, no se usan tanto para transmitir como para recibir, ya que se usan distintos transceptores en cada función. Incluso si el transmisor y el receptor fueran intercambiables (algo que no ocurre con los encuestados), seguirían siendo instancias distintas en este tipo de diseño. Entonces no son 2 cables, sino 4.
@ChrisStratton Lo pasé por alto, buena captura; He actualizado mi respuesta.

El sensor al que se vincula es de un sistema analógico, observe que el artículo es de 2010.

Los sensores de vehículos de sonar más comunes en la actualidad son digitales e incluyen componentes electrónicos en la carcasa del sensor. Vea los esfuerzos de estos chicos con un sensor más moderno.

Si desea utilizar los sensores analógicos más antiguos, le sugiero que simplemente quite los sensores de un HC-SR04 fácilmente disponible e intente controlar dos de sus sensores (como prueba para ver qué se puede lograr con un nivel de señal Tx más bajo) ...uno como Tx y otro como Rx. Tendría que aumentar los 18 V pp del HC-SR04 a 140 V pp para el TX, pero al menos tiene incorporada la lógica del sensor y la detección de distancia al primer eco.

Si desea utilizar un solo sensor, la electrónica se vuelve más complicada. Ahora debe poder enviar (usando una señal de control de alto voltaje) mientras sujeta la entrada del amplificador de recepción, luego habilite el canal RX de alta ganancia.

La electrónica HC-SR04 no los manejará... fue lo primero que se intentó, ya que obviamente hubiera sido fácil si ese fuera el caso. Además, se ha documentado en línea que la implementación habitual de estos es horrible: la frecuencia del filtro está completamente desactivada, etc.
@ChrisStratton. No sugerí que los conducirían directamente, pero he usado varios de ellos y tienen una frecuencia suficiente (IMO) para proporcionar un punto de partida. La dificultad con los sensores automotrices es que tienen una cubierta de plástico que atenúa los niveles de Tx y Rx.
Funcionan según lo previsto, sí, pero resulta que su filtro de recepción está muy mal sintonizado con respecto a su frecuencia de funcionamiento. Por supuesto, tampoco es una Q particularmente alta, por lo que funciona a pesar de esa falla. La mayoría de la gente probablemente interpretaría "Le sugiero que simplemente quite los sensores de un HC-SR04 fácilmente disponible e intente controlar dos de sus sensores" como una recomendación para controlarlos directamente, por lo que si quiere decir algo más, probablemente debería explicarlo.
@ChrisStratton. Sugerí que el OP necesitaría amplificar la señal Tx, ¿no? No sugerí que necesariamente satisfaría sus necesidades, pero valdría la pena probarlo para comprender mejor sus sensores. Sugeriría que el canal Rx funcionaría sin modificaciones, aunque la distancia sobre la que funcionará dependerá significativamente de la potencia Tx.
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