Hallo, ich überlege gerade ob ich dazu in der Lage bin ein Laserentfernungsmessgerät mit Laufzeitmessung zu bauen. Die Reichweite muss max 10 Meter betragen. Meine größte Frage ist bisher, ob genug Licht von z.B einer normale weißen Wand reflektiert wird, um es zu messen. Hat jemand Erfahrung mit sowas? Ist das überhaupt ohne große Kosten möglich? Danke im Voraus, Theo
Hallo, ich will dir ja nicht den Wind aus den Segeln nehmen, aber hast du eine ungefähre Ahnung davon welche technischen Probleme zu lösen sind? Welche Fähigkeiten bezüglich Elektronik hast du? Rechne mal spaßeshalber aus, welche zeitliche Auflösung so ein Gerät haben sollte. Gruß Öletronika
Hallo Theo, nun so etwas habe ich schon beruflich gemacht. Es ist allerdings nicht trivial. Das Licht das zurück kommt ist extrem gering. Deshalb kommen als Detektor sogenannte Avalanche Photodiode zum Einsatz. Diese Dioden zeigen wie eine klassische Photodiode einen Anstieg des Sperrstromes an, wenn Licht auf die Diode fällt. Die verwendete Sperrspannung beträgt je nach Diode zwischen 60 bis 150V. Die Laufzeit kannst du natürlich nur indirekt Messen. Bei 10m Abstand beträgt die Laufzeit (2 * 10m) ca. 65ns. Um diese kurze Zeit erfassen zu können moduliert man die Laserdiode z.B. mit 5MHz, also einem Signal das eine Periodendauer von 200ns hat. Das empfangene Signal muss man dann ordentlich verstärken und erhält dann ebenfalls ein 5 MHz Signal. Gibt man nun das empfangene - und gesendete Signal auf ein Zweikanal Oszilloscope, so sieht man auf dem Oszilloscope eine Phasenveschiebung zwischen den beiden Signalen die ein Maß für die Laufzeit ist. Jetzt musst du die Phasenverschiebung noch geeignet auswerten, wozu es verschiedene Ansätze gibt. Zu beachten ist natürlich auch noch, dass sich bei Vielfachen der Periodendauer des Signals, wieder das gleiche Phasenbild einstellt. Du musst die Messung dazu mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen durchführen um hier eine eindeutige Aussage treffen zu können. Und so gäbe es noch viel zu berücksichtigen wie, Laufzeit der Schaltung selbst, Temperaturverhalten, Einhaltung der optischen Achse, Kalibrierung usw. Also für mich war es damals eine wahnsinnig spannende Aufgabe welche mit allen Wassern gewaschen war. Nur mal so nach Feierabend scheint mir dies nicht zu realisieren zu sein. Trotzdem viel Erfolg Gruß Transi
Wenn es Phasenverschiebung sein darf: http://hackaday.com/2014/02/28/homebrew-phase-laser-rangefinder/
Danke für die raschen Antworten. @Uwe M. ich bin mir durchaus bewusst, dass die Zeiten sehr gering sind, ich habe mir gedacht dieses Problem mit einem TDC zu lösen. Meine Kenntnisse in Elektronik sind durchaus Ausbaufähig, jedoch habe ich ausreichend Ansprechpartner um Probleme zu Lösen. @Transi Welche Leistung hatte deine Laserdiode damit genügend Licht zurück kommt? Mit Oszi und normaler Photodiode habe ich das ganze bei sehr kleinem Abstand schon hinbekommen, jedoch kann ich in der fertigen Schaltung kein Oszi verwende, weshalbn ich an einen TDC dachte. Wie ist das eigentlich mit Fremdlichteinstralung? In meinem kleinen Versuch war das ein großes Problem. Wies hast du das hinbekommen und welche Wellenlänge hatte dein Laser? Einhaltung der optischen Achse könnte auch ein Problem sein, jedoch kann ich das ja mit ein bisschen herumprobieren lösen. Nur so nach Feierabend würde ich das auch nicht machen, soll eine Art Abschlussarbeit für die Schule werden, habe also noch etwas mehr als ein Jahr Zeit. Ich sollte noch dazusagen, dass die Genauigkeit nicht sehr hoch sein muss. Ich währe mit 50 cm zufrieden. Gruß Theo
