Radar de proximité à ultrasons

L'objectif de ce montage n'est pas de mesurer une distance précise, en calculant le temps de parcours d'un train d'ondes ultrasonores, mais simplement de détecter la présence d'un objet situé à courte distance de l'émetteur.

Un signal ultrasonore de fréquence 40kHz est émis en continu à l'aide d'un transducteur émetteur (US1). Le signal écho est capté par le transducteur récepteur (US2) et amplifié. La détection est active lorsque l'amplitude de l'écho atteint un seuil défini par le potentiomètre PS.

Un circuit timer NE555, monté en astable, génère un signal rectangulaire d'amplitude 12V et de fréquence proche de 40kHz. Cette fréquence est ajustée par le potentiomètre PF de façon précise sur la fréquence de résonance des transducteurs. Pour un gain donné, le réglage de PF doit correspondre au maximum de tension (sinusoïdale) sur la sortie 1 de l'AOP A1:A.

Les deux portes NAND CMOS 4011 génèrent deux signaux de même fréquence mais en opposition de phase. L'amplitude crête des signaux appliqués au transducteur émetteur est donc de 24V. Ceci est dû à l'effet capacitif de ce transducteur.

L'effet capacitif des transducteurs ainsi que la largeur de bande de l'AOP, limite le spectre du signal reçu à la seule harmonique fondamentale. Cette sinusoïde est redressée et filtrée (D1,R5,C5). La tension continue ainsi obtenue, voit son amplitude bouger en fonction de la proximité d'une éventuelle cible.

Dès que cette tension continue dépasse la tension fixée par PS, la sortie du comparateur A1:B passe à l'état haut. Cet état est matérialisé par la diode électroluminescente LED1. Le connecteur J3 permet l'interface vers une utilisation extérieure éventuelle.

Le réglage de la distance de détection se fait en agissant sur les deux potentiomètres PG et PS.

Une surface plane échogène sera détectée sans difficulté à une distance de 50cm à 1m.

Pour des distances plus importantes, il faut ajouter un étage amplificateur identique à A1:A entre celui-ci et la diode D1.

Ce montage peut être utilisé comme radar de recul pour voiture. Cette méthode de détection, basée sur l'amplitude de l'écho, a l'avantage d'être simple mais a néanmoins un défaut: des surfaces faiblement échogènes (tissus, liège…) seront détectées plus tardivement que des surfaces fortement échogènes (métal, pierre…).