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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Laserentfernungsmessung


Autor: Oz zy (ozzy)
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Moin,

dieses Thema wurde ja schon häufiger diskutiert; u.A. auch ob es geht, 
das selber zu bauen. Nun möchte ich mich auch daran versuchen. Jedoch 
möchte ich Entfernungen bis maximal 5m unter Wasser (sauberes Wasser) 
messen. Ultraschall scheidet aus, da ich sehr punktgenau messen möchte. 
IR hat unter Wasser nur eine sehr geringe Reichweite, scheidet damit 
also auch aus. Was sehr gut funktioniert ist ein grüner Laser, da dieses 
Licht erst sehr spät geschluckt wird.
Verwendet wollte ich dabei die Time-of-flight-Methode.
Als Timer möchte ich den Acam TDC-GP2 verwenden, der Auflösungen bis 50 
ps besitzt. Den Puls möchte ich mit einem Mikrocontroller generieren, da 
sind ja bei 20Mhz Zeiten von ein paar ns kein großes Problem. Der TDC 
hat auch noch einen Feuerpulsgenerator, den man vielleicht dafür nutzen 
könnte.
Was mir noch fehlt, ist eine passende Photodiode, da kaum eine ihr 
maximum bei ca. 530nm hat... Viele sind dann eben noch für Infrarot 
ausgelegt. Oder kennt Ihr eine dafür? Möglichst mit kleinem 
Öffnungwinkel...

Habt Ihr aber vielleicht noch eine Idee, was man beachten sollte, bzw. 
wo die Probleme dabei noch sind, die ich vielleicht gerade nicht sehe?

MfG, und vielen Dank, Ozzy

Autor: fast so (Gast)
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Ja. Das hatten wir alles auch schon. Das Problem bei dem Time of flight 
ist die empfangene Intensitaet. Wenn man nur mW zum Senden hat, so 
kommen leider nur pW oder so zurueck, und davon ein genuegend grosses 
Signal, sagen wir groesser als ein paar mV zu bekommen ist nicht 
trivial. Die limitierenden Parameter :
Eigentlich moechte man eine maximal grosse Photodiode, die sammelt mehr 
Licht. Leider haben Dioden groesser als 0.5mm im Quadrat eine zu hohe 
Kapazitaet, sodass die Flankensteilheit verschwindet.
Alternativ kann man natuerlich mehr rausblasen, dh den sichtbaren 
Diodenlaser durch einen Q-switched YAG-verdoppelt ersetzen. Dh fuer 
einen mehrhundertfachen Preis, sendet man kW anstelle mW und erhaelt 
dann auchuW zurueck.

Autor: Oz zy (ozzy)
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Stimmt, das mit der Photodiode ist auch so mein Problem. Ich habe eben 
nur ein paper von Leuten gelesen, bei denen es funktioniert hat. Nur 
halt mit Infrarot. Wie gesagt, Reichweite bis max 4-5 meter, Genauigkeit 
reichen 5cm...

MfG, Ozzy

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Christoph,

> messen. Ultraschall scheidet aus, da ich sehr punktgenau messen möchte.
Das kommt darauf an. Wie genau ist denn "punktgenau"? Mit fokussierenden 
Wandlern und großer Appertur kannst Du sicherlich noch einiges 