Hallo Theo, die Laserdiode war eine normale Laserdiode, rot im sichtbaren Bereich. Leistung < 1mW da alles andere unzulässig ist (wenn man hineinschauen kann) und zur Waffe werden kann. Dein Ansatz ist da aber nicht ganz richtig. Eine Erhöhung der Laserleistung bringt dir keine einfachere Empfängerschaltung. Der Aufwand ist bei 2mW nicht wirklich weniger als bei 0,5mW und der Versuch um eine Avalanchediode herumzukommen (die nicht ganz billig sind, 10-30€ für Einzelstückzahl ist da üblich) wird nach meiner Ansicht nicht funktionieren. Die Messung mit dem Oszi habe ich nur deshalb angeführt um zu zeigen wie man es machen kann. Du musst halt die Funktion des Oszi und die deiner Augen und vor allem der Gehirnleistung „was bedeutet jetzt diese Phasenverschiebung“ Elektronisch bzw. per Software realisieren. Fremdlicht ist natürlich auch ein Problem. Vor die Empfangsdiode muss natürlich eine Linse und ein Filter, wenn dies auch aus recht einfachen Komponenten bestehen kann. Zum Abschluss nur noch so ein Gedanke: Ich weiß jetzt ja nicht an was für einer Schule diese Abschlussarbeit erstellt wird, aber ich behaupte mal das schon zig Diplomarbeiten mit weit niedrigeren Ansprüchen durchgegangen sind. Wenn du dich da mit deinen Mitschülern messen musst, was ja zwangläufig der Fall ist, macht da einer vielleicht irgendeine „LED-Blinki Gedöns“ Schaltung, die sicher auch funktioniert und du hast da eine nicht funktionierende Abschlussarbeit bei der Details aber schon um Welten anspruchsvoller sind als die ganzen Arbeiten deiner Kollegen zusammen. Nur ob das so auch erkannt und bewertet wird? Gruß Transi
Hallo Transi, gibt es solche Dioden nicht auch mit integrierten "Bandpass" Filter für eine bestimmte Wellenlänge? Ich habe nämlich so gut wie keine Ahnung von Optik… Währe eine eventuelle Lösung für das Fremdlichtproblem, das verwenden einer zweiten Diode die nicht vom Laser angestrahlt wird? Es ist in der tat ein schwieriges Projekt, ich möchte mich hier auch nur mal informieren ob es möglich ist. Zur Sicherheit habe ich schon noch ein ähnliches aber weitaus einfacheres Projekt im Kopf ;) Gruß Theo
> Ich sollte noch dazusagen, dass die Genauigkeit nicht sehr hoch sein > muss. Ich währe mit 50 cm zufrieden. Hallo, ich habe den Eindruck, dass du absolut keine Ahnung hast, auf was du dich das einlassen willst. Als Schüler ist das IMO noch ca. 2 Nummern zu groß. Dass du da eine optische Laufzeitmessung für kurze Entfernungen mit Oszi gebastelt hast, glaube ich ehrlich nicht. Hast du ebtl. was anders probiert? Auch wenn du nur in der Größenordnung 0,5m auflösen willst, brauchst du zeitliche Auflösung im Bereich von 3ns. Das ist rein digitaltechnisch heute kein großes Problem mehr, aber optoelektronisch (Lichtempfänger) immer noch sehr anspruchsvoll. Die Schaltung des Lichtsensors muss bei entsprechend hoher Verstärkung auch entsprechend schnell arbeiten, damit beim Eintreffen des Lichtes auf die Fotodiode eine möglichst steile Flanke entsteht, auf die man zeitlich triggern kann. Das ist aber wie gesagt recht aufwendig und mit sehr speziellen knowhow verbunden. Da spielen unvermeidliches Tiefpassverhalten, Laufzeiten in der Schaltung usw. eine Rolle. Wenn man da auf Auflösung von wenigen ns kommen will, muss man sehr genau wissen, wie das ganze funktioniert und welche BE da einsetzbar sind. Die Lichtlaufzeitmessungen, welche ich kenne, arbeiten anders als beschrieben. Da wird ein sehr kurzer Laserimpuls im Bereich ns erzeugt, der aber eine hohe Leistung hat (einige hundert mW bis in den 1W-Bereich). Weil die integrale Energiemenge trotzdem verschwindend gering ist, sind diese Laser trotzdem sehr sicher (Laserklasse 1), auch wenn die Messung einige hundert mal pro s repetiert . Mit der hohen Leistung bekommt man an der Avalanchediode über eine entsprechende Optik einen ordentlichen Lichtimpuls zurück, welche den Lawineneffekt der vorgespannten Diode auslöst. Nur mit diesen sehr schnellen Trickschaltungen erreicht man sehr hohe Flankengeschw. des Empfängers. Die Vorspannung wird dabei ständig sehr knapp am Avalanchedurchbruch geregelt. So macht auch Umgebungslicht nicht so viel aus. Natürlich nutzt man auch einen schmalbandigen Filter, der nur Licht im Frequenzbereich des