Módulo de telémetro ultrasónico submarino. Parte dos

En la primera parte, describimos el proceso de desarrollo de una versión de prueba de un módulo de telémetro submarino. Ha llegado el momento de compartir información sobre la segunda versión del módulo, ya que hemos implementado los cambios propuestos en el primer artículo.

Cambio # 1: Control de ganancia automática temporal (GAM).
En el proceso de probar la primera versión del módulo, se describió claramente el problema de la caída de la señal reflejada de los obstáculos ubicados cerca del emisor. Algunos comentaristas en una publicación anterior recomendaron un VARU. Sí, el uso de VARU fue muy apropiado. Ahora, en los primeros momentos después de enviar un pulso de sonda, es posible minimizar la ganancia y aumentarla con el tiempo.

La implementación de la VARU se muestra en el esquema No. 1.

El DAC del microcontrolador genera un voltaje aplicado a la puerta del transistor Q4.
Para el transistor aplicado, la característica de la atenuación introducida se obtiene experimentalmente, dependiendo del voltaje en la puerta. En base a esta característica, y los parámetros ambientales especificados por el usuario, se calcula una tabla de valores, que se envía a través de DMA al DAC del microcontrolador.

De hecho, el transistor, que opera en modo lineal, cierra parcialmente la señal útil desde la salida de la primera etapa del amplificador a tierra, regulando así la amplitud de la señal que va a las etapas posteriores del amplificador.



Cambio n. ° 2: convertidor de refuerzo para alimentar la etapa de salida.
Esquema número 2. Todo es simple aquí. El convertidor de impulso nos permite hacer que nuestro emisor sea un poco más "ruidoso". Puede ajustar el voltaje de suministro de la etapa de salida de 5 a 16 voltios. Lo útil para mediciones de larga distancia.

Cambio No. 3: giroscopio / acelerómetro MEMS.
Esquema número 3. Chip ICM20602 incorporado. Esto permitirá obtener no solo información sobre los niveles de reflexión de los objetos en la trayectoria del rayo, sino también la dirección (ángulo) donde el módulo está mirando en este momento. Después de realizar el escaneo más simple del módulo (incluso girando el módulo con la mano), puede obtener una imagen realista del objeto escaneado de acuerdo con el principio de formación de imágenes por LIDAR.

Los cambios también deberían incluir el uso de un amplificador MCP669-E / ML más barato, pero no peor. Los controladores de puerta también seleccionaron el más barato de los TPS51604DSGR disponibles.
La forma de las placas de circuito impreso se hace redonda, para una colocación más racional dentro de la carcasa de metal.

Para la compacidad y la constancia de las características de copia a copia, el transformador se fabrica de acuerdo con la tecnología plana.

El hierro esta listo. Que sigue ¡Se acerca la mejor hora de programadores!

Aunque la funcionalidad básica de bajo nivel ya se ha probado en el trabajo (gestión de controladores, trabajo con ADC, DAC, etc.), aún debe implementar una interacción conveniente con el host, crear y describir en detalle la API que da acceso a todas las capacidades del módulo. Permítame recordarle que elegimos UART como la interfaz física para estos fines. Y aquí vale la pena mencionar que hubo un desacuerdo en el equipo sobre qué tipo de protocolo vale la pena detener por ahora: en texto o binario. Por un lado, el protocolo binario es velocidad, facilidad de procesamiento en el lado del host. Por otro lado, el protocolo de texto facilita el análisis del intercambio de datos (incluso en el terminal hiperterminal) y el uso de comandos / respuestas de módulos significativos. Aquí hay un pequeño ejemplo de interacción con el módulo usando comandos de texto en el terminal Putty:



Al presionar la tecla TAB, se muestra una lista de todos los comandos.

Se da un ejemplo del uso del comando YPR, que devuelve el valor actual de la dirección del módulo a lo largo de tres ejes (ángulos de Euler).

El comando CHART devuelve el valor de la señal reflejada de los objetos en la ruta del pulso de la sonda. Puede establecer la resolución de la medición (hasta ahora en centímetros) y el número de mediciones.

Por supuesto, el caso ideal es el soporte para ambas versiones del protocolo, tanto textuales como binarias. Pero, desafortunadamente, tenemos un tiempo limitado y nos gustaría dirigir los esfuerzos de inmediato hacia una opción más aceptable para los usuarios. Por lo tanto, una solicitud modesta: marque en la opción de votación que sería más conveniente para usted.

Para el próximo artículo, intentaremos utilizar toda la funcionalidad del módulo para poder escanear objetos bajo el agua y obtener una imagen con los contornos de estos objetos.