Studio, implementazione e verifica di un sistema a ultrasuoni mediante strumentazione liquida

This thesis aims to develop an ultrasonic measurement system that replicates the operation of the HC-SR04 sensor, using only paired piezoelectric capsules, without employing microcontrollers and integrated circuits, but generating the signal through the Moku:Go liquid instrumentation. The transmission signal is generated via MATLAB in the form of sinusoidal and rectangular bursts at 40 kHz, with direct control over waveform, duration, and frequency. The received signal is acquired directly from the reflected or transmitted wave, enabling the calculation of the time-of-flight and, consequently, the distance between transmitter and receiver. Experimental tests were conducted to compare the performance of different waveform types and to evaluate system response as a function of the distance between the capsules. This project integrates theoretical and practical knowledge in electronics, measurement, and signal processing, laying the foundation for the development of compact, customizable wave-based systems that can be employed in educational, industrial, or robotic contexts for obstacle detection and distance measurement.

Questo lavoro di tesi ha come obiettivo la realizzazione di un sistema di misura ad ultrasuoni che replica il funzionamento del sensore HC-SR04, facendo uso esclusivamente di capsule piezoelettriche accoppiate, senza l’impiego di microcontrollori e circuiti integrati, ma generando il segnale con strumentazione liquida Moku:Go. Il segnale di trasmissione viene generato tramite MATLAB sotto forma di burst sinusoidali e rettangolari a 40 kHz, con controllo diretto della forma, durata e frequenza. La ricezione del segnale avviene attraverso l’acquisizione diretta dell’onda riflessa o trasmessa, permettendo il calcolo del tempo di volo e quindi della distanza tra trasmettitore e ricevitore. Sono state condotte prove sperimentali per confrontare le prestazioni ottenute con segnali di diversa natura e in funzione della distanza tra le capsule. Il progetto ha permesso di integrare conoscenze teoriche e pratiche nei campi dell’elettronica, delle misure e del trattamento dei segnali, offrendo una base per lo sviluppo di sistemi a ultrasuoni compatti, personalizzabili e impiegabili in ambito didattico, industriale o robotico per il rilevamento di ostacoli e la misurazione delle distanze.