Sistema para medição de distâncias horizontais na água utilizando transdutor ultrassônico

• Autor(a) principal: Gonçalves, William Emmert
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/15806
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Ultrassom; Distâncias - Medição; Transdutores ultrassônicos; Ultrasonics; Distances - Measurement; Ultrasonic transducers

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo de um sensor que pode ser embarcado em um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) anfíbio para detecção de obstáculos que possam danificar o VANT caso haja colisão. O sistema consiste na implementação de um circuito de excitação, o qual envia pulsos de 40 kHz gerados pela FPGA Basys 3 convertidos de baixa amplitude para alta amplitude, utilizando um transformador com indutância ajustável para acoplamento do transdutor. Para o tratamento do sinal de eco, foi desenvolvido um circuito de aquisição protegido contra alta tensão por um T/R Switch com -0,195 dB de perdas, servindo como acoplamento entre o transdutor e o circuito amplificador. A amplificação é composta por duas etapas, sendo a primeira com ganho fixo e a segunda com ganho variável controlado pela FPGA, permitindo variar o ganho de 22 dB a 37 dB. Entre as etapas de amplificação foi implementado um filtro passa-faixa RLC com largura de banda de 3 dB de 3,33 kHz, melhorando a seletividade do circuito. O sinal amplificado passa por um detector de pico e então por um comparador analógico, que indicará à FPGA quando um eco foi recebido ou não. Os dados foram transmitidos ao computador utilizando uma comunicação serial, e o software desenvolvido em Visual Studio realiza o cálculo da distância com base no valor recebido, apresentando o resultado graficamente. Em testes realizados em laboratório, o sistema apresentou erros de medida de ± 3 cm, sendo pequeno para uma distância máxima de 15 m.