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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Geschwindigkeitsmessung von einem Fußball


Autor: Hubert Knaß (hubi1919)
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Hallo!

Wir sind gerade in der letztn klasse der berufsschule für elektronik und
haben die aufgabe bekommen ein projekt zu starten womit man die
geschwindigkeit von einem fußball messen kann! die geschwindigkeit
sollen mit 2 lichtschranken erfasst und über einen microcontroller der
über eine rs232 schnittstelle über dem pc ausgearbeitet werden!


könnt ihr uns vl hinweise oder tipps geben, wie wir dieses projekt
umsetzen könnten??


dankeschön!

mfg hubert u philipp

Autor: Tom (Gast)
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Natürlich, sende dir in 5min. die Unterlagen inkl. komplettem Listing 
zu!

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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ALs allererstes würde ich mir Gedanken darüber machen, wie ihr es 
hinkriegt, dass der Fussball eine gerade Linie zwischen den 
Lichtschranken fliegt bzw. wie gross der Fehler ist, wenn er das nicht 
tut.
Auch ist interessant, was wohl passieren wird, wenn der Fussball die 
Lichtschranken nicht mit seinem Mittelpunkt passiert, sondern etwas 
versetzt.

> könnt ihr uns vl hinweise oder tipps geben, wie wir dieses projekt
> umsetzen könnten??

2 Lichtschranken aufbauen.
wird die eine unterbrochen beginnt eine Stoppuhr zu laufen.
Wird die andere unterbrochen, wird die Uhr gestoppt und aus der somit 
gemessenen Flugzeit und der bekannten Distanz der Lichtschranken die 
Geschwindigkeit ausgerechnet.

Wo liegt da jetzt technisch das Problem?

Autor: Küchenchef (Gast)
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Du nimms einfach 2 Kameras. Die eine schaut von Oben die andere von der 
langen Seite.

Dann hast du alle bewegungen im Raum abgedekct. Dann musst du mit nem 
uPC z.B. Attiny25 nur noch die Bilder dier Kameras auswerten.

Autor: Anselm 68 (anselm68)
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Letzteres darf er solange er die höhe nicht verändert :=)

Je geringer der Abstand der Lichschranken, desto geringer der 
winkelabhängige Fehler, aber umso kürzer die Messzeit.
Mal so geraten habe.

Wenn man einen PinChangeInterrupt verwendet, braucht man theoritisch nur 
1 Lichtschranke (die hoffentlich schnell genug ist).

Autor: zwieblum (Gast)
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wieviele wochen wollt ihr denn lichtschranke-treffen übel?

Autor: Küchenchef (Gast)
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> Wenn man einen PinChangeInterrupt verwendet, braucht man theoritisch nur
> 1 Lichtschranke (die hoffentlich schnell genug ist).

Wie groß ist denn ein Deutscher-Norm-Fußball

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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lol... einfach... verstehe nicht wieso man dafür keine ansätze weiß.

was ist denn geschwindigkeit? weg auf zeit, richtig? da ist doch schon 
alles drin was man braucht. du brauchst einen bekannten weg zwischen den 
lichtschranken (beispielsweise genau einen meter) und eine stabile 
zeitbasis. gewissermaßen eine schnelle stoppuhr. diese wird gestartet 
wenn der ball die erste lichtschranke auslöst und gestoppt wenn er die 
zweite auslöst. damit kennst du weg und zeit, den rest machst bitte 
alleine.

Autor: Haus der Spinne (Gast)
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> Als allererstes würde ich mir Gedanken darüber machen, wie ihr es
> hinkriegt, dass der Fussball eine gerade Linie zwischen den
> Lichtschranken fliegt bzw. wie gross der Fehler ist, wenn er das
> nicht tut.

Das können sie bequem mit einer Bogenlichtschranke lösen. Dann ist die 
Strecke immer gleich lang, egal in welchem Winkel der Ball abgeschossen 
wird.

Autor: yalu (Gast)
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Hier gab es schon verwandte Threads:

  Beitrag "Drucksensor zur Geschwindigkeitsmessung beim Kicker"
  Beitrag "schnelle und einfache Lichtschranke"

Nicht alles, was darin steht, ist relevant, aber vielleicht könnt ihr
ein paar Anregeungen bekommen.

Autor: Küchenchef (Gast)
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Oder einen Beschläunigungssensor draufpappen und dann einfach das 
ergebniss aufinigrieren.