Lasers durch läßt, um den Einfluss von Umgebungslicht zu reduzieren. Zur Auswertung werden Spezial-Zähler-IC mit extrem hoher zeitlicher Auflösung im Bereich weit unter 1ps eingesetzt (60fs, wenn ich mich richtig erinnere). Das Hauptproblem und die größte Quelle für Ungenauigkeit bleibt aber die Empfängerschaltung und die Triggerung des Empfangssignals. Wenn ein Empfänger auf Grund unvermeidlichen Tiefpassverhaltens nur rel. langsam ansteigt, dann hat man keinen genauen Triggerpunkt auf dieser Flanke. Triggert man nur auf eine feste Spannung, bekommt man eine starke zeitliche Abhängigkeit von der Amplitude des Empfangssignals. Ach bei der Avalanchediode ist die Auslösung des Impulses von der Helligkeit des Empfangssignals abhängig. Mein Tip: Versuche das ganze mit Schall/Ultraschall. Ist viel einfacher umzusetzen und bis 10m bekommst du auch noch bessere Genauigkeit und Auflösung. Auch andere Verfahren, z.B. mit Triangulation kann ich mir bis 10m gut vorstellen, wenn Auflösung im cm-Bereich reicht. Gruß Öletronika
Hallo, ich würde es nicht direkt als Entfernungsmesser bezeichnen, ich habe eine Laserpointer aufgeschraubt und mit 1kHz angestauert, diesen Laser dann in einem dunklen Raum auf die Photodiode gerichtet und das Signal der Diode mit dem Signal des Lasers am Oszi verbunden. War nur sehr trivial, aber ich konnte eine Verschiebung feststellen. Das mit den kurz gepulsten Laserstralen habe ich mir auch so überlegt, würde aber mit max 5mW arbeiten, sonst wird mir das doch zu gefährlich. Ich sollte dir jetzt genau erklären was ich vor habe, viele von dir beschriebene Aspekte kann ich dabei (glaube ich) nämlich außer acht lassen. Ich würde gerne Lichtschranken ohne Reflektor bauen, also muss ich nur messen ob sich die gemessene Entfernung zum Normalzustand verändert(wenn z.B. jemand durchläuft). Davon baue ich dann 2 Stück und noch eine dritte Schaltung mit Stoppuhr, dass die von den "Laserschaltungen" ausgewerteten Ergebnisse erhält und die Uhr startet bzw. stoppt. Somit müsste ich mir um Laufzeit der Schaltung, Temperaturverhalten, Genauigkeit usw. keine sorgen machen. Das ganze funktioniert mit Triangulation deshalb vermutlich nicht, oder hätte einen zu großen Energieverbrauch. Ultraschall kommt auch nicht in Frage weil der nicht gerichtet genug ist(wenn ich z.B die Lichtschranke zwischen Laser und einem kleineren Objekt aufbauen will). 3ns sind nach meinen Informationen mit TDCs kein Problem. Diese sind sicher in der Lage 2 ansteigende Flanken zu erkennen und zu messen. Auch eine kleine Ungenauigkeit wäre kein Problem. Mich beschäftigt aber weiterhin der Empfang und die Aufbereitung des Signals(sowohl optisch als auch elektrisch). Wenn jemand mir genauer erklären könnte wie eine Schaltung mit Avalanchediode funktioniert, währe ich dankbar. Gruß Theo
Weisst Du was ein Michelson-Interferometer ist? Du überlagerst das Original-Signal und das (verstärkte) reflektierte Signal und aus der daraus resultierenden Interferferenz kannst Du die Laufzeit bestimmen. http://de.wikipedia.org/wiki/Michelson-Interferometer http://www.ligo-wa.caltech.edu/teachers_corner/IFO/Demo.html
Theo schrieb: > War nur sehr > trivial, aber ich konnte eine Verschiebung feststellen. Du hast vermutlich die Verzögerung der Sende- und Empfangsschaltung gemessen. Ich kann mich meinen Vorrednern nur anschliessen: bei Entfernungen bis 10m ist Ultraschall einfach, braucht wenig Leistung und funktioniert auch mit kleinen MC bestens. Habe mir gerade so etwas gebaut zum Messen von Füllstand in einer Sammelgrube. Hier ist die Auflösung doch sehr viel einfacher zu handhaben: 1ms = 33cm, 1µs = 0,33mm
Ich denke mal das: http://diydrones.com/profiles/blogs/11-gram-arduino-powered-laser-rangefinder könnte die Lösung sein. Damit kannst du auch problemlos auf sehr kleinen Objekten messen. Stromverbrauch sollte ja eigentlich nicht anders sein, pulsen kann man da schliesslich auch...
