Le détecteur de distance

Résumé du document

Le but de ce dossier est de concevoir un détecteur d'objet, pour cela on utilisera une cellule « détecteur » à ultra-son. Ce détecteur émet une brève impulsion sonore à 40KHz et reçoit un écho si un objet est détecté dans son champ d'action. Plus tard nous modifierons ce système pour l'améliorer de manière à ce qu'il détecte s'il y a un objet, puis si l'objet est compris dans une fenêtre de 20 % d'une distance choisie au préalable.
Finalement, il nous sera demandé un exercice de dépannage sur le montage ainsi effectué qui nous permettra de tester nos capacités à résoudre les dysfonctionnements électroniques.
Fonctionnement de la cellule « détecteur » :
Cette cellule est composée d'un émetteur et d'un récepteur, il doit être alimenté en +5V 0V pour fonctionner. Pour émettre une onde sonore, la cellule nécessite en entrée une pulsation de 100 l'émetteur enverra à son tour 8 cycles d'ultrasons d'une fréquence de 40KHz chacune. Quant à l'émetteur, il dispose d'une durée de réception de l'écho de 18 ms. La portée de l'émetteur/récepteur est liée à cette durée de réception, par conséquent si l'onde sonore parvient au récepteur après ces 18 ms secondes elles ne seront pas détectées, cela signifie donc qu'il n'y a pas d'objet détecté dans la fenêtre de détection de la cellule émetteur/récepteur.

Extraits

[...] Quant à l'émetteur, il dispose d'une durée de réception de l'écho de 18ms. La portée de l'émetteur/récepteur est liée à cette durée de réception, par conséquent si l'onde sonore parvient au récepteur après ces 18ms secondes elles ne seront pas détectées, cela signifie donc qu'il n'y a pas d'objet détecté dans la fenêtre de détection de la cellule émetteur/récepteur. Par calcul on peut déduire la portée de détection : vitesse du son dans l'air est de 342m/s t=2*d/342 •tmin=100 =>dmin=1,7cm •tmax=18ms =>dmax=3m Page 2 Fabrication d'une impulsion TTL : Période du signal : On recherche la période du signal, c'est-à-dire le temps qu'il faut attendre avant de pouvoir envoyer une nouvelle impulsion : On trouve finalement une période de 283ms, il faudra donc pour avoir l'impulsion calculer le rapport cyclique qui nous permettra d'avoir 100 =Th/TL=100 /283ms=3,5% : La période étant de 283ms il nous faudra donc au maximum une fréquence de 35Hz. [...]

[...] Impulsion 100 : Pour l'impulsion nous utiliserons un circuit monostable composé d'un 4538 On choisit C=1nF et R=90KOhm. Page 4 Transformation de la distance en une tension moyenne : En mesurant le temps de réponse de l'émetteur/récepteur grâce a une courbe on réussi à obtenir la valeur moyenne de réception des ondes en fonction du temps qui est de 5,7ms/m. Le signal reçu est une rampe, elle grandit en fonction de la distance. Le but de cette manipulation est d'obtenir une tension continue au lieu de la rampe. [...]

[...] On fixe R1 à 1KOhm ce qui nous permet de calculer les autres résistances : R1+R2+R3+R4=10*R4/V40=7700Ohm La résistance totale est de 7700 Ohms, on a donc : R3+R4=1,5*7700*10 R3=155Ohm R2=308Ohm R1=6237Ohm Les résistances utilisées sur le montage sont des valeurs approximatives de ces valeurs calculées, nous obtenons donc les résultats suivants :V40=1,20V ; V50=1,40V ; V60=1,70V Pour allumer la LED il faut maintenant utiliser un comparateur, le principe est simple il fonctionne sur une simple équation, si VledV40 alors on allume la LED. Le montage utilisé est le suivant : On utilise une porte logique ET pour assembler les 2 comparaisons. [...]

[...] Ce détecteur émet une brève impulsion sonore à 40KHz et reçoit un écho si un objet est détecté dans son champ d'action. Plus tard nous modifierons ce système pour l'améliorer de manière à ce qu'il détecte si il y a un objet, puis si l'objet est compris dans une fenêtre de 20% d'une distance choisie au préalable. Finalement il nous sera demandé un exercice de dépannage sur le montage ainsi effectué qui nous permettra de tester nos capacités à résoudre les dysfonctionnements électroniques. [...]

[...] On choisit : R=10KOhm C1=5,63 C2=2,81 Ce filtre passe bas nous permet d'obtenir la tension moyenne en fonction de la distance mais ce n'est pas la meilleur solution. Page 5 Méthode mémorisation par condensateur : Nous utiliserons le montage suivant : Le condensateur est chargé à courant constant, à l'impulsion on le vide, on rajoute une impulsion 100 précédemment). Fenêtre de distance 20% : grâce a un montage monostable (même que celui utilisé Nous allons maintenant fabriquer des tensions de référence ce qui nous permettra d'obtenir une fenêtre entre 60cm et 40cm. [...]