Hi, habt ihr eine Idee, wie das zu machen ist? Ich habe vor eine Entfernung auf 1 cm genau zu messen. Das ganze soll 1 Dimensional sein, also lediglich, messen, wie weit der Sender vom Empfänger entfernt ist. Jetzt stellt sich die Frage, wie ich so kleine Zeiten überhaupt noch messen kann. Wenn der Sender ein Signal sendet, und der Empfänger 1 cm entfernt ist und das Signal dann verstärkt und reflektiert, dann braucht das Signal für hin und Rückweg grade mal 66 ps. Hat jemand eine Idee, wie man sowas noch messen kann? Ultraschall scheidet wegen der Störanfälligkeit aus. Danke für eure Hilfe schonmal!
Vor einiger Zeit war hier so ein Schlaumeier, der behauptete, sowas zu können. In der Praxis brauchst Du aber sauschnelle Laser-LEDs und GaAs-Fotodioden und zur Auswertung spezielle ASICs. Peter
Wie oft willst du es Bauen oder geht es nur um eine Informative Frage? Ich habe da auch schon mal darangedacht so was zu bauen. Es gibt das verschiedene Tricks. Der heute am meisten verwendete ist das Ausnutzen von Gatterlaufzeiten. Es werden Flip-Flops so hintereinander auf gereiht das sie wie beim Dominostapel nacheinander umklappen. Auch Eimerkette genannt. Jetzt wird mit jedem Takt der Zustand der Eimerkette in einem FIFO gelegt. Bei einer Differenz zwischen der Fifotaktzeit und der Gatterlaufzeit kann man unter der Gatterlaufzeit kommen. Das ist das gleiche Prinzip wie beim Messschieber! Älter Messsystem senden einen neuen Impuls wenn der Alte Angekommen ist und messen die Frequenz. Die Optische Laufstrecke wird zu quasi Resonator. Und noch ein Trick ist, dem Impuls noch einen Trägersignal zu verpassen. Siunspaket oder besser ein Chirp. Da kann man mit einer Faltung noch etwas rausholen. Rene`
für sowas gibt es time to digtal converter. http://www.msc-ge.com/cgi-bin/frame.pl?url=/d/produkte/ele_kom/tdc/tdc501.html:language=d in den applikationsbeispielen wird auch die von dir geforderte aufgabe beschrieben
Hi, danke erst mal für die Antworten. Im Moment ist es nur eine rein informative Frage, aber vielleicht wird ja mal was draus.
Hier lerne ich auch noch. Der TDC als feritigen Baustein ist mir neu. Ich kannte die Lösung nur in programmierbaren Chips. @Dannegger Warum soll das nur mit GaAs Fotodioden gehen? Der ideale Spektralbereich von GaAs ist im nicht Sichtbaren. Wenn die Anwendung einen sichtbaren Laserfleck haben soll, finde ich ist ein Si-Photodedektor besser geeignet. Ich glaube Leica hat ein Zimmermessgerät. Das hat wie gehabt einen roten Laserpunkt. Bestimmt eine 650-670nm Laserdiode. Frau Buhlmann unsere Bildungsminsterin hat vor kurzem eine Firma premiert.
@Dose "Warum soll das nur mit GaAs Fotodioden gehen?" Weil diese auf hohe Schaltgeschwindigkeiten hin optimiert sind (für den Telekommunikationsbereich). Es geht hier ja um unter 100ps, d.h. über 10GHz. Schau Dir einfach mal die Schaltzeiten von normalen Fotodioden an, da sind bestenfalls 10MHz (100000ps) drin. Rein theoretisch könnte man die Schaltzeiten abziehen, wenn sie denn konstant wären, was sie aber eben nicht sind. Praktisch könnte man mit einem Jitter von etwa 10% rechnen, d.h. eine Kurzzeitstabilität bis herab zu 1/10 der gesamten Schaltzeiten erreichen. Entsprechend sauberen Aufbau und stabile Stromversorgung vorausgesetzt. Peter
Bis wohin geht den der spektrale Bereich bei GaAs? Ist noch 650nm noch empfangbar?
Hier ist eine nette Arbeit zur direkten Lichtlaufzeitmessung: http://herkules.oulu.fi/isbn9514272625/
Also ich würde das mit Ultraschall versuchen. Das sind dann 60us Laufzeit. Die Elektronik dafür ist trivial. Wo sollte das denn bitte Störanfällig sein? Solange keine anderen Objekte in der Nähe sind, deren Abstand zum Sender kleiner als 1cm ist, sehe ich da kein Problem.
