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Forum: FPGA, VHDL & Co. LWL Laufzeitmessung


Autor: FPGA-User (Gast)
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Hallo,

ich möchte die Signallaufzeit auf einem LWL messen und habe
folgendes gemacht:

- je 1 TX / RX hängen am FPGA
- TX / RX sind extern über ein LWL gebrückt
- sende Impuls auf TX und starte einen Counter mit 500 MHz
- Counter stoppt, sobald Impuls am RX detektiert wird

-> aus Zählerstand kann LWL-Delay berechnet werden
(vorher alle zus. Delays abziehen)
-> Auflösung 2 ns also ca. 0.4 m

Hat jemand ne Idee, die Auflösung / Genauigkeit noch zu verbessern?
PS: Der Counter ist mit 500 MHz am Limit

Autor: Gast (Gast)
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Rund um Entfernungsmessung mit Laser gab es hier mal ne interessante
Diskussion. Leider findet man ja hier nix mehr seitdem die Suche
abgeschaltet ist. Irgendjemand hat dann das Verfahren mit den
Gatterlaufzeiten (Schieberegister) vorgestellt.  Ich kann mich nicht
mehr an alles erinnern. Schau aber mal bei MSC nach TDC (Time to
Digital Converter) http://www.msc.de/frame/d/produkte/ele_kom/tdc/  die
verwenden wohl so ein Verfahren (natürlich mit Kalibrierung) bei ihren
Chips und IP-Cores.
Frage: stimmt das eigentlich das die Laufzeit durch einen
Lichtwellenleiter sich durch starke Magnetfelder ändert, weil das Licht
durch Ablenkung unterschiedlich lange Wege (häufigere  Reflexion) hat ?
Gruß

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Eine Messung wie bei Time domain reflectomety TDR wäre noch eine simple
Möglichkeit, das besteht aus einem Rechteckgenerator mit möglichst
steilen Flanken, also am besten 74AC (oder ECL-Gatter) und einem
Oszilloskop. Die Zeitverschiebung gegenüber einem direkten Signal wäre
zu sehen, wenn man eine Zweistrahldarstellung benutzt, die Auflösung
mit dem Zähler ist aber vermutlich genauer

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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http://www.tkk.fi/Misc/Electronics/circuits/tdr.html
der gibt eine Auflösung besser als 5 nsec an, 74AC14 als Treiber

Autor: Gast (Gast)
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Ich habe den link wieder gefunden - aber auch nur über eine externe
google suche. Google auf dieser Seite liefert nur Werbung?!
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-186557.html
Was dose da beschreibt ist doch etwas anders als ich dachte.
Gruß

Autor: FPGA-User (Gast)
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Hallo,

vielen Dank für die Infos, vielleicht lässt sich ja davon
was im FPGA implementieren, mal schaun.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Auf der letzten UKW-Tagung Weinheim http://www.ukw-tagung.de gab es
einen Vortrag eines holländischen Funkamateurs Paul Boven, PE1NUT zum
Thema "Erhöhung der Auflösung von reziproken Frequenzzählern", also
Periodendauermessungen. Er hat durch Ausnutzung der Phasenverschiebung
in den "digital clock managern" eines Xilinx Spartan-3 FPGA eine
virtuelle Taktfrequenz von 1,6 GHz statt der tatsächlichen 100 MHz
erreicht und damit eine theoretische Auflösung von 0,625 usec. Eine
Seite aus denm Skriptum habe ich hier eingescannt.
73
Christoph

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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nanosec sollte das natürlich heißen, er schreibt 625 psec

Autor: :::: (quad colon) (Gast)
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@ Gast

Mit dem Magnetfeld hat das nichts zu tun.
Es hat etwas mit dem Faserdurchmesser und der Wellenlänge zutun.
Desto größer der Durchmesser der Faser ist, desto mehr Moden können
sich in der Faser fortpflanzen. Der schnellste Mode ist dabei die
gerade Strecke in der Mitte des Lichtleiters. Weitere Moden bestehen
dann aus Reflektionen an den Grenzflächen des Lichtleiters, die
dadurch eine längere Strecke zurücklegen müssen und dadurch auch
später beim Empfänger ankommen.

Um auf hohe Datenraten und lange Strecken zu kommen benutzt man
spezielle Einmoden-Fasern. Da der Faserdurchmesser sehr gering ist
müssen alle Komponenten sehr genau justiert sein. Dies hat zur Folge,
dass entsprechende Steckverbinder, Transmitter (LASER) und Receiver
einiges kosten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwellenleiter

Schau dir auch mal die Chromatische Impulsverbreiterung an.
Die wird durch das Spektrum des Trasmitters hervorgerufen.
Das ist auch einer der Gründe, warum man eine LED auch nicht bei
höheren Datenraten gebrauchen kann. (breiteres Spektrum)

MfG
:::: (quad colon)

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Und dann gibts noch Kreiselkompasse mit Lichtwellenleiter, das ist auch
ein seltsames physikalisches Phänomen. Irgendwie wird Laserlicht in
beide Richtungen durch dieselbe Rolle Lichtwellenleiter geschickt, und
am Ausgang die Interferenz der beiden Strahlen gemessen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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kann man sowas eigentlich selbst bauen? Oder bekommt man die Präzision
nicht hin? Oder sind die optischen Komponenten zu teuer

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Auch dazu gibts natürlich was von Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Laser-Gyroskop

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