blopp schrieb: > Weisst Du was ein Michelson-Interferometer ist? Du überlagerst das > Original-Signal und das (verstärkte) reflektierte Signal und aus der > daraus resultierenden Interferferenz kannst Du die Laufzeit bestimmen. Und das dann nicht für die Laserwellenlänge sondern für dir draufmodulierten Hochfrequenzwellen, um Mehrdeutigkeiten auszuräumen ...
Mike schrieb: > blopp schrieb: >> Weisst Du was ein Michelson-Interferometer ist? Du überlagerst das >> Original-Signal und das (verstärkte) reflektierte Signal und aus der >> daraus resultierenden Interferferenz kannst Du die Laufzeit bestimmen. > > Und das dann nicht für die Laserwellenlänge sondern für dir > draufmodulierten Hochfrequenzwellen, um Mehrdeutigkeiten auszuräumen ... Ja, ein Verstärker für Lichtsignale, wie man ihn für ein "Original"- Michelson brauchen würde, dürfte wohl auch schwer zu verwirklichen sein. Gruss Harald
Theo schrieb: > Ich würde gerne Lichtschranken ohne Reflektor bauen dazu finde ich das keine gute Idee. Damit du da Entfernung messen kannst, muss die optische Ausrichtung schon sehr gut sein. Ob du die hinkriegst, wenn Objekte die Lichtschranke in irgendeiner Art und Weise durchbrechen, womöglich im Sport dann auch noch mit unterschiedlichsten Reflexionsmaterialen (auf deutsch: jeder hat ein anderes Trikot), da bin ich sehr skeptisch. Was stört dich an einem Reflektor? Der ist doch sehr schnell aufgebaut und ausgerichtet.
Hallo, mir scheint, hier läuft was deutlich aus dem Ruder. Das liegt daran, dass du noch wenig Erfahrung hast aber noch viel mehr liegt es daran, dass du nicht schreibst, was dein eigentliches Problem ist, sondern nur vermeintliche Lösungen von Teilaspekten anfragst. Dabei hast du dich längst tief in einer Sackgasse verlaufen und das Forum soll nun helfen, ein kleines Schlupfloch zu finden. Dabei stehen dir außerhalb dieser Sackgasse Scheunentore zur Lösung deiner Aufgabenstellung offen. Das ist etwa so wie jemand der fragt, wie man im Kraftwerk einen Generator betreibt, um dieses Wissen für die Dynamobeleuchtung an seinem Fahrrad zu nutzen. Höre also auf, um das Thema herum zu reden und lege die Karten auf den Tisch! Schreibe ganz klar, was du eigentlich anstellen willst! Nenne dazu deine Randbedingungen, besonders das Budged, Zeitplan und Möglichkeiten, die dir zur Verfügung stehen. Denke dabei immer daran, das andere nicht wissen, welche Gedankengänge du gerade hast. Schreibe in Klartext, was du meinst und keine unergründlichen Abkürzungen, wie z.B. TDC (das ist kein gängiger Begriff, außer für ein paar Spezialisten). Theo schrieb: > ich würde es nicht direkt als Entfernungsmesser bezeichnen, ich habe > eine Laserpointer aufgeschraubt und mit 1kHz angestauert, diesen Laser > dann in einem dunklen Raum auf die Photodiode gerichtet und das Signal > der Diode mit dem Signal des Lasers am Oszi verbunden. War nur sehr > trivial, aber ich konnte eine Verschiebung feststellen. Ja, das ist kein Wunder. Nur hast du mit Sicherheit da keine relevante Lichtlaufzeit gemessen, sondern vor allem Signallaufzeiten innerhalb der Schaltungen, auf der Senderseite und auch auf der Empfängerseite. Vermutlich waren diese Laufzeiten schon so groß, dass sie als Lichtlaufzeit einige 10m