Medidor ultrasonico

NA 001

Medidor de Distancia Ultrasónico
Nota de Aplicación 001 Documentos Asociados: Ensamblando mdu.asm

Dispositivo: UCM-R40K1 Par sensor ultrasónico Tx, Rx.

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 sensor ultrasónico, el ultrasonidoreflejado 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 ser leída. Desafortunadamente frecuenciasmuy 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 todas aquellas ondas de presión ultrasónicas de 40KHzque lleguen a excitarla. El ultrasonido es aplicado comúnmente en detectores de movimiento, medidores de distancia, diagnostico médico, limpieza, pruebas no destructivas (para detectar imperfecciones en materiales), soldadura entre otras más.
Tabla 1. Características del sensor UCM - R40K1.

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

UCM-R40K1
40KHz 115dB< -64dB< 20Vrms 55º

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 se
Fig. 2. Esquema del UCM-R40K1.

3. MEDIDOR DE ULTRASÓNICO.

DISTANCIA

Latabla 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

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Tabla 1. Características del circuito medidor de distancia.

NA 001Características 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 por ultrasonido.

3.1. Funcionamiento
Para medir la distancia por ultrasonido con el circuito, se emplea la técnicade 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. Idealmenteel 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 de la recepción será proporcional a la distancia recorrida por las ondas ultrasónicas. Como los ecos deben recorrer másdistancia, 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 distancia de los objetos a través del UCM-R40K1.

Fig. 5. Técnica para medir distancia.

Para calcular la distancia se toma el valor...