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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Präzisions quarz


Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hallo,
ich brauche für eine ultraschall anwendung mehrere quarze die möglichst 
synchron sind. Die normalen haben eine abweichung von 30 ppm, bei 
ultaraschall wäre das in einer minute eine abweichung von einigen cm, 
das ist zu viel ;)
gibst da genauere oder muss ich das mittels software machen? Ich konnte 
solche für modellbauer laufen, die sind ja immer auf einander 
abgestimmt, aber ich brauche mehr als nur ein paar.

Autor: solderman (Gast)
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Hallo crazycow,

es gibt temperaturstabilisierte Quarzoszillatoren (OCXO, TCXO).

http://de.farnell.com/1100761/passive-bauelemente/...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Fabian S. (jacky2k)

>synchron sind. Die normalen haben eine abweichung von 30 ppm, bei

Normal.

>ultaraschall wäre das in einer minute eine abweichung von einigen cm,
>das ist zu viel ;)

Dann muss nam die per Lastkapazität trimmen.

>gibst da genauere oder muss ich das mittels software machen?

Würde ich nicht machen, geht in eineigen Fällen aber.

MFG
Falk

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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@solderman: Mhh ok... das ist doch schon deutlich besser.
Hab mich da aber wohl verrechnet gehabt. Die hätten jetzt in einer 
Minute ne Abweichung von maximal 21,6mm, die mit normalen mit 30ppm 
hätten sogar eine von maximal 648mm.
Von daher wäre das immer noch zu viel.
@falk:
> Dann muss nam die per Lastkapazität trimmen.
Aha und wie geht das wenn ich fragen darf? Ist das dieses ziehen von 
Quarzen? Ich dachte immer, dass das ne relativ grobe Methode sei um 
Quarze um einiges schneller oder langsamer schwingen zu lassen, wusste 
gar nicht, dass man die damit auch so fein trimmen kann.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Den Temperaturkoeffizienten vom Quarz kriegt man mit einem einfachen 
Trimmer nicht weg. Dafür gibt es beispielsweise besagte TCXOs.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Mhhh da muss ich mir wohl irgendwie was anderes überlegen...
Jemand ne Idee? Ich würde gerne eine Art Ortung mittels Ultraschall 
bauen. Dafür möchte ich mehrere Barken haben die synchronisiert sind und 
immer in bestimmten Intervallen nen Ping aussenden. Der Empfänger 
(dessen Position bestimmt werden soll) ist auch mit synchronisiert, weiß 
wann welche Barke sendet und wo die steht und kann so mit der 
Verzögerung berechnen wie weit jede Barke weg ist und so seine Position 
berechnen.
Nur wie synchronisiere ich die?
Andere aber etwas kompliziertere Lösung wäre dass der Empfänger einen 
IR-Impuls aussendet und die Barken dann eine feste Reinfolge haben in 
der sie antworten. Dann müsste ich nur innerhalb von einer Sekunde oder 
so synchronisieren (halt die Zeit die vom Impuls senden bis zur Antwort 
der letzten Barke vergeht), was dann deutlich genauer wären.
Oder hat jemand noch ne bessere Idee?

Autor: Besserwisser (Gast)
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Zitat Wikipedia: "Unter dem Begriff Barke versteht man ein mastloses 
Boot."
Was Du meinst ist eine "Bake".
Zitat Wikipedia: "Mit einer Bake wird in der Regel ein fester Ort, in 
manchen Fällen aber auch der Ort eines mobilen Objektes bestimmbar 
gemacht."

Zum Problem: Können die Baken sich gegenseitig sehen? Wenigsten 
paarweise? Dann könnten die sich untereinander und auch mit dem 
Empfänger synchronisieren.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Das weiß ich nicht, eigentlich soll das ganze ganz dynamisch aufgebaut 
werden, so dass der Roboter halt da wo er will ne Bake ;) absetzt und 
irgendwo noch eine und sich dann an diesen beiden erstmal orientiert. 
Wenn er eine verliert kann er noch eine aussetzen usw. Von daher kann 
ich das nicht garantieren.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Wenn das in einem Raum funktionieren soll, koennte man einen Mutter 
quartzoszillator einsetzen und mittels Infrarot LED den Raum bestrahlen. 
Das IR LED wird mit z.B. 10MHz Strom moduliert Jede Bake empfaengt das 
hochfrequente IR Signal welches dort mit einer PLL an den 
Mutteroszillator angebunden wird. Dadurch arbeiten alle Baken 
phasenstar. Durch entsprechende Frequenzteilung oder Bemessung der PLL 
wird dann die gewuenschte Ultraschallfrequenz dem Transducer zugefuehrt.

