部屋を片づけていたらこんなものが見つかりました。空中超音波の送受信器です。
かなり昔ですが、面白がって買い込んだんだなあ〜。数えてみたら送受あわせて３０個ほどあります。
型番がT40-16,R40-16とあるのでそれぞれ送受信で共振周波数40kHzで直径16mmのものです。
折角なの動かしてみましょう。
なんか知りませんが、昔に超音波の送受信器を買い込んだなあ〜。これどうする？
型番です。まだ秋月電子で売っています。
まずは共振周波数の確認
本当に共振周波数が40kHzになっているかの確認です。送受を対向させて結合して
そのまま周波数特性を測定です。調べたところ、ちゃんと40kHz付近に共振点がありました。
細かく測定するとこの組み合わせでは40.4kHzが最大点でした。
実際の共振点を見てみるべく、対向させてくっつけて周波数特性を調べてみました。
最大点は40kHzですね。送受信の共振の違いもあれば、センサ間での共鳴等があってグラフは複雑です。
40kHzを中心にもう少し細かくみてみましょう。このセンサの組み合わせだと、最大点は40.4kHzくらいにありそうです。
動かしてみましょう！
ブレッドボードに取り付けて動かしてみました。
送信はPICで40.1kHz（実測）での10波のバースト波を20ms間隔で送るようにしました。
接続は0.1uFのコンデンサを１つ直列に入れているだけです。本当はもっと出力を入れたいところですが、
PICのI/OをつかってBTL接続すれば10Vまでかけられますが、まずはシングルエンドで5Vで我慢です。
受信側は反転増幅器で1500倍のゲインです。OPアンプはMCP602をつかっているので5V単一で動作させています。
こちらも受信器から0.1uFのコンデンサをいれて、220Ωと330kΩの抵抗で反転増幅させています。
もちろんOPアンプの正側入力はVcc/2にしています。
オシロを観察すると机の上でやっているので、ちょうど天井での反射波が観測されました。
パルスを打ってから反射波が観測される時間が10msなので距離にすると3.4mです。
机の高さが70cmで天井高さ2.4mなのでその差は1.7mです。音波の往復の時間が観測されますから
ちょうど3.4mなので合ってますね。
PICで発振させて動かしてみましょう！
ちょうど天井の反射波が観測されました。
ちなみに適当なものを近くにかざすともっと近い位置に反射波が観測されます。
適当な反射物をかざすと反射波の位置も変ってきます。
さてさてどうしよう？
一応簡単な距離計としての原理は確認できましたが、これからどうしよう？
PICのADに取り込むには包絡線検波をしないといけないので、簡単なピーク検出回路を
追加しないといけません。
それと気になるのが共振の遅さです。
実際にバーストパルスが入ってから出力が最大になる点を調べてみると
およそ１５波（距離に換算すると約100mm)かかります。ということで、ピーク点では
距離を過大に計測してしまうので、これを補正する必要があります。
かといって適当な閾値を設けて検出するのもいい加減になってしまいます。
精度をだすなら細かく計測してパルスの立ち上がりを調べるようにしないといけないでしょう。
ということで、もうちょっとソフトも含めてハードの構成を考えてから次に進めましょう。
共振するまでの時間をみてみると、15波波程度はかかりそうです。
（つづく？）