Das wär eine schöne Akademische löstung

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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einfach ein seil an den ball binden ;)

Autor: Martin (Gast)
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... verstehe nicht ...

Ist doch ganz einfach, Ben: Hubert hat die gleichen Rechtschreibprobleme 
- die du auch hast.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Anselm 68 schrieb:
> Je geringer der Abstand der Lichschranken, desto geringer der
> winkelabhängige Fehler,

Noch mal zurück in die Mathevorlesung.
Trigonometrie, Stichwort "Strahlensatz" bzw. "ähnliche Dreiecke"

Autor: Anselm 68 (anselm68)
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Karl Heinz,

welche Vorlesung? :p
hab ja nichtmal Abi.

ABer du hast wohl trotzdem recht ;)

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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> Ben: Hubert hat die gleichen Rechtschreibprobleme - die du auch hast.
na dann verstehen wir uns ja wenn wir das gleiche protokoll nutzen.

sorry, an der berufsschule gabs kein abi! ;)

Autor: Integrearer (Gast)
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Kann ein ATTINY überhaubt integreiren?

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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natürlich, mußt halt nur die passenden routinen dafür schreiben.

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

beim Amt für öffentliche Unordnung eine Radarpistole ausleihen, 
Versicherung abschliessen und mit dem Ball drauf schiessen.

Gruss Reinhard

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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muhaww... wieso mit einem ball darauf schießen? ;)

SCNR

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Ben _ schrieb:
> muhaww... wieso mit einem ball darauf schießen? ;)

zur Anzeige der Geschwindigkeit...

Tschuldigung allerseits, ich habe überlesen, dass Lichtschranken als 
Lösung vorgeschrieben sind, also bitte alle Dopplereffekte wieder 
vergessen.

Gruss Reinhard

Autor: Hubert Knaß (hubi1919)
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danke für eure tipps u. vorschläge!

könnt ihr uns vl schaltpläne oder tipps zusenden die uns in dieser sache 
weiterheöfen!

wir danken schon im voraus!

mfg hubert und phil

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Ballistisches Pendel!

Wäre ein möglicher Ansatz. (Scherz)

Aber ernsthaft, denke ich für eine Berufsschule wäre die 
Lichtschrankennummer lösbar. Torwandschießen löst das Winkelproblem!

Verbliebener Winkel, der dann möglich ist, ist zu venachlässigen, oder 
für
eine 1+ im Zeugnis mit guter Näherung leicht bestimmbar.

guude
ts

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Hallo, wieso eigentlich 2 Lichtschranken?
So ein Ball ist doch ziemlich "dick", also fliegt der ja auch ziemlich 
lange durch eine Schranke, also messen von Unterbrechung, bis wieder 
frei...
Das Problem ist aber, dass der Ball ja nicht nur über den Boden rollt, 
sondern auch mal auf Höhe von 1m oder so fliegt. Das sehe ich als viel 
größeres Problem...

Autor: ruepel (Gast)
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2 Lichtschranken, damit man die Geschwindigkeit messen kann.
Direkt hintereinander angeordnet im Abstand von der Größenordnung des 
Radius des Balls.
Am besten mit ICP, beidflankig triggern.

Die Differenz zwischen den beiden fallenden Flanken (=Licht wird 
unterbrochen) gibt dann grob die Geschwindigkeit.
Aus der Dauer der jeweils ausgetasteten Lichtschranke (also während der 
Ball hindurch fliegt) kann man die "effektive Breite" des Balls 
berechnen (also an welchem Breitengrad die Lichtschranke den Ball 
schneidet) und damit zumindest den vertikalen Winkelfehler für die 
Geschwindigkeit korrigieren.

Autor: John-eric K. (mockup)
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Ball einfach durch ein Rohr schießen was etwas größer ist.
Damit vernachlässigbarer Fehler würde mir so einfallen.

Autor: Marcel (Gast)
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Dann schieß mal den Ball mal durch das Rohr...

Autor: John-eric K. (mockup)
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Naja der Ball kann ja direkt davor liegen.