Abstand darstellen würden. Hast du das nachgerechnet? Ist dir dabei nix aufgefallen? > Ich würde gerne Lichtschranken ohne Reflektor bauen, Und warum schreibst du das nicht gleich? >also muss ich nur messen ob sich die gemessene Entfernung >zum Normalzustand verändert(wenn z.B. jemand durchläuft). Das ist ja etwas so, wie wenn jemand fragt, wie man eine Atombombe baut, und dann raus kommt, dass er eine Kerze anzünden will. Eine Lichtschranke ohne Reflektor ist quasi eine Trivialität. Dazu musst du nimmer irgend einen Abstand messen! Für so was kann ich dir weit einfachere und praktikablere Lösungen anbieten, ohne diese Unsinn mit der Lichtlaufzeitmessung. Für diese Zweck ist das ganze Gerede um alles was zu dem Thema bisher geschrieben wurde einfach nur sinnlose Zeitverschwendung! Beschreibe jetzt also genau, was für Bedingungen du für diese Lichtschranke hast. Was bzw. wen soll diese Detektieren? Wie sehen die räumlichen Bedingungen aus. Welche Fehler werden akzeptiert (z.B. 2 Personen gehen gleichzeitig durch oder jemand schlenkert mit den Armen oder zieht etwas hinter sich her). Gruß Öletronika
Ok, von Anfang: Ich möchte Lichtschranken ohne Reflektor bauen, die Reichweite der Schranken muss max 10m betragen, die Genauigkeit der gemessenen Zeit 1/100 sec. Die Schranken sollen jeweils das erste Objekt erfassen, das sie durchbricht, egal was es ist. Sobald dies geschehen ist müssen sie zurückgesetzt werden. Niemals befinden sich 2 z.B. Läufer auf der Strecke. Sie sollten wenn möglich in Räumen und auch Außerhalb funktionieren. Die Kosten sollten nicht zu hoch sein, ungefähr 100 €. Diese trägt aber großteils die Schule, also währen Mehrkosten auch kein großes Problem. Das Projekt sollte in einem Jahr fertig sein und ich habe pro Woche geschätzt 7-8 Stunden Zeit daran zu Arbeiten, also ca 350 Stunden. Ich habe Möglichkeiten Schaltpläne von Lehrern kontrollieren zu lassen, Platinen zu Ätzen sowie die Labors der Schule zu benutzen(Funktionsgenerator, Oszi, Gleichstromnetzteile, Widerstände, ICs, Kondensatoren usw.). Außerdem habe ich Ansprechpartner (Lehrer) in den Bereichen Elektrotechnik, Elektronik, Automation, Informatik und Maschinenbau. Ich habe mich großteils im Internet informiert und mir ist keine andere Möglichkeit als Laufzeitmessung in den Sinn gekommen. Ich sollte noch dazu sagen, dass die Zeitmessung an sich kein Problem für mich sein sollte. Ich bin dankbar für jede Hilfe;) Gruß Theo
Theo schrieb: > Ich möchte Lichtschranken ohne Reflektor bauen, die Reichweite der > Schranken muss max 10m betragen, die Genauigkeit der gemessenen Zeit > 1/100 sec. Die Schranken sollen jeweils das erste Objekt erfassen, das > sie durchbricht, egal was es ist. Dann solltest du dir erstmal überlegen, welche Strecke das Objekt in 1/100s etwa zurück legt, weil davon die Schärfe des Lichtstrahls abhängt. Ein Reflektor hat den ganz entscheidenden Vorteil, dass man bei mobilem Betrieb kein langes Kabel quer über die Messstrecke auslegen muss. Mit einem Retroreflektor, wie er am Fahrrad dran ist, hat man mit der Ausrichtung auch überhaupt keine Probleme. Man muss sich noch überlegen, in welcher Höhe gemessen werden soll, oder ob man evtl. ein Lichtgitter braucht. Dann wird es mühseliger.
