Capteur ultrason monocellule - utilisation d'un commutateur analogique

[Skelerex92]

Bonjour,

J'essaie de réaliser un détecteur d'objets à l'aide d'un capteur ultrason. Pour des raisons d'encombrement, j'essaie de fusionner l'émetteur et le récepteur en une seule cellule. Pour cela, j'essaie donc de séparer la partie émission et réception. Mon idée était d'utiliser un commutateur analogique (ref. ADG849 ).
Voici donc à quoi ressemble mon montage :
switch1.jpg
Le switch est piloté par un microcontrôleur.
Le montage fonctionne très bien lorsque émission et réception sont assurées par 2 cellules différentes. Je suis quasiment certain qu'il ne s'agit pas d'une erreur de pilotage du switch. Il est alimenté en 5V et mes impulsions ne dépassent pas le 5V. En sortie de la partie réception, j'ai une capacité qui se charge lorsque le montage reçoit une impulsion. Or, tout se passe comme si elle était chargée en permanence.
21905705_10216693492953010_390631541_n.jpg
Sur l'oscilloscope, on peut observer l'impulsion en émission et la tension aux bornes de la dite capacité en réception.
Autre constat que je n'explique pas, lorsque je réalise ce montage et que je court-circuite mon récepteur pendant l'émission, j'observe le même phénomène.
switch2.jpg

Est-ce que quelqu'un est familier avec les commutateurs analogiques ou a déjà réussi à fusionner réception et émission ?
Merci d'avance
-----

[DAUDET78]

Ton switch analogique ne passera jamais les tensions/courants pour l'émission d'ultrason.
C'est quoi le schéma de ton émetteur ?
Par contre tu peux utiliser ton switch pour court-circuiter la partie réception pour éviter que le récepteur ne soit saturé/éblouie par l'émission

[penthode]

ce genre de capteur existe tout fait pour pas cher :

http://www.redohm.fr/2014/10/ultrason-capteur-srf02/

[Skelerex92]

Pour l'instant je suis en phase de tests et envoie un signal carré 3.3V de 8 cycles à 40kHz directement depuis les broches du microcontrôleur. Lorsque je lis la tension au point D pendant l'émission avec le haut-parleur branché, le signal est bien transmis. Pour le moment "ça passe" mais à terme je compte bien sûr modifier le montage pour quelque chose de ce style avec un interrupteur suffisamment puissant en émission. Je pensais à un optocoupleur.
switch3.jpg

Par contre tu peux utiliser ton switch pour court-circuiter la partie réception pour éviter que le récepteur ne soit saturé/éblouie par l'émission

Je ne suis pas sûr de bien comprendre. Réaliser ce type de montage ? Pourquoi ne pas simplement laisser la partie réception en circuit ouvert ?
switch4.jpg

ce genre de capteur existe tout fait pour pas cher :

http://www.redohm.fr/2014/10/ultrason-capteur-srf02/

Je suis au courant mais je souhaite en réaliser un moi-même.

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

quel est ton expertise en électronique ?

ce genre de projet n'est pas trivial

[Skelerex92]

Niveau étudiant en école d'ingénieur

[penthode]

quelle année ?

fais voir ton schéma complet ?

[jiherve]

Bonsoir,
la bonne solution est celle de Daudet on commute l'entrée du récepteur à la masse pendant l’émission + un peu plus pour laisser le temps au piézo de se reprendre ses esprits, dans les faits il faudra deux switch, un en série capable d'encaisser la tension crête de l’émission et un en // qui bouffera ce qui reste à la sortie du premier; et il faudra le bon piézo car certains sont optimisés pour l’émission et d'autres pour la réception.
On peut s'inspirer du schéma du viel LM1812.
JR

[Skelerex92]

Bonjour à tous. Merci de vos réponses. Malheureusement je suis toujours à la case départ.

J'ai réalisé ce montage :
switch.jpg

L'entrée du récepteur est à la masse pendant l'émission et un peu plus comme suggéré.

Au niveau de l'émission j'utilise un montage à base de MOSFET.

emission.JPG

Je génère des impulsions à 40kHz. Je pars du principe que lorsque je ne génère pas d'impulsions, mon MOSFET canal P joue le rôle de l'interrupteur (correcte ?) modélisé sur le schéma plus haut. Ici, la résistance de 10ohms joue le rôle de mon haut-parleur.

Résultats :
Je constate que mon commutateur analogique n'est pas parfait. En effet, lorsque ma réception est à la masse (S1), j'ai des résidus des impulsions en émission sur S1. Par conséquent, lorsque je commute pour passer en réception, mon circuit interprète l'arrivée d'une onde et crée une zone aveugle assez importante. Mais même une fois la zone aveugle passée, je ne détecte aucune onde (ce que je n'explique pas).

rez.jpg
Sur cette photo, le 1er signal correspond à mes impulsions émises. Le 2e correspond à S1 (qui est censé être à la masse).

Des idées ?
Merci !

[DAUDET78]

Au niveau de l'émission j'utilise un montage à base de MOSFET.

Si R15 représente ton émetteur à ultrason, tu es à coté de la plaque ! Un HP demande d'avoir une attaque en tension bidirectionnelle

maintenant, dans la vraie vie, tu utilises quoi comme HP ?

