MA40A3R HCF4093 İle Ultrasonik Radar Park Sensörü

İki adet MA40A3R ultrasonik sensör ile oto park sensör devresi mesafe ayarlarını vr1, vr2 trimpotları ile yapabilirsiniz devre direkt 12 volt araba aküsünden çalışabilir buzer ile sesli uyarı vermektedir

GÜNCELLEME

Okurlarımızdan @Yusuf Usta devreyi uygulayıp detayları paylaştı kendisine teşekkür ederim.

Önsöz;

Teknoloji, artık ilerledi. Isı, ışık, ıslaklık ve nem, uzaklık, ses vs. gibi pek çok şeyi algılayan ve insanların hizmetine sunan bu geniş imkanlardan, ben de uzaklığı algılayan bir devre tasarladım. Ultrasonik sensörler yardımı ile, bir duvar veya benzeri engele yaklaşan aracın çarpmasına engel olmak amacıyla sesli uyarı veren bu çalışmayı yapma fırsatını bana veren ve bu bilgileri kazanmamda emeği geçen herkese teşekkür ederim.

Bu çalışmada, HAVAYA SALINAN ULTRASONİK SES SİNYALLERİNİN, YANKISININ ALINARAK BU YANKI MİKTARINDAN UZAKLIK TESPİTİ yapılmaya çalışılmıştır. Devrenin; çalışma prensipleri açıklanmış, yapım aşamaları gösterilmiş, ve maliyet analizi yapılmıştır.

Sensör Özellikleri,

ULTRASONİK SENSÖRLER

Ultrasonik sensörler genellikle robotlarda engellerden kaçmak, navigasyon ve bulunan yerin haritasını çıkarmak amacıyla kullanılmaktadır.

Çalışma Prensibi: Ultrasonik uzaklık sensörü, piezoelektrik transducerden gelen 40khz ultrasonik sesin kısa darbelerini yayarak çalışmaktadır. Ses enerjisinin küçük bir kısmı sensörün önündeki cisimlerden yansıyarak dedektöre yani farklı bir piezoelektrik transducere gelir. Alıcı yükselteci yansıyan işareti (ekoları) sinyal dedeksiyon sistemine veya mikrokontrolöre gönderir.Sinyalin havadaki hızına bağlı olarak mikrokontrolör, cisimlerin ne kadar uzakta olduklarını zamanlama prosessi koşarak belirler.

Ultrasonik uzaklık sensörleri fiziksel olarak iki çeşitte piyasada bulunmaktadır.Buna rağmen temel işlevleri aynıdır.

· Polaroid sensör tipi: Ultrasonik ses dalgalarının yayılması ve algılanması tek bir piezoelektrik transducer tarafından yapılır.

· Hitechnic sensör tipi: Ultrasonik ses dalgalarının yayılması verici transducer, dalgaların algılanması ise alıcı transducer tarafından yapılır.Bu tipteki uzaklık dedeksiyon işleminde 2 tane transducer kullanılır.

Ultrasonik sensörlerde yansıyan işaretin dönme süre bilgisine göre işlem yapıldığında bazı anlaşılmazlıktan kaynaklanan yorum hatası yapılabilmektedir.Örneğin sensörün yüzü kendine daha yakın düz bir cisim ile paralel olsun.Bu cismin arkasında ise yansıtıcı yüzeyi olan çok geniş bir duvar olduğunda, sensör tarafından algılanan bilgi sensörün önünde bulunan yakın cisme göre yorumlanır.Buna rağmen bazen yansıyan işaretin dönme süre bilgisi anlamlı cismi algılamamızda bizi yanıltabilir.Eğer cismin bulunduğu yüzey, sensörün gerçek yüzeyi ile açısal olarak ölçeklendirilirse, informasyon bilgisi 30 derece konisi içinde bulunan en yakın noktaya göre kaydedilir.

Teknik ve Fiziksel Bilgiler:

TEKNİK BİLGİLER
Rezonans Frekansı (40 KHz)
Ses Basınç Düzeyi (115 dB den az)
Hassasiyet (-64 dB den az)
Yarıçap (16,2 mm)
Yükseklik (12,2 mm)
Terminal Aralığı (10,0 mm)

Ultrasonik Uzaklık Sensörünün Kullanım Avantajları: Kontaksız Ölçüm
Hedef cismi dokunmadan havayı kullanarak nispeden geniş mesafelerden ölçer.

Cisim Menzilleme: Cisim mesafesini çoğunlukla görünüş veya yakınlık analizine göre ölçebilir.

Uzaklıkla Orantılı Çikiş: Sensörün elektriksel çıkışları ölçülen hedef uzaklığıyla orantılı veya bu uzaklığa bağımlıdır.

Yüksek Çözünürlük: Ultrasonik sensörler Hedef cisimle ilgili informasyonu doğru ve ince farkları gösterebilme yeteneğine sahiptir.

Hedefin Optik Karakteristiklerinden Etkilenmeme : Ultrasonik sensörler algılaması ortamın ışık seviyesinden, hedefin renginden veya hedefin optik geçirgenlik/yansıtıcılık özelliklerinden etkilenmez.