Autor: billydeedaniels (Gast)
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Also generell ist die Idee mit dem Doppler gar nicht so verkehrt, da man 
hier eher unabhängig ist und der Ball nicht eine vorgegeben Position 
durchfahren muß.
Allerdings ist Doppler nicht gefragt :(
Wie schon die Vorredner geschrieben haben ist es im Grunde eine einfache 
Zeitmessung. Sprich ein Impuls wenn der Ball das erste mal die erste 
Schranke durchbricht und ein zweiter Impuls wenn die zweite Schranke 
durchbrochen wird. Anhand von Weg mal Zeit hat man dann ja bereits seine 
Zeitmessung. Das ganze dann mit einem kleinen uC auswerten und über eine 
RS232 an den PC senden. Sofern ihr hier kein Programm schreiben müßt, 
würde ja schon ein einfaches Terminal Programm reichen um die 
Geschwindigkeit anzeigen zu lassen.
Ihr könntet ja auch eine Art Lichtschrankenfeld aufbauen. Sprich ca. 5 
Lichtschranken im Abstand von 30cm sowohl für die vordere als auch die 
hintere "Lichtschranke" damit hätte man dan das Problem mit dem exakten 
treffen der Schrnake nicht mehr.

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Wenn man doch die Ball breite kennt, reicht meiner Ansicht nach eine 
Schranke.
Zwei ist natürlich sicherer und so ist auch eine Verformung des Balls 
nicht schlimm.

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Oh Mannnnnn,

Berufsschule Leute!

Tritt das verdammte Ding durch zwei Lichtschranken (erste startet den 
Zähler, zweite stoppt den Zähler) und gut ist.

Will der Lehrer mehr, dann kost das extra.


guude
ts

Autor: billydeedaniels (Gast)
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Ich verstehe nun nicht diese Reaktion.
Das sind doch nur Anregungen und es geht ja nicht darum Anforderungen 
aus einem Lastenhaft zu erfüllen...

Ich denke wenn man sich Gedanken macht und Eigeninitiative zeigt kann 
das nicht schaden!

Autor: ruepel (Gast)
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zerrome,
das Ergebnis kann stark dadurch verfälscht werden, ob man nun am 
Nordpol/Südpol, oder am Äquator mißt.
Die Erkenntnis, wie breit der Ball ist, hängt bei einer einzigen 
Lichtschranke nunmal auch von der Geschwindigkeit ab.

Autor: doc (Gast)
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Der Durchmesser des Balles kann als Information nur herangezogen werden, 
wenn er GENAU MITTIG die Lichtschranke trifft.

Autor: ruepel (Gast)
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;)

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Hubert Knaß schrieb:
> danke für eure tipps u. vorschläge!
>
> könnt ihr uns vl schaltpläne oder tipps zusenden die uns in dieser sache
> weiterheöfen!
>
> wir danken schon im voraus!

Ja, baut endlich die Lichtschranken auf und startet Versuche.

Tip: Anstelle einer Licht-'Schranke' kann man es ja auch mit einem 
Licht-'Vorhang' probieren:
2 Spiegel, zwischen denen der Lichtstrahl (Laserpointer) ein paar mal 
hin und her muss, ehe er auf den Phototransistor trifft.

Autor: whatever (Gast)
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>könnt ihr uns vl schaltpläne oder tipps zusenden die uns in dieser sache
>weiterheöfen!

Also ich hab die ganze Nacht an einer Lösung gearbeitet und eben meinen 
Chauffeur losgeschickt, dass er euch die druckfrischen Pläne und eine 
Ladung heiße Ohr... äh Semmeln vorbeibringt. Ich glaubs ja nicht. Solche 
Schluffis wie ihr sollten aus der Berufsschule rausfliegen.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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whatever schrieb:
>>könnt ihr uns vl schaltpläne oder tipps zusenden die uns in dieser sache
>>weiterheöfen!
>
> Also ich hab die ganze Nacht an einer Lösung gearbeitet und eben meinen
> Chauffeur losgeschickt, dass er euch die druckfrischen Pläne und eine
> Ladung heiße Ohr... äh Semmeln vorbeibringt.

Du kannst ihn doch nicht Sonntag Morgen aus dem Bett holen!
Kannst du deinen Chaffeur noch anrufen?
Lass ihn doch deine Lösung gleich beim Lehrer vorbeibringen!
Dann kannst du auch gleich mit dem Lehrer direkt noch alle Änderungen 
durchgehen und brauchst die Schüler nicht belästigen.

Autor: whatever (Gast)
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guuuude Idee. Ich ruf ihn schnell noch an.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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einen ball durch ein rohr schießen ist so gut wie unmöglich. erstens 
wenn du voll durchziehst bleibst du mit dem fußspann am rohr hängen 
(macht böhse aua!) und zweitens klappert der ball nur im rohr rum 
anstatt sauber durchzufliegen. aber nur zu, wenn das auf der arbeit 
passiert ists immerhin ein arbeitstunfall... ;-)

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