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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bluetooth bei 2000 Umdrehungen pro Minute


Autor: Basti A. (watson)
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Hallo zusammen...

ich grüble gerade über folgendem Problem: An einer rotierenden Welle die 
sich mit einer Drehzahl von 2000 Umdrehmungen pro Minute dreht, sollen 
Messwerte gesammelt werden und diese an einen Messrechner weitergesendet 
werden. Ich könnte mir für diese Aufgabe ein Bluetooth-Modul zusammen 
mit einem Microcontroler und einer Batterie als Stomversorgung 
vorstellen (auf bzw. in der Welle).

Die Frage die ich mir stelle und auf die leider noch keine Antwort 
finden konnte: Ist es möglich per Buetooth Daten zu übertragen wenn sich 
der Bluetoothsender 2000 mal in der Minute um seine eigene Achse dreht? 
Oder werden die Funksignale aufgrund von Dopplereffekten sosehr 
verfälscht, dass beim Empfänger nichts brauchbares mehr ankommt?

Ich hoffe jemand von euch kann mir weiterhelfen... vielen Dank im 
Vorraus!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Basti A.

>finden konnte: Ist es möglich per Buetooth Daten zu übertragen wenn sich
>der Bluetoothsender 2000 mal in der Minute um seine eigene Achse dreht?

Das wäre dann zirkulare Polarisation. ;-)
Kleiner Insidergag.

>Oder werden die Funksignale aufgrund von Dopplereffekten sosehr
>verfälscht, dass beim Empfänger nichts brauchbares mehr ankommt?

Hmm, gute Frage. Buetooth arbeitet auf 2,5 GHz. Wahrscheinlich müsste 
man mit einer Antenne mit wenig Richtcharakteristik arbeiten, dann 
könnte es gehen.

MfG
Falk

Autor: Jörg (Gast)
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Versuch' die Antenne so zu plazieren, das die Polarisation in 
Achsrichtung läuft, dann drehst Du diese nicht mit.

Die Umdrehungszahl an sich ist irrelevant, was den Herrn Doppler 
interessiert ist die Umfangsgeschwindigkeit, mit der die Antenne 
tatsächlich bewegt wird. Hängt also vom Radius mal Umdrehungszahl ab. 
Wenn die Antenne in Achsmitte plaziert werden kann wäre das stehts null.

Ich habe aber nicht wirklich Ahnung davon und weiß auch nicht, für 
welche Geschwindigkeiten Bluetooth spezifiziert ist, sprich welche 
Frequenzabweichung erlaubt ist und ob es OK ist wenn die wobbelt.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Sehr interessante Frage!
Täte mich auch interessieren ;-))

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Das ergibt erst mal eine AM und eine FM.
Amplitudenschwankungen mit (2000/60)Hz durch die Polarisation der 
Antenne, das könnte man tatsächlich mit zikularen Antennen vermeiden.
Frequenzmodulation, das ist eine Dopplerverschiebung durch Schwankung 
der Entfernung von Sende- zu Empfangsantenne mit ebenfalls 2000/60 Hz.

Autor: ernst (Gast)
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Frequenzabweichung:
die frage ist also: umfangs-/lichtgeschwindigkeit...

ab worb2 wirds kritisch...

auch kleiner Insidergag.

Autor: frage (Gast)
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einfach die zirgulare antenne um die achse solte dan gar keien 
verzögerung geben

Autor: srb (Gast)
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Also für den Dopplereffekt musst Du schon einen Zahn zulegen. Da musst 
Du Dir sicher keine Sorgen machen...

Autor: gast (Gast)
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Hast du schon daran gedacht, dass das Modul eine Masse ist une eine 
Unwucht auf der Achse erzeugt. Bei 2000RPM kommt es halt drauf an, wie 
stabil die Aches ist würde ich sagen...
Vielleicht stimmt das ja auch nicht, aber is mir nur gerade so 
gekommen...