Es gibt doch billig Laserentfernungsmesser bis ca. 10-20 Meter zu kaufen. Damit kann man Wohnräume vermessen. Die könnte man dafür ausschlachten.
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ich schätze mal 10-30 km/h, also 2-8 cm. Gemessen wird in ca. 30cm höhe, ein passendes Gestell zu bauen ist kein Problem. Lichtgitter ist nicht notwendig, so exakt und universell muss das gerät nun auch nicht sein =) Gruß Theo
Theo schrieb: > Ich möchte Lichtschranken ohne Reflektor bauen, die Reichweite der > Schranken muss max 10m betragen, die Genauigkeit der gemessenen Zeit > 1/100 sec. Die Schranken sollen jeweils das erste Objekt erfassen, das > sie durchbricht, egal was es ist. Hallo, das sind doch ganz andere, also eher einfache Anforderungen. Ich denke, das lässt sich rel. leicht umsetzen. Lichtschranken ohne Reflektor, das nennt man auch Lichttaster oder Reflex-Lichtschranke oder Reflex-Lichttaster. http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtschranke#Reflex-Lichtschranke http://homepages.thm.de/~hg7394/sns/Licht1/anwendung.htm Eine Variante davon ist auch der "Lichttaster mit Hintergrundausblendung". Solche Dinger sind z.B. vielfach an Toilettenbecken zum Auslösen der Spülung dran. Man strahlt einfach einen Lichtstrahl ab und schaut mit einem Empfänger in die gleiche Richtung, ob sich irgend was ändert. Eine Änderung der empfangenen Helligkeit muss also getriggert werden. Damit evtl. heller Hintergrund nicht stört, dann man da eine Lichtfalle hinstellen oder diesen auch optisch ausblenden (Hintergrundausblendung siehe oben). Um Probleme mit der Umgebungshelligkeit zu eliminieren, sollte man die Quelle pulsen. Bei 1/100s Auflösung wären 1kHz ....10kHz ausreichend. 10kHz hat Vorteile, weil dies sehr weit weg von Netzbrummen (50/100Hz) ist und sich deshalb leicht ausfiltern lässt. Höhere Frequenzen sind möglich, aber nicht zweckmäßig, weil das ganze Design nur schwieriger wird. Als Quelle könnte ich dir Lasersteuerungen (1mW)mit Kollimator anbieten, die locker mit 10kHz gepulst werden können. Für Schulprojekt verschenke ich diese auch. Diese Module haben eine eigenen Pulseingang zur Ansteuerung mit einem uC. Als Empfänger kannst du einen Transimpedanzverstärker aufbauen, der in Verbindung mit einer Optik und Maßnahmen zur Umgebungslichtunterdrückung problemlos im Freien auch bei Sonnenlicht einsetzbar ist. http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/Fotoverst%e4rker.PDF Für eine nachfolgende Filterschaltung, die auf 10kHz ausgelegt ist, kann ich dir auch eine Schaltung geben. Fall noch optische Komponenten (Linsen, Tuben, Filter) für Empfänger fehlen, so kann man darüber auch reden. Gruß Öletronika
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Kauf dir nen altes Samplingoszi, einen schnellen Pulsgenerator, eine kräftige Laserdiode mit ein paar 100mW, eine Teleskopoptik und ne schnelle Photodiode und der Entfernungsmesser ist nur noch eine Frage des richtigen Aufbaus und der Reaktionszeit der Laserdiode und Photodiode. Pulsgen füttert die LD mit impedanzarmen Vorwiederstand mit Strom. Am Pulsgenerator greifste das Triggersignal ab. Dann schaust du dir die Impedanzwandler-Schaltung eines schnellen FET-Tastkopfs oder einer 1MOhm-Oszieingangs an und baust das für deine Photodiode nach. Die Photodiode machste hinter deine Telekopoptik, die du paralell zum Laser ausrichtest und hängst die an den Verstärkereingang. Den 50-Ohm Ausgang dieser Schaltung hängste an dein Sampling-Scope. Falls dann alles richtig aufgebaut hast und deine Schaltung ne Bandbreite von appr. 1GHz hat, sollteste eigentlich ne Auflösung im bereich von +/- 10 cm bekommen.
