Medidor de distancia por ultrasonido

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NA 001

Medidor de Distancia Ultrasónico
Dispositivo: UCM-R40K1
Par sensor ultrasónico Tx, Rx.

Nota de Aplicación 001
Documentos Asociados:
Ensamblando mdu.asm

RESUMEN
Esta nota de aplicación describe la implementación de un medidor de distancia utilizando sensores
ultrasónicos del tipo UCM-R40K1. Una ráfaga de 40KHz es transmitida a través de un sensorultrasónico, el
ultrasonido reflejado es recibido por un sensor receptor, el cálculo de la distancia se hace con un
PIC16F873. El rango de distancia medido es de 25cm a 200cm

1. INTRODUCCIÓN.
Ultrasonido hace referencia a las frecuencias
arriba de 20KHz (límite de sonido audible). Altas
frecuencias tienen longitudes de onda cortas lo
que hace que al reflejarse en objetos esta pueda
serleída. Desafortunadamente frecuencias muy
altas son difíciles de generar y leer.
La generación y lectura de ultrasonido se hace a
través de dos unidades piezoeléctricas en donde
una de ellas es el emisor y la otra el receptor de
ondas de presión ultrasónicas. Para esto, la unidad
emisora debe excitarse con una señal adecuada en
amplitud y frecuencia. La unidad receptora
transducirá todasaquellas ondas de presión
ultrasónicas de 40KHz que lleguen a excitarla.

Tabla 1. Características del sensor UCM - R40K1.

Características

UCM-R40K1

Frecuencia de
resonancia:
Nivel de Presión Sonora:
Sensitividad:
Máxima entrada de
voltaje :
Directividad típica:

40KHz
115dB<
-64dB<
20Vrms
55º

El ultrasonido es aplicado comúnmente en
detectores de movimiento, medidores dedistancia,
diagnostico médico, limpieza, pruebas no
destructivas (para detectar imperfecciones en
materiales), soldadura entre otras más.

2. UCM-R4OK1.
El número de parte incluye al transmisor y
receptor, marcados con T y R. En la figura 1
muestra físicamente el este sensor tanto
transmisor como el receptor. En la figura 2
observa la estructura interna de este sensor.

al
se
el
seFig. 2. Esquema del UCM-R40K1.

3. MEDIDOR
DE
ULTRASÓNICO.

DISTANCIA

La tabla 2 muestra las características más
importantes del medidor de distancia ultrasónico y
en la figura 3 se observa el circuito impreso para
dicho circuito.

Fig. 1. Sensor Ultrasónico UCM-R40K1.
Transmisor y Receptor.

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Rev.B.

07/07/2008www.agelectronica.com.mx

NA 001

Tabla 1. Características del circuito medidor de
distancia.

Características
Tipo de Sensor
Frecuencia
Distancia mínima
Distancia máxima
Resolución
Sensibilidad
Tensión de entrada
Consumo de corriente

MDU
Ultrasónico de
reflexión
40KHz
25cm
200cm
1 cm
Detecta un objeto de
diámetro 8cm a < 1m
9V
60mA tip.

Fig. 4. Medición de distancia porultrasonido.

3.1. Funcionamiento
Para medir la distancia por ultrasonido con el
circuito, se emplea la técnica de ráfaga, el circuito
genera ráfagas de 40 Khz., con el UCMR40K1/Tx, con duración de 5 mS cada 65 mS. Al
detectar la onda reflejada, con el UCMR40K1/Rx, genera una interrupción la cual
detiene un timer de 16 bits como se indica en la
figura 5.

Fig. 3. Circuito Medidor de Distancia.La distancia es calculada leyendo el tiempo que
tarda en regresar una onda ultrasónica reflejada.
Idealmente el obstáculo debe tener una sección
transversal grande y no absorber el ultrasonido.
El método más utilizado para la determinación de
la distancia es enviar trenes de pulsos de 40 Khz.
con periodos muy cortos. El tiempo transcurrido
entre el comienzo de la emisión y el comienzo dela recepción será proporcional a la distancia
recorrida por las ondas ultrasónicas. Como los
ecos deben recorrer más distancia, éstos serán
recibidos por el receptor un periodo de tiempo
después que las ondas directas, y no perturbarán a
la hora de cuantificar la distancia. En la figura 4
se muestra la forma en la que se transmite y recibe
la señal de ultrasonido para medir la...