Es muessen natuerlich entsprechend schnelle Photodioden mit low noise 
transimpedanzverstaerker eingesetzt werden.

Wir verwenden dieses Prinzip mit einem Laser auf Entfernungen bis zu 
einigen km mit Retroreflektoren in einem Lasergassprektroskop. In diesem 
Geraet wird ein 10Mhz Quartzsignal dem Laser aufmoduliert und dann im 
Empfaenger mittels einer PLL phasensynchron aufbereitet. Warum das im 
Einzelnen so gemacht wird darf ich leider nicht erlaeutern.

Jedenfalls kann man mit Licht solche Probleme durchaus so anpacken. 
Hoffe das hilft vielleicht.

Gruss,
Gerhard

Autor: Peter (Gast)
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eventuell andersrum machen?
derjendige der Wissen will wo er ist, schickt ein IR-Impuls an eine Bake 
und sie schickt dann per Ultraschall ein Signal - das ganze wird dann 
mit jeder Bake wiederhohlt.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Mhh, also die Lösung von Peter finde ich jetzt erstmal besser weil es 
eben ermöglichen würde dass ich mich freier bewegen kann, da der 
Impulsgeber die außer Reichweite des Empfängers wäre ;)
Edit: Wie würdest du das denn machen nur eine bestimme Bake 
anzusprechen?

Autor: Matze (Gast)
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In der Fliegerei gibt es das DME.
So ähnlich könntes du es mit Ultraschall machen. Das heist dein zu 
ortendes Objekt sendet per Ultraschall einen bestimmten Code worauf 
deine feste Basisstation nach einer gewissen Verzögerungszeit x 
antwortet. Der Abstand ist dann: 
T_emp-T-sende=v*(2*Entfernung)-Verzögerungszeit.
So machst du es mit mehreren Bsisstationen. Nachteil der ganzen Sache 
ist dass jede Basisstation+dein zu ortendes Objekt senden und empfangen 
können muss.
P.S. welche genauigkeiten willst du eigentlich erreichen? Wenn die 
Geräte getrennt sind wirst du nie eine konstante Genauigkeit erreichen. 
Irgendwie musst du die einzelnen Bestandteile synchronisieren.

Autor: Peter (Gast)
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> Wie würdest du das denn machen nur eine bestimme Bake
> anzusprechen?
In dem IR-Signal eine ID mitgeben.
Also erst die ID Schicken (nachteil die Baken müssen bekannt sein, 
Vorteil wenn sie bekannt sind kann man ihnen auch gleich festen 
koordinaten zuordnen.) Dann ein Start Impuls schicken worauf die Bake 
antwortet. Schwer wird es wenn die mehre Geräte gleichzeigig ihre 
Position bekommen wollen.

Autor: Peter (Gast)
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Es könnte auch gehen, wenn man ein IR-Impuls an alle Baken abschickt, 
jede Bake wartet ein gewisse konstante Zeit bis sie ihr Ultraschall 
impuls abschickt. Dann kommen die Signale alle der Reihe nach an.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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@Matze:
Mhh wäre ne Möglichkeit, werde ich mal drüber nachdenken, das mit IR 
finde ich jedoch eleganter ;)
@Peter:
Wie würdest du mir empfehlen die Daten mittels IR zu übertragen? Genau 
so wie es eine Fernbedienung macht? (Mir fällt grade nicht ein wie 
dieses Protokoll heißt...)

Autor: mr.chip (Gast)
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Wenn man weiss, wo die Baken stehen, kann auch ein Chefbake zuerst ein 
Signal aussenden und sich die anderen darauf synchronisieren.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Im grossen wurde das vor GPS & Co  mit dem Loran system gemacht

http://de.wikipedia.org/wiki/LORAN-C

Gruss Helmi

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