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Hallo, vielen Dank für deine vielen nützlichen Tips. Ich verstehe leider das Funktionsprinzip nicht ganz. Mit welcher Art von Empfängern arbeitet man bei diesen Lichttastern? Und wenn nur geschaut wird ob sich etwas verändert, warum dann ein Laserstrahl? Wird nur die Helligkeit des Laserstrahls gemessen? Und ändert sich diese neben der unterschiedlichen Entfernung nicht auch je nach Objekt? @Andreas M Diese Geräte arbeiten meines Wissens mit dem sog Triangulationsverfahren. Dieses ist für meine Anwendung glaube ich nicht geeignet, da es auf Dauer(und Lichtschranken bleiben in der Regel länger eingeschalten) zu viel Energie benötigt. Außerdem währe die Auswertung der Daten vermutlich schwierig. Gruß Theo
Theo schrieb: > Ich verstehe leider das Funktionsprinzip nicht ganz. Da es in diesem Forum keine Baumstruktur gibt, solltest diese Antworten adressieren. Sonst weiß mancher User nicht, auf was du dich beziehst. > Mit welcher Art von > Empfängern arbeitet man bei diesen Lichttastern? Das sind ganz normale Fotodioden mit empfohlener Beschaltung. > Und wenn nur geschaut > wird ob sich etwas verändert, warum dann ein Laserstrahl? Geht auch mit LED oder Glühlampe, aber bei Glühlampe kann man nicht ohne mechanische Elemente (z.B. Chopperrad) pulsen. Ansonsten bekommt man bei Laser eben leicht einen kollimierbaren engen Strahl. Wenn du LED nimmst, wird der Strahl auf 10m schon einige cm Durchmesser haben. Da du 1/100s Auflösung haben willst, würde ein Strahldurchmesser von 3cm bei 3m/s schon bedeuten, dass die Abdeckung des Strahl 1/10s dauert. Das läßt sich nicht mehr sauber auf 1/100s triggern. > Wird nur die > Helligkeit des Laserstrahls gemessen? Und ändert sich diese neben der > unterschiedlichen Entfernung nicht auch je nach Objekt? Man detektiert einfach das Licht, welches zurück gestrahlt wird. Solange der Strahl nicht unterbrochen wird, hat man nur die sogenannte Hintergrundstrahlung. Die sollte annähernd konstant sein, zumindest für kurze Zeiträume. Geht ein Körper durch den Strahl, bekommt man normal kurzzeitig irgend eine Änderung der reflektierten Helligkeit. Ist der Hintergrund sehr hell (z.B. weiße Wand) und der unterbrechende Gegenstand dunkel, dann kann die Änderung auch negativ sein. Im schlechtesten Fall haben Hintergrund und unterbrechender Gegenstand die gleiche Farbe bzw. Helligkeit. das ist ein Problem, das evtl. mit zusätzlichen Maßnahmen behoben werden kann. 1) Einfach eine Lichtfalle (schwarzer Absorber) am anderen Ende hinstellen. Dann könnte man aber auch gleich einen Reflektor hinstellen 2) Optik so aufbauen, dass der Hintergrund ausgeblendet wird. Das kann man z.B. durch einstellen der Winkels zwischen Sender und Empfangsoptik einrichten. Um das zu überprüfen, man auch temporär eine Lichtquelle an Stelle der Fotodiode positionieren. > @Andreas M > Diese Geräte arbeiten meines Wissens mit dem sog > Triangulationsverfahren. Nein, diese käuflichen Laser-Entfernungsmessgeräte arbeiten wahrscheinlich mit die Verfahren 2moduliertes Laserlicht) wie es oben von Transi genannt wurde oder mit dem Puls-Verfahren wie ich es genannt hatte. > Dieses ist für meine Anwendung glaube ich nicht > geeignet, da es auf Dauer(und Lichtschranken bleiben in der Regel länger > eingeschalten) zu viel Energie benötigt. Außerdem währe die Auswertung > der Daten vermutlich schwierig. Das funktioniert wahrscheinlich aus ganz anderem Grunde nicht. Die Mess- und Ausgabegeschw. ist nicht annähernd 100Hz. Gruß Öletronika
