Cours:Télémètre
Sommaire
Présentation du projet
Objectif
Ce projet consiste à réaliser un télémètre à ultrasons.
Définitions
Un télémètre est un instrument qui permet de mesurer la distance séparant un observateur d'un point éloigné par des procédés optiques , acoustiques ou radioélectriques et qui est employé par exemple par les photographes, géomètres et géographes ainsi que dans l'armée et l'aviation.
L'ultrason (US) est une onde mécanique et élastique, diffusée par les gaz, les liquides, les tissus mous (chair, organes) ou les solides. La gamme de fréquences des ultrasons se situe entre 16 000 et 10 000 000 Hertz donc trop élevées pour être perçues par l'oreille humaine.
La mesure par ultrasons utilise un ensemble composé de deux transducteurs (un émetteur et un récepteur), parfois dans le même élément, associé à une électronique de contrôle.
Principe du télémètre
Le télémètre à ultrason émet un signal à une fréquence en ultra-sonique et attend le retour d'un écho provoqué par la réflexion de l'onde émise. La distance est mesurée à partir de la vitesse de propagation de l'onde et du temps qui sépare la génération du signal et la réception de l'écho. La vitesse du son dans l'air est de 342 m/s à 20°C ( 331 m/s à 0° C).
Autres applications des ultrasons
Les ultrasons sont utilisés pour mesurer les distances, mais aussi dans le domaine médical pour les échographies et industriel pour la recherche de défauts ( crack sur le dessin ) dans des pièces métalliques image échographie
Principe de mesure
Il est basé sur la mesure du temps écoulé entre l’émission et le retour de l’écho. Lors de la commande de mesure, le télémètre met le chronomètre à zéro puis commence l’émission d'une salve ultrasonique. L’onde ultrasonore se propage à la vitesse du son dans l’air environnant, soit 342m/sec. Dès qu’un obstacle est rencontré, l'écho revient vers le transducteur qui stoppe le chronomètre dès réception du signal. Le résultat sortant du chronomètre est proportionnel à la distance parcourue par l'onde. Il suffit donc de le convertir en mètres pour connaître la mesure, puis de l'afficher.
Cahier des charges technique :
Commande de la mesure par bouton poussoir affichage du résultat sur 4 digits sur l'écran du PC alimentation pr le port USB du PC distance mesurée : de 1cm à 1 m précision : +/- 1 mm
Description des fonctions principales :
PRODUIRE une SALVE : la salve sera produite par un appui surun bouton poussoir. Ses caractéristiques ( fréquence et amplitude )dépendront de celles du transducteur.
On utilisera un pont en H à transistors bipolaires afind'augmenter l'amplitude du signal appliqué au transducteur.
EMETTRE une onde US : l'émetteur est un MA40S4S du fabricantMURATA
RECEVOIR une onde US : Le récepteur est un MA40S4R dufabricant MURATA
DETECTER le premier écho : cette fonction devra assurerl'élimination des échos suivants et/ou des parasites.
Le signal issu du récepteur sera amplifié entre 10 et 200 fois.On détectera son enveloppe qu'on comparera à une rampe de référencedestinée à éliminer les échos et les parasites afin ne dedétecter que le signal utile ( voir dessin ).
MESURER le temps : entre le signal émis et la réception desa réverbération.
CONVERTIR en mètres : la mesure devra être précise à +/-1mm
AFFICHER le résultat : l'affichage sur 4 digits se fera parl'intermédiaire du moniteur accessible par le biais de l'outil dedéveloppement Arduino.
Description des fonctions secondaires
Structure du télémètre
Le télémètre sera conçu autourd'une carte Arduino UNO et d'un shield qui supportera les capteurs etle reste de l'électronique nécessaire au fonctionnement dutélémètre. L'affichage de la mesure s'effectuera grâce aumoniteur accessible par le biais du programme Arduino
Organisation du travail :
travail en binôme sur 7 semaines 1ère semaine : Présentation des projets et choix –Recherche de solutions ( structures ) 2ème semaine : Choix des structures, déterminationdes valeurs des composants et tests 3ème semaine : Choix des structures, déterminationdes valeurs des composants et tests 4ème semaine : Saisie du schéma et routage /Programmation 5ème semaine : Saisie du schéma et routage /Programmation Tirage du PCB 6ème semaine : Montage / Programmation 7ème semaine : Intégration / Tests finaux