Autor: jonny (Gast)
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ich würde versuchen das messmudul gernicht erst auf der auchse 
anzubringen und die geschwindigkeit mit einem andren gerät messen.

so eine art kabelloser fahrradcomputer nur für 2kU/min ausgelegt :)

Autor: *.* (Gast)
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Der Empfänger muss sich eben auch mit 2000 u/min drehen ;)

Autor: Basti A. (watson)
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Hallo zusammen...
danke für die vielen Antworten.

Bei der von mir erwähnten "Welle" handelt es sich um ein rotierendes 
Werkzeug zum Bearbeiten von Metall. Daher kann die Bluetooth-Antenne 
leider nicht auf der Stirnseite angeordnet werden, da dort die 
Metallzerspanung stattfindet.

Könnte man nicht eine ringförmige Antenne um die Welle (den Schaft des 
Werkzeuges) legen? Kann man eine solche Antenne selber mit ein paar 
Lagen Kupferlackdreht wickeln?

Verzeiht meine vielleicht dummen Fragen, bin wirklich kein 
Antennenspezialist :-(

Autor: snowman (Gast)
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arbeitest du bei Kistler? ;) ...nimm anstatt bluetooth besser ZigBee, 
braucht viel(!) weniger strom und robuster, dafür geringere 
übertragungsrade (für die paar messdaten sollten 250kb/s dennoch 
genügen).

Autor: Basti A. (watson)
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Hallo snowman,

ich arbeite nicht bei Kistler, aber kenne die Produkte von Kistler gut 
;-) Danke für Deinen Tipp.

Autor: snowman (Gast)
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ich fragte nur, weil Kistler mal eine (Diplom?)arbeit dazu 
ausschrieb/bereit stellte: übermittelt worden wären torsions- und 
temperaturdaten der welle. ...ich hätte mich gewundert, wenn die es noch 
immer nicht gelösst hätten.

Autor: Dave (Gast)
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verwendet bluetooth eigentlich fdma ?

hier würde noch das problem dazukommen, dass mehrere module auf der 
gleichen frequenz, aber zu unterschiedlichen zeitpunkten senden. durch 
die entfernungsänderung würde der sender nicht mehr ganz im richtigen 
zeitschlitz senden. dass ist auch der grund warum gsm bis nur ca. 200 
km/h funktioniert.

lg

Autor: Hansi (Gast)
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Das gröste Problem wird es sein eine sichere Übertragung zu erzielen. 
Bei dieser Art der Aufgabenstellung werden werden gehäuft Rx-Nullstellen 
auftreten aufgrund der Drehung, der Antennenpositionierung und der 
Reflexionen. Ein sicheres System ist nur mit mehreren Empfänger zu 
realisieren und dann wird Bluetooth kritisch, zumal die zu übertragende 
Datenrate wahrscheinlich gering sein wird. Weiter ist ein Eingriff in 
die Protokollstruktur hilfreich und das ist weder bei Bluetooth noch bei 
ZigBee gegeben. Viel Spaß, ist eine interessante Aufgabenstellung

Autor: Guido Körber (Gast)
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Ich denke, dass die Abschattung der Antenne durch die Achse ein Problem 
sein wird. Das Signal wird dadurch ziemlich stark amplitudenmoduliert, 
da ist dann die Frage ob die Eingangsverstärker im Empfänger das so 
mögen.

Eine Alternative wäre es einen 802.15 Transceiver zu nehmen, das ist die 
Basis von ZigBee. Das Protokoll könnte dann selbst gestrickt werden und 
speziell an die Anforderungen angepasst. Z.B. wäre eine Forward Error 
Correction sinnvoll, die braucht natürlich genug Rechenpower beim Sender 
und Empfänger. Denkbar ist auch ein Ansatz wie er bei CD und DVD 
verwendet wird: Daten räumlich (in diesem Falle halt zeitlich) gestreckt 
redundant übertragen, so ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass ein 
Datenpaket durchkommt, bzw. genug Bits davon um mit der Fehlerkorrektur 
die Originaldaten zu rekonstruieren.

Aber Versuch macht kluch, also vielleicht einfach erst mal ausprobieren, 
z.B. Nokia-Handy an die Achse kleben, die sind gerade billig zu haben...

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