Uwe M. schrieb: > Man detektiert einfach das Licht, welches zurück gestrahlt wird. > Solange der Strahl nicht unterbrochen wird, hat man nur die sogenannte > Hintergrundstrahlung. Die sollte annähernd konstant sein, zumindest für > kurze Zeiträume. Geht ein Körper durch den Strahl, bekommt man normal > kurzzeitig irgend eine Änderung der reflektierten Helligkeit. > Ist der Hintergrund sehr hell (z.B. weiße Wand) und der unterbrechende > Gegenstand dunkel, dann kann die Änderung auch negativ sein. > Im schlechtesten Fall haben Hintergrund und unterbrechender Gegenstand > die gleiche Farbe bzw. Helligkeit. das ist ein Problem, das evtl. mit > zusätzlichen Maßnahmen behoben werden kann. Okey soweit klar, aber wie kann ich dann sicherstellen, dass erst bei durchbrechen des Strahls ausgelöst wird und nicht vorher, denn die Helligkeit ändert sich ja auch wenn sich ein schwarzer Körper zum Strahl hinbewegt, diesen aber noch nicht durchbricht? Und ist diese Schaltung dann nur für eine bestimmte Entfernung ausgerichtet oder lässt sich das einfach ändern? Gruß Theo
Theo schrieb: > denn die > Helligkeit ändert sich ja auch wenn sich ein schwarzer Körper zum Strahl > hinbewegt, diesen aber noch nicht durchbricht? Hallo, Das kannst du getrost vergessen. Dieser Effekt wird kaum messbar sein und wird eine zweckmäßig gesetzte Triggerschwelle nicht erreichen. Andere Effekte wäre da eher zu beachten. 1) Eine Fliege oder anderes Insekt fliegt durch den Strahl. 2) Ein Kieselstein oder auch Wasser-/Regentropfen könnten auch auslösen. Um sich dagegen zu wappnen wären evtl. 2 Laserstrahlen zweckmäßig, die abwechselnd pulsen. Größere Körper lösen immer beide aus. Gruß Öletronika
Uwe M. schrieb: > Das kannst du getrost vergessen. > Dieser Effekt wird kaum messbar sein und wird eine zweckmäßig gesetzte > Triggerschwelle nicht erreichen. Hallo, jetzt glaube ich verstanden zu haben. Die Photodiode muss ähnlich fokussiert werden wie der Laserstrahl, oder? Wenn ich die Photodiode durch eine LED ersetzen würde, müsste nach der Fokussierung ein Strahl parallel zum Laserstrahl entstehen? Gruß Theo
Theo schrieb: > Hallo, > jetzt glaube ich verstanden zu haben. Die Photodiode muss ähnlich > fokussiert werden wie der Laserstrahl, oder? Wenn ich die Photodiode > durch eine LED ersetzen würde, müsste nach der Fokussierung ein Strahl > parallel zum Laserstrahl entstehen? Hallo, so etwa funktioniert das. Der Laserstrahl ist quasi nur eine Linie. Der Empfänger hat aber eine gewisse Empfangsapertur, die von der verwendeten Optik (Brennweite) und der Größe der Fotodiode abhängig sind. Wenn du z.B. eine Fotodiode mit ca. 2,5mm x 2,5mm (BPW34) nimmst und diese mit einem Objektiv (Brennweite f=100mm) nach Unendlich abbildest, dann hat der Empfangsfleck auf 10m Abstand eine Größe von ca. 25 x 25cm. Da die Empfangsoptik neben der Sendeoptik angebracht sein wird, kann man den Bereich, in dem sich Laserstrahl und Empfangsoptik überschneiden mit dem Winkel zwischen Sendestrahl und Empfangsoptik einstellen. Zeichne dir das mal auf, dann findest du die Zusammenhänge leicht. Alternativ kann man die Optiken exakt parallel montieren, aber dann die Fotodiode etwas versetzt zur optischen Mitte der Optik anordnen. Die Empfangsoptik schielt dann quasi. Hier ist so was dargestellt. http://www.zizelmann.de/naturfoto/technik_zubehoer/info_sensoren.html http://www.zizelmann.de/naturfoto/technik_zubehoer/skizzen_gif/hintergundausblenung1.gif Gruß Öeltronika
Blauer Blaubär schrieb: > Kauf dir nen altes Samplingoszi, einen schnellen Pulsgenerator, eine > kräftige Laserdiode mit ein paar 100mW, eine Teleskopoptik und ne > schnelle Photodiode... Für das investierte Geld kann er sich zig fertige Geräte aus dem Baumarkt kaufen.
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