Bonjour,

Pour mon projet de prépa, je dois faire une montage fonctionnant a l'aide de l'effet doppler. Pour cela j'ai un émetteur et un récepteur (Dessoudés d'un module HC-SR04 ) 

J'ai réalisé un programme arduino censé émettre un signal a 40kHz et le recevoir, puis calculer la fréquence du signal reçu, cependant, selon une mesure a l'oscilloscope, aucun signal n'est perçu. Ainsi je pense que le problème est électronique. Je ne suis pas sur de comment brancher le récepteur, en effet j'ai juste mis une borne sur l'entrée analogique 0 de l'arduino et l'autre sur la masse. Est-ce comme cela qu'il faut faire ?

Merci

Ce n'est pas aussi simple que ça...

Regarde les schémas d'un HC-SR04 : https://i.stack.imgur.com/ZneOW.jpg

Coté émission, il y a un MAX232 qui sert d'interface de puissance permettant d'envoyer théoriquement +10V/-10V de part et d'autre, soit un signal carré de 20V de différence de potentiel dans l'émetteur.

Coté réception, il y a plusieurs étage d'amplification à base de LM324 permettant d'augmenter la tension reçu par le récepteur.

On pourrait se lancer dans des calculs mathématique ou simuler le schéma sur LTspice pour avoir le gain total mais je ne serais pas surpris que chaque AOP apporte un gain minimal de x10 soit un gain total de x1000 en sortie étant donné qu'il y a 3 AOP en cascade.

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Edité par lorrio 23 mai 2018 à 13:21:15

Hum effectivement mais j'ai déjà dessoudé les hauts parleurs, du coups j'ai deux haut parleurs seuls (Après il me reste des HC si il faut)

Et comment pourais je m'y prendre pour mesurer la frequence du signal reçu? 

Dans un premier temps, tu pourrais observer le signal en sortie de chaque AOP pour voir à quoi il ressemble.

Ensuite, tu pourras réfléchir sur la connexion d'un des AOP à on arduino pour qu'il échantillonne le signal.

Rappel toi de tes cours sur le théorème de shanon (tu as probablement du voir ça dans tes cours de prépa) : il est impératif que la fréquence d'échantillonnage soit au moins 2 fois supérieur à la fréquence du signal.

Dans ton cas, tu cherches à détecter du 40 kHz, il te faut donc échantillonner au grand minimum à 80 kHz.

Mais je te conseille d’échantillonner plus haut, surtout si l'effet Doppler que tu veux analyser va augmenter la fréquence reçue.

Enfin, pour ce qui est de l'analyse, tu peux mettre un place une décomposition de la série de fourrier.

Pour tout cela, il va te falloir une bonne puissance de calcul, ce n'est clairement pas un arduino UNO qui pourra faire ça.

Un arduino DUE sera déjà bien plus approprié.

J'ai une arduino mega, ça ferrait l'affaire ?

Oui j'ai déjà appliqué le critère de shanon, pas de problème de ce coté la. Mon gros problème est surtout de savoir comment brancher le haut parleur pour qu'il fasse office de récepteur?

Ah effectivement c'est une bonne idée la série de fourrier. Personnellement j'avais mis en place un calcul de la période du signal, mais c'est peut-être mieux pour éviter les erreurs.

L'arduino MEGA dispose de la même puissance de calcul d'un arduino UNO, je doute que cela suffise.

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Pour ce qui est de la fréquence, si ton signal est une pure sinus sans trop de bruit autours, tu dois pouvoir te passer de Fourrier.

Il suffirait de mettre un place un système de seuil avec hystérésis du genre : quand le signal dépasse +1V, tu incrémentes un compteur et tu attends que le signal repasse sous la barre des -1V pour pouvoir incrémenter ton signal à nouveau quand il repassera au dessus de +1V.

En regardant la valeur du compteur sur exactement une seconde, tu auras la fréquence en Hz.

Mais pour pouvoir utiliser cette technique, il va falloir sacrément suréchantillonner pour avoir beaucoup de points sur une période de sinus entière.

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Quand au haut parleur, je ne te suis pas trop...

C'est un haut parleur que tu utilises ou le transducteur à ultrason que tu as dessoudé du module HC-SR04 ???

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Edité par lorrio 24 mai 2018 à 8:18:20

Il te faut impérativement ajouter un système d'amplification pour pouvoir l'utiliser.

Comme je te l'ai proposé dans mon message précédant, le plus simple serait de garder le montage du HC-SR04 et souder un petit fil sur l'une des sorties des AOP pour le relier à l'arduino.

Regarde les schémas... https://i.stack.imgur.com/ZneOW.jpg

Il y a un quadruple AOP utilisé pour les différents étages d'amplification.

Si tu as une sérigraphie, il s'agit de U2.

Sinon, tu dois pouvoir le trouver facilement puisqu'il s'agit d'un composant à 14 pins.

Attention tout de même à ne pas te tromper entre U2 et U3 qui ont tous les deux 14 pins (U2 sert à la réception, U3 à l'émission).

Une fois que tu as identifié U2, il ne te reste plus qu'à mettre une pointe d'oscillocope sur les pins de sortie pour observer les différents signaux :

- pin 14 : sortie du premier étage

- pin 8 : sortie du second étage

- pin 7 : sortie du troisième étage

- pin 1 : sortie du dernier étage

Ha je viens de comprendre ! Un AOP c'est ce que nous appelons un ali !

Alors j'ai trouvé U2 mais pour analyser le signal, je dois déjà envoyer quelque chose, quel commande programme arduiino ferait l'affaire ?