Na weil die Schallgeschwindigkeit von Temperatur und Luftfeuchtigkeit abhängig ist und wirbeln sollte es auch nicht, wie willste da ne genaue Messung hinbekommen... http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallgeschw.htm (Jakob sprach von 1cm Genauigkeit, nicht 1cm Messabstand)
Bei Elektor gab es vor kurzem eine Schaltung zur Füllstandmessung von Wassertanks mit Ultraschall. Die Ausgabe erfolgt mit 1cm Genauigkeit, intern wird aber mit <1mm gemessen. Es werden mehrere Werte gemessen, erst wenn diese mehrheitlich nahezu identisch sind, wird der Wert als gültig erklärt. Reichweite ca. 2m ohne die Schaltung jetzt speziell abgeglichen, oder die Sensoren richtig ausgerichtet zu haben. Die Schaltung basiert auf einem mega8, hat eine Temperaturmessung und somit eine Temperaturkompensation eingebaut.
Erst heute hat mir einer erzählt, daß die Füllstandsmessung mit Ultraschall nicht trivial sei, weil man mehrfachreflexionen bekommt und deswegen den Sensor erst mal auf das (leere) Faß kalibrieren muß. Es ging dabei aber wohl um industrielle Behälter und weniger um die Regentonne im Garten. Für die Entfernungsmessung würde ich ja den Sensor von http://www.pmdtec.de/ nehmen, damit muß man nicht im ps-Bereich rummessen. 1cm Auflösung ist damit schon machbar, aber 1cm absolute Entfernung könnte kritisch werden. Ich befürchte allerdings, daß es den nicht bei Reichelt gibt. ;-) Markus
Die Schaltung von Elektor umgeht das mehrfach Reflektionsproblem, und vor allem das direkte koppeln zwischen Sender und Empfänger echt genial: Nach dem Aussenden wird für einige 10ms die Spannung des empfangenen Signals mittels ADC gemessen. Da die Signalstärke quadratisch mit der Entfernung abnimmt, ist dieser Kurvenverlauf gespeichert. Jetzt wird jeder Messwert mit dieser Kurve normiert, womit man ein von der Entfernung unabhängig gleich starkes Signal erhält. Die Stelle an der der normierte Wert am größten ist, wird als Ergebnis verwendet.
Temperaturkompensation bei US ist schon gut, aber die Luftfeuchte hat auch einen wesentlichen Einfluss. Dagegen sind Gaszusammensetzung und Luftdruck fast vernachlässigbar. Bei einer Genauigkeit von 1cm ist das bei 1m Messweg schon eine Anforderung von 1% Messfehler, da kommt man um eine Feuchtekorrektur nicht herum. Alternativ kann man aber einen zweiten Messkanal mit zusätzlichem Empfänger aufbauen, der eine bekannte und konstante Länge hat, und darauf dann korrigieren. Dieser Referenzkanal sollte eben gleiche Temperatur und gleichen Luftdruck haben, dass dürfte so schwer nicht sein. Sven
Hallo Leute ich habe mal mit Ultraschall gearbeitet. Im Labor ging Ultraschall sehr gut, aber unter den realen Kundenbedingungen gab es ständig Überraschungen. z.B. bei einer Füllstandsmessung von Lösungungsmittel war es sehr schwierig, weil Temperatur, Luftfeuchte und der Lösungsmitteldampf in die Schallgeschwindigkeit eingegangen sind. Dabei ging es allerding um Auflösung von weit unter 1cm. Ultraschall hat zwei große Nachteile: erstens es darf keine Luftstömung existiern Da fallen Abstandmessungen an/nahe rotierenden Maschine flach. zweites auf der Oberfläche ist es ein großer Meßfleck. Die seitliche (laterale) Auflösung ist sehr beschränkt. der Leser hat dagen einen schönen Meßpunkt. Ich habe in meinen Unterlagen folgende Laserentferungsmessgeräte gefunden: Bosch DLE 150 Hilti PD30 Fall jemand so ein Gerät oder ein ähnliches bei der Hand hat, sollte er mir ein schönes Foto vom Inenleben geben.
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