Registro fonte: Sistema de medição de profundidade baseado em transdutor ultrassônico

Sistema de medição de profundidade baseado em transdutor ultrassônico

This work describes the development of an electronic device that can be shipped in an amphibious unmanned aerial vehicle (vehicle that was previously developed in Joint Project with the PTI) to measure depth of riverbeds using an ultrasonic sensor of 200 kHz by the Pulse-Echo technique. The device c...

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Autor principal:	Rosa Júnior, Nilton Barbosa da
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Ecobatímetro Microcontroladores Conversores de corrente elétrica Echo sounding Microcontrollers Electric current converters CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23870
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id	riut-1-23870
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spelling	riut-1-238702021-01-19T06:11:04Z Sistema de medição de profundidade baseado em transdutor ultrassônico Depth measurement system based on ultrasonic transducer Rosa Júnior, Nilton Barbosa da Coutinho, Fábio Rizental Pfrimer, Felipe Walter Dafico Nakano, Alberto Yoshihiro Coutinho, Fábio Rizental Ecobatímetro Microcontroladores Conversores de corrente elétrica Echo sounding Microcontrollers Electric current converters CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA This work describes the development of an electronic device that can be shipped in an amphibious unmanned aerial vehicle (vehicle that was previously developed in Joint Project with the PTI) to measure depth of riverbeds using an ultrasonic sensor of 200 kHz by the Pulse-Echo technique. The device consists of the implementation of an excitation circuit that performs low amplitude pulse conversion generated by a microcontroller TM4C1294NCPDT for high amplitude pulses. The generation of the high voltage signal is given by means of a Boost converter, which converts the voltage of a 11,1 V battery to a voltage above 120 V. A Full-Bridge topology inverter circuit converts the DC voltage generated by the Boost converter into a square signal with a 200 kHz operating frequency, which will be conditioned by a resonant second-order low-pass filter for harmonic reduction. For the treatment of the received echo signal, an acquisition system was developed, consisting of a T/R Switch protection circuit with -0,714 dB losses for the coupling between the ultrasonic sensor and a variable gain amplification circuit that is controlled by the microcontroller, which allows the gain to be varied from 13,92 dB to 50,86 dB. The amplified signal passes through a peak detector circuit, in order that, by means of an internal comparator of the microcontroller, the decision is made whether an echo was or was not detected. The measured depth data is sent through a Wireless HC-12 RF transceiver for presentation on a computer through a platform developed in Visual Studio. In laboratory tests, which used a 46 x 86 cm barrel. The system showed ± 30 mm of measurement errors. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um dispositivo eletrônico que pode ser embarcado em um veículo aéreo não tripulado anfíbio (veículo que foi previamente desenvolvido em Projeto conjunto com o PTI) para medição de profundidade de leitos de rios utilizando-se de um sensor ultrassônico de 200 kHz por meio da técnica Pulso-Eco. O dispositivo consiste na implementação de um circuito de excitação que realiza a conversão de pulsos de baixa amplitude gerado por um microcontrolador TM4C1294NCPDT para pulsos de alta amplitude. A geração do sinal de alta tensão é dada por meio de um conversor Boost, que converte a tensão de uma bateria de 11,1 V a uma tensão acima de 120 V. Um circuito inversor de topologia Full-Bridge converte a tensão contínua gerada pelo conversor Boost em um sinal quadrado com frequência de operação de 200 kHz, o qual será condicionado por um filtro passa-baixas de 2ª ordem ressonante para a redução de harmônicas. Para o tratamento do sinal eco recebido, foi desenvolvido um sistema de aquisição, composto por um circuito de proteção T/R Switch com -0,714 dB de perdas para o acoplamento entre o sensor ultrassônico e um circuito de amplificação de ganho variável que é controlado pelo microcontrolador, que permite variar o ganho de 13,92 dB a 50,86 dB. O sinal amplificado passa por um circuito detector de pico, para que, por meio de um comparador interno do microcontrolador ocorra a decisão se um eco foi ou não detectado. Os dados da profundidade medida são enviados através de um transceptor sem fio RF Wireless HC-12 para apresentação em um computador por meio de uma plataforma desenvolvida em Visual Studio. Em testes realizados em laboratório, o qual foi utilizado um tonel de 46 x 86 cm, o sistema apresentou erros de medida de ± 30 mm. 2021-01-18T11:46:00Z 2021-01-18T11:46:00Z 2017-11-24 bachelorThesis ROSA JÚNIOR, Nilton Barbosa da. Sistema de medição de profundidade baseado em transdutor ultrassônico. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23870 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Toledo Brasil Engenharia Eletrônica UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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