Autor: D.Weisser
08/2005

Bei diesem Projekt geht es um ein Ultraschall-Sonar auf 40kHz. Dieses Sonar soll einem kleinen Rasenmähroboter später einmal zur Orientierung verhelfen. Das Sonar soll einerseits ein passives Ziel darstellen können und andererseits mit einem aktiven Ziel Pulse austauschen können. Das Aktive Ziel hat hierbei einen Ultraschallempfänger und sendet beim Empfang des Ultraschallpulses ein HF-Telegramm zurück. Schaltungen für Ultraschall Sender sind hinreichend bekannt und auch für die Anwendung bereits optimiert. Im Prinzip benötigt man einen Oszillator welcher genau 10 Schwingungen eines 40kHz Signals mit 30Vpp erzeugt. Als Oszillator verwende ich einen ATMEL µC und anschließend eine FET-H-Brücke mit Trafo. Zur Signalschärfung soll noch ein Chirp-Compression Filter wahlweise zugeschaltet werden können.
Beim Empfänger wird die Sache schon etwas komplizierter. Das Ultraschllsignal schwächt sich mit 1/R^3 ab, so daß mit normalen Empfangsschaltungen Reichweiten über 6m nicht realisierbar sind. In diesem Projekt habe ich einen extrem rauscharmen Vorverstärker entwickelt welcher die Signale um 90dB verstärkt, schmalbandig filtert und dann einem log-Detektor zuführt. Als Vorverstärker dient zunächst ein JFet vom Typ BF861. Er verstärkt das Signal um 20dB. Anschließend folgen 3 Gyratorstufen mit jeweils ca 20dB Verstärkung und einer Filterbandbreite von 1,5kHz. Die Widerstands und Kondensatorwerte sollten auf 1% genau stimmen. Widerstände bekommt man noch in dieser Genaugikeit, die Kondensatoren müssen entsprechend abgegelichen werden.
Dannach folgt nun der Log-Dektektor welcher die Singalamplitude an seinem Ausgang logaritmisch zur Verfügung stellt.
Das Signal wird dann noch gepuffert und einem Komperator mit gleitender Schwelle zugeführt. Das analoge RSSI-Ausgangssignal und das digitale Komperatorsignal sind am Ausgang verfügbar.

Anregungen und Fragen sind gerne willkommen

ToDo:

- 3.Gyratorstufe fällt weg statt dessen einen weiteren jFet am Eingang
- Ausgabe einer Dopplersignalspannung für Erkennung von Bewegung
- Einführung des Chirp Compression zur Dynamik und Auflösungserhöhung
- Neues Layout erstellen und Tests fahren......
- Lösung des Systems mit einem PSoC Prozessor von Cypress.......