[penthode]

et le circuit de réception , y ressemble à quoi ?

[Skelerex92]

Si R15 représente ton émetteur à ultrason, tu es à coté de la plaque ! Un HP demande d'avoir une attaque en tension bidirectionnelle

maintenant, dans la vraie vie, tu utilises quoi comme HP ?

Je suis d'accord.
Mais expérimentalement, lorsque j'ai un émetteur et un récepteur séparés, j'arrivé tout à fait à capter les impulsions émises par l'émetteur malgré la présence d'une composante continue. J'utilise un MCUSD16P40B12RO.

[DAUDET78]

Mais expérimentalement, lorsque j'ai un émetteur et un récepteur séparés, j'arrivé tout à fait à capter les impulsions émises par l'émetteur malgré la présence d'une composante continue. J'utilise un MCUSD16P40B12RO.

Ce n'est pas un HP ! Mais une céramique ... Donc un condensateur de 3nF
Et ça m'étonnerait fort qu'un signal unipolaire généré par ton schéma donne quelque chose à l'émetteur (si tu remplace R15 par ta céramique)

[Skelerex92]

Ce n'est pas un HP ! Mais une céramique ... Donc un condensateur de 3nF
Et ça m'étonnerait fort qu'un signal unipolaire généré par ton schéma donne quelque chose à l'émetteur (si tu remplace R15 par ta céramique)

Très juste. Il s'agit d'un oubli de ma part sur mon schéma de simulation. En pratique j'ai une résistance en // de l'émetteur. Néanmoins je te confirme que c'est suffisant pour émettre des ultrasons. Lorsque mon émetteur et mon récepteur sont séparés j'arrive tout à fait à capter des ultrasons en utilisant cette méthode.
Voici le montage corrigé en simulation :
rez.JPG

Au final ma véritable question est : est-ce que mon MOSFET canal P (naturellement bloquant lorsque je n'émets pas d'impulsions) fonctionne correctement comme interrupteur lorsque ma céramique est en réception ? En effet si on s'en réfère à mon schéma, c'est mon canal P qui joue le rôle de switch côté émission. Mais vu que je n'arrive pas lire à quoi que ce soit lorsque je suis en réception, je me demande si mon signal en réception n'est pas dissipé dans la partie émission.

Rappel du schéma du montage :
switch.jpg

[DAUDET78]

Très juste. Il s'agit d'un oubli de ma part sur mon schéma de simulation. En pratique j'ai une résistance en // de l'émetteur. Néanmoins je te confirme que c'est suffisant pour émettre des ultrasons. Lorsque mon émetteur et mon récepteur sont séparés j'arrive tout à fait à capter des ultrasons en utilisant cette méthode.

Normal ! mais ton schéma est vraiment pourri ! Tu dissipes de l'énergie pour rien dans R15 . Faut pas réinventer le fil chaud à couper le beurre .... regarde sur le WEB les schémas de driver de céramique qui sont couramment utilisés

Au final ma véritable question est : est-ce que mon MOSFET canal P (naturellement bloquant lorsque je n'émets pas d'impulsions) fonctionne correctement comme interrupteur lorsque ma céramique est en réception ?

Non !
Quand ton PMOS est bloqué, ta céramique est court-circuitée par R15 et c'est normal qu'en réception tu n'ais pas de signal.

R15 est nuisible ! Mais avec ton schéma pourri, ton driver ne fonctionne pas sans R15.

Moralité : Faut complétement revoir ton driver

[Skelerex92]

Normal ! mais ton schéma est vraiment pourri ! Tu dissipes de l'énergie pour rien dans R15 . Faut pas réinventer le fil chaud à couper le beurre .... regarde sur le WEB les schémas de driver de céramique qui sont couramment utilisés
Non !
Quand ton PMOS est bloqué, ta céramique est court-circuitée par R15 et c'est normal qu'en réception tu n'ais pas de signal.

R15 est nuisible ! Mais avec ton schéma pourri, ton driver ne fonctionne pas sans R15.

Moralité : Faut complétement revoir ton driver

Merci de m'avoir répondu. J'ai encore du boulot . J'avais comme idée de remplacer mon montage de MOS par un optocoupleur mais j'imagine que j'aurai le même problème.

[Antoane]

Bonjour,

Note qu'un schéma de test est donné en dernière page de la datasheet : http://www.farnell.com/datasheets/1759986.pdf
Il n'utilise pas de switch mais tout est protégé.

> http://forums.futura-sciences.com/at...ogique-rez.jpg
Le résonateur fonctionnant à ~40 kHz, l'alimenter avec des fronts de ~3 à 5 µs ne semble pas déraisonnable (même si cela se traduira par une légère baisse de puissance).
De là, passer R15 à 1k permettrait de diminuer la consommation statique du montage.
Simultanément, il serait possible de diminuer R2//R8//R12 et le calibre des MOSFET.
Ou bien carrément changer la topologie de l'ampli :
- push-pull à bipolaires discrets ;
- ampli intégré, par exemple basé sur un 74AC04 ;
- utilisation d'un transfo ou d'un auto-transfo ;
- etc