Hallo Ich habe bei einer Firma was interessante gesehen und frage mich gerade wie schwierig es ist so was umzusetzten. Mit einer Schallquelle und dem Doppereffekt wurde die Geschwindigkeit von Fussbällen gemessen. Das Gerät das ich gesehen habe war angeblich mit einer Analogenschaltung aufgebaut also mit OPV usw. Soll angeblich so gut funktionieren. Wie würde ihr so was umsetzen ? Gruss Otto W
Ist wohl eine Art Radar aber nur mit Schall ? Sirius
>Wie würde ihr so was umsetzen ?
-festlegen welche geschwindigkeiten ich messen will und wie genau
-sonstige Rahmenbedingungen festlegen
-Ultraschallfrequenz festlegen
-zu erwartende Frequenzänderung durch den Dopplereffekt berechen
-Abschätzen mit welchem Aufwand dies zu messen ist und ob ich die
Genauigkeit erreichen kann
-wenn es realistisch ist: "umsetzen"
Wenn der Doppler-Effekt genutzt wird dann muß die Frequenzänderung des empfangenen Signals ausgewertet werden. Prinzipiell wäre das dann ein FM-Empfänger dessen Ausgangsspannung noch über eine Eichkurve auf die Geschwindigkeit umgerechnet wird (ggf. einfach indem man eine entsprechende Skala für ein analoges Voltmeter verwendet!). Der FM-Empfänger kann im simpelsten Fall die Flanken von Bandpässen nutzen oder man baut eine der typischen Digital-Lösungen oder nimmt einen NE567 (?) Tondecoder.
Einbruchs-Alarmanlagen mit Ultraschall arbeiten schon seit Jahrzehnten mit dem Doppler-Effekt, das ist nichts neues. Mit einem 24GHz-Radarbewegungsmelder habe ich auch schon Autos über 2*25m "gehört". Die Wellenlängen liegen in der gleichen Größenordnung wie die der Schallwellen. Mit Ultraschall-Doppler habe ich auch experimentiert, aber die ereichbaren Entfernungen sind nach meinem Gefühl deutlich kleiner. Ich habe damals das verrauschte NF-Signal angehört, man muß schon mit ordentlichen Lautstärken senden, sonst wird das nicht weit reichen. Die üblichen kleinen Ultraschall-Wandler taugen dazu nicht, man sollte vielleicht Piezo-Hochtöner auf ihrer Resonanzfrequenz irgendwo bei 40 kHz benutzen. Solche Alarmanlagen sind übrigens wegen der häufigen Fehlalarme von den Versicherern nicht zugelassen.
Hallo Kann ich mir die Sache etwas so vorstellen? Mit einem NE555 erzeuge ich ein 40kHz Signal und verstärke es und gebe es auf einem starken Piezohochtöner aus. Dann empfange ich mit einem Microfon das zurückgestrahle Signal und mit einem AVR messe ich die Phasenverschiebung? Mache ich einen Überlegugsfehler oder ist die Phasenverschiebung immer gleich solange sich das Objekt gleichbleibender Geschwindigkeit entfernt. In Wirklichkeit wird die Sache wohl recht schwierig? MfG Elektrorambo
> AVR messe ich die Phasenverschiebung?
Nein. Du solltest nur kurze Impulse (vllt. acht komplette Schwingungen)
aussenden und dann warten bis diese zurückkommen. Und dann musst du die
Frequenzen der abgestrahlten und zurückkommenden Wellen ermitteln und
vergleichen. Aus der Differenz der Frequenzen kannst du die
Geschwindigkeit errechnen. Zugleich wäre es möglich, über die Laufzeit
der Welle auf den Abstand zu schließen.
Aufgrund der Pulsung kannst du höhere Sendeleistung zulassen.
Darf man ein Rechtecksignal senden oder ist so was nicht zu empfehlen ?
