Cours:Télémètre
Sommaire
Présentation du projet
Objectif
Ce projet consiste à réaliser un télémètre à ultrasons.
Notions de base
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
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 :
Caratéristiques :
- Commande de la mesure par appui sur bouton poussoir
- affichage du résultat sur un écran LCD
- alimentation autonôme
- distance mesurée : de 1cm à 1 m
- précision : +/- 1 mm
Principe de la mesure par ultrason :
| PRODUIRE une SALVE : | la salve sera produite par un appui sur un bouton poussoir.
Ses caractéristiques ( fréquence et amplitude )dépendront de celles du transducteur. |
| EMETTRE une onde US : | |
| RECEVOIR une onde US : | |
| DETECTER le premier écho : | cette fonction assure l'élimination des échos suivants et/ou des parasites.
Le signal issu du récepteur est ensuite amplifié plusieurs dizaines de fois. |
| MESURER le temps : | mesure le temps entre le signal émis et la réception de sa réverbération. |
| CONVERTIR en mètres : | |
| AFFICHER le résultat : | affiche la mesure sur un afficheur 4 digits. |
Structure du télémètre
Le télémètre sera conçu autour d'une carte à micro-contrôleur ATtiny 2313 et d'un module Emetteur/Récepteur à ultrason de type HC SR04. L'affichage de la mesure s'effectuera grâce à un afficheur 7 segments 4 digits CC04-41SURKWA.
Description des fonctions secondaires
Organisation du travail :
travail en binôme sur 7 semaines
| n° de séance | Détail de l'attendu | |
|---|---|---|
| 1 | Étude théorique des fonctions | |
| 2 | Étude des fonctions/programmes (tests) | |
| 3 | Saisie | Étude (validation) et saisie du schéma |
| 4 | Routage | Validation du schéma et routage de la carte électronique |
| 5 | Fabrication | Brasage des composants |
| 6 | Vérification | Tests et dépannage de la carte |
| 7 | Programmation | Mesure des performances de la carte réalisée |
Organisation du travail
Il est vivement conseillé de répartir le travail au sein du groupe dès le début du projet et de tester les différentes fonctions programmées parallèlement à la fabrication (ne pas attendre que la carte soit terminée pour aborder la partie programmation).
Étude du projet
L'étude consiste à proposer et à tester des structures répondant aux différentes fonctions.
Il est conseillé de s'inspirer des structures étudiées au premier semestre en électronique, en séances de TP ou en ER et de tester les structures au fur et à mesure.
Travaillez en parallèle : distribuez vous le travail au sein du groupe afin d'être le plus efficace possible.
Composants utilisés
| Nom | Type | Boîtier | Librairie Eagle | Référence eagle | Documentation | Fournisseur | Référence |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rx | Résistances | CMS | rcl | R1206 | Farnell |
| |
| Cx | Condensateurs | CMS | rcl | C1206 | Farnell |
| |
| CPOL | Condensateurs 150µF 6.3V | CMS | rcl | SMC_D | Farnell |
| |
| Xn | Connecteur 2 bornes à vis | con-wago-500 | W237-102 | Farnell |