Et une autre question, Si j'analyse un pin a l'oscillo, je dois aussi y brancher une masse non? (a l'oscillo)

Un module HC-SR04 envoie un train d'impulsion HF à partir du moment où il reçoit une pulse sur la pin TRIG.

Tu peux donc faire un programme arduino qui envoie une pulse toutes les 100ms pour avoir une émission periodique.

Ensuite, il faut bien évidement que tu connectes la masse de ton oscillo au GND du montage.

Très bien je crois avoir compris, alors a priori c'est ce que j'ai fait mais a priori j'ai du faire une légère erreur vu que l'écran de l'ordinateur a clignoté un infime instant ! ^^' 

A quelle borne dois-je chercher un signal et aussi, je dois analyser le signal sur le même HC-SR04 que je l'envoie? 

Parce que le dispositif que je dois mettre en place utilise l'effet doppler, ainsi l’émetteur et le récepteur doivent être sur deux modules différents.

Merci beaucoup de votre aide en tout cas !

zoup a écrit:

Pour faire du doppler avec des variations de fréquence aussi faibles, la solution devrait plutôt venir de l'utilisation d'une PLL.

Pouvez vous m'en dire plus a propos de la PLL s'il vous plaît?

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Edité par Mechaick 25 mai 2018 à 10:25:36

Rien ne t'empèche d'utiliser un module pour l'émission et un autre pour la réception.

Quand au borne à étudier, je t'ai donné tous les numéro de pin dans mon message précédant, difficile de faire plus précis...

int trig = 7;
int echo = 0;
long lecture_echo;
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(trig,OUTPUT);
  digitalWrite(trig, LOW); 
  pinMode(echo, INPUT); 
  Serial.begin(9600); 
}

void loop() 
{ 
  digitalWrite(trig, HIGH); 
  delayMicroseconds(0.1); 
  digitalWrite(trig, LOW); 
  lecture_echo = pulseIn(echo, HIGH); 
  
  Serial.print("Freq "); 
  Serial.println(lecture_echo); 
  delay(0.1); 
}

Mais je n'ai rien eu de probant. C'est peut être lié a la borne que je voulais étudier mais je n'arrive pas a comprendre, comment identifier les pin sur U2 ?

J'ai ré-éfféctué l'experience, en me fiant a ce schéma de U2 :

Cependant les pins 1 et 14 ne renvoient rien et les pins 7 et 8 ne renvoient qu'un composante continue qui ne semble pas dépendre de la distance ( environ 0.5v pour le 7 et 5v pour le 8) 

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Edité par Mechaick 25 mai 2018 à 14:12:59

Es-tu certain d'avoir pu compiler ton programme ???

La variable lecture_echo n'est pas déclarée, tu devrais avoir une erreur de compilation.

De plus, il n'est pas possible de transmettre des nombre à virgule aux fonctions delay et delaymicroseconds.

Pour ce qui est des pins, il y a un rond qui t'indique la pin n°1.

Après, c'est une suite logique : la pin juste à coté est la pin n°2, et  ainsi de suite en tourant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

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Edité par lorrio 25 mai 2018 à 13:52:26

Euh oui j'ai modifié mon message, pouvez vous regarder les modifications ?

J'ai par contre un signal interessant sur la pin 10

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Edité par Mechaick 25 mai 2018 à 15:01:35

Mechaick a écrit:

Pouvez vous m'en dire plus a propos de la PLL s'il vous plaît?

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La boucle à verrouillage de phase va chercher à "s'accrocher" à une fréquence déterminée. Pour simplifier, si la fréquence du signal d'entrée tend à s'écarter de cette fréquence de référence, on va pouvoir récupérer sur la PLL une tension proportionnelle à l'écart de fréquence.

On peut jouer sur la sensibilité de la PLL, donc sur la relation entre l'écart de fréquence et la tension générée, en adaptant la valeur des composants associés à la PLL.

L'intérêt, outre cette sensibilité à l'écart de fréquence, est de s'affranchir du problème de filtrage autour du signal utile car la PLL est par principe insensible aux autres fréquences.

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Edité par zoup 25 mai 2018 à 15:25:19

Trés bien, ça a l'air de correspondre parfaitement a ce que je veux ! Cependant je n'arrive pas a trouver le circuit correspondant, pouvez vous me montrer un exemple ?

Voici mon capteur, si jamais, car j'ai vu qu'il y en avait des différents : 

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Edité par Mechaick 25 mai 2018 à 16:17:12

Il y a comme qui dirait un problème dans le marquage des composants.

Sur l'image que tu nous montres dans le message que tu as édité, il s'agit d'un microprocesseur et non d'un AOP.

De plus, sur l'image de ton module, on peut voir que les 2 pins du quartz (Y1) sont connecté à ce circuit intégré.

Or, un quartz n'a aucune utilité sur un AOP, il sert généralement à cadencé un microprocesseur.

D'ailleurs, on peut voir que ce quartz est branché sur les pins 5 et 6, exactement comme c'est le cas sur les schémas.

Bref, le U2 de ta carte correspond au STC1 des schémas.

Ce n'est donc pas étonnant que tu n'obtiennent rien de bien intéressant en observant ce composant.

Sauf bien évidement en observant la pin 10 car elle est connectée au 4 ème étage de sortie des AOP.

Du coup, l'AOP est en faite le circuit de gauche (U1 sur ta carte), c'est sur lui que tu devrais observer les pins 1,7, 8 et 14.

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Edité par lorrio 25 mai 2018 à 23:01:51