Naja, ich weiß ncht was die Lautsprecher drauß machen, ich würde eher für Sinus plädieren. Kann aber sein, dass die Lautsprecher eh nur die Grundwelle nehmen.. Müsste man testen. Jedenfalls wäre das mein erster Ansatz
Hallo, wenn ich mich da mal mit einmischen darf. Zur Geschwindigkeitsmessung mit dem Dopplereffekt ist natürlich zu beachten, dass das nur richtig funktioniert, wenn sich das Objekt direkt auf die Schallquelle zu bewegt. (Da gibt es auch immer wieder schöne Fehlmessungen im Straßenverkher (Radarkontrollen)). Zumindest misst mann immer nur die Geschwindigkeitskomponente, sich Richtung der Schallausbreitung befindet. Zur Erzeugung von Ultraschallwellen, nimmt man üblicherweise schon Piezoelemente. Diese werden bei Ultraschall-Absstandssensoren in der Regel auch dazu hergenommen, diese Schallwellen wieder zu empfangen (dierekter und inverser Piezolektrischer Effekt). Üblicherweise werden Schallfrequenzen von ca. 70kHz verwendet. Damit ist man weit genug vom hörbaren Bereich entfernt und Frequenzen im MHz-Bereich würden in Luft ziemlich stark gedämpft werden. Ein wesentlicher Faktor für gute Ultraschall-Sensoren ist der Öffnungswinkel - also der Winkel mit dem die Schallwellen ausgesandt werden. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Temperatur abhängt. Ich weiß jetzt allerdings nicht, ob das beim Dopplereffekt eine Rolle spielt - da müsste man nochmal drüber nachdenken. Die Messung des Frequenzunterschieds ist meist schwierig (bei Radar im GHz-Bereich sowieso). Deshalb wird ausgesandtes und empfangenes Signal überlagert und die Schwebungsfrequenz gemessen. Das ist einfacher. Aber selbst bei 70kHz, dürfte das notwendig sein. Denn eine Geschwindigkeit eines Objektes (auf die Schallquelle zu) von 1m/s und einer Frequenz 70kHz führt nach dem Dopplereffekt zu ca. 70,2kHz (also nur knapp 200Hz mehr). Viel Theorie, aber es gibt schon so einiges zu beachten. Vielleicht war ja etwas brauchbares dabei. Gruß Kramny
Hallo, ich weiß nicht, ob Du Zugang zu Messgeräten hast, um Dich mit den Doppler- Grundlagen vertraut zu machen. Du brauchst: - einen kleinen Tongenerator + Lautsprecher für z.B. 40000Hz. Der Lautsprecher ist vorzugsweise einer für US- 40000Hz... - eine Mikrofonkapsel für US, eventuell einen Vorverstärker dafür - einen Frequenzmesser,an den der US-Empfänger angeschlossen wird. Du misst die "Ruhefrequenz" des US-Senders mit dem Frequenzmesser mit einer Torzeit von z.B. 0,1s, auch 1s geht. Wenn Du den Tongenerator (auch per Hand) auf das Mikrofon zubewegst, wirst Du feststellen, dass die Empfangsfrequenz steigt, beim Entfernen entsprechend fällt (einige Hundert Hz Änderung, schon bei kleinen Geschwindigkeiten) Wenn Du die Möglichkeit hast, den Sender auf einem kleinen "Auto" (hervorragend: Lego/ Duplo- Autochen :-)) zu befestigen, kannst Du die Geschwindigkeit des Autos messen, die theoretische Dopplerfrequenz berechnen und mit der gemessenen vergleichen. Wenn das geklappt hat, besitzt Du alle Elemente, um hieraus mehr zu machen mit AVR - Pulsbetrieb - Schwebungsfrequenz oder wie auch immer ... Ich kann Dir versichern, dass dies so klappt, habe es gerade gemacht. Viel Erfolg!
Hallo, 1. Wie weit soll den der Ball bei der Messung entfernt sein? 2. Ist die richtung der Flugbahn gleich der Messrichtung? Gruß Fritz
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