Hassasiyet: Büyük veya küçük cismleri algılayabilir

Tipik Bazı Uygulama Alanları:

a) Yaklaşım Uygulaması: Cisimlerin belirli bir yerde bulunmalarını algılayıp,sayma işlemi yapılarak veya hareketlerini kontrol etmek amacıyla endüstride kullanılırlar.

b) Boyutlandırma: Cisimlerin ölçü bilgilerini, cisimlerin genişliklerine veya hacimlerine göre belirmekte kullanılırlar.

c) Seviye ölçümü: Enventör ve diziler için tankların veya kutuların içerisindeki sıvıların veya sıvı halde bulunan malzemelerin seviyesini ölçmek için endüstride kullanılmaktadır.

d) Rulo Çapı Ölçümü: Endüstride ruloların kontrol gerginliğini veya hızını , veya dolu/boş durumunu ölçmek için kullanılırlar.

e) Sınıflandırma / Seçme : Cisimlerin sınıflandırılması veya seçimi işlemi cisimlerin fiziksel ölçülerine farklılıklarına bağlı olarak ölçülmektedir.

f) Bağlantı Kopma Belirlenmesi / Döngü Kontrolü : Matbaacılıkta, kağıt makinelerinin kopan ağ bağlantılarının prosesin hızlıca devam etmesi için hızlıca ve algılanmasında kullanılmaktadır.

Bu uygulamalara ek olarak ultrasonik sensörler;

Araç alarm sistemleri
Işıklandırma kontrolü
Park destek sistemleri

Otomatik kapı kontrolü gibi endüstriyel uygulamalarda da sıkça kullanılmaktadır.

Devrenin Çalışma Prensibi

Devre 4093 entegresi ile üretilen 40 Khz sesi ultrasonik ses yayan sensörle yayarak, yine ultrasonik sese karşı duyarlı alıcısıyla bu yayılan sesin çarptığı cisimlerden dönen kısmını algılayıp değerlendirmek prensibi üzerine kuruldu.

Baskı devre çizimi için Labcenter Electronics Proteus ares yazılımı kullanılmıştır.

c8050 transistör özellikleri: 2W çıkış gücü verebilen bir güç transistörüdür. B tipi sınıfı push-pull denilen anfilerde özellikle taşınabilir radyolarda uzun yıllar kullanıldı. 40 volta kadar dayanma gerilimine sahiptir.

DEVRENİN TASARIMI

Devre Şeması:

Montaj ayrıntıları

Malzemeleri takarken alıcı ve verici ultrasonik transduserleri ters takmamak gerekiyor. Diyotları ters takmamak gerekiyor. Şemada olmayan zener diyot 6,2 volt ve 470 ohm direnci ben ekledim. Çünkü 9volt pille çalıştıracağımız ve hatta araçlarda 12 v akü kullanarak çalışacak bu cihazda voltajın bir şekilde 6,2 volta inmesi gerekiyordu. Daha fazla voltaj devremize zarar verecektir.

DEVRENİN ÇALIŞMA ESASLARI

devrede bulunan tx sensörüne q2 transistöründe oluşturulan R/C rezonansıyla 40 Khz ses sinyali verilir. Bu ses sinyalinin bir cisme çarpıp geri dönen kısmını algılayan RX sensörüdür. Bu alınan ses sinyalleri, q1 transistörü ile ön yükseltilir. 4093 entegresinin 12 ve 13 numaralı ayaklarına bu sinyal uygulanır. 4093 bir nand kapı entegresidir ve içinde 4 adet çift girişi olan tersleyici vardır. Kapının lojik durumunu değiştirme hassasiyeti vr2 trimpotu ile ayarlanmaktadır.

Burada bir döngü vardır. Q2 tetikleme alıp topraklandıkça verici sensörü de negatif ve pozitif enerji arasında yük durumunda kalmaktadır. Böylece hem verici hem de alıcı sensör çalışmasında birbiriyle etkileşim söz konusudur.

MALİYET ANALİZİ
5.1. Malzeme Maliyeti
Baskı devre plakası – 2.5 TL
Baskıdevre için FeCl3 asit – 3,0 TL
Baskıdevre için Pnp baskı kağıdı – 6,0 TL
cihaz için Kutu – 2 TL
1M direnç x3 – 0,3TL
100k direnç – 0,1 TL
470R direnç – 0,1 TL
2K2 direnç x2 – 0,2 TL
10Kdirençx3 – 0,3 TL
12K direnç – 0,1 TL
10k trimpot x2 – 1 TL
ultrasonic alıcı ve verici – 18 TL
C8050 transistör x 3 – 3 TL
10mF x4 – 2 TL
100nF – 0,5 TL
12nFx4 – 2 TL
4093 – 1TL
1N 4148 diyot x5 – 1 TL
6,2 zener diyot – 0,5 TL
buzzer – 3,0 TL
Pil başlığı – 1,5 TL
9V pil – 2,0 TL
led – 0,25 TL

TOPLAM 50,350 TL

Öneriler: Devreye kullanmadığımız bir röle çıkışı koyduk. Bu çıkış çok amaçlı olup, geri giden bir araba çapmak üzere iken dursun diye röle kontağı mesela bujilerin enerjisini kesecek şekilde bağlanıp bir tür motor freni sağlanabilir. Veya bu çıkışlara bir aracın arka farları bağlanıp aydınlatma sağlayarak manevrayı kolay hale getirebilir.

Eğer bu bir araca bağlanacaksa sensörlerin rüzgar ve sudan korunması için önlem almak önerilir.

Ultrasonik Radar Park Sensörü proteus ares PCB ve diğer dosyalar;

Kaynak: http://www.siliconchip.com.au/cms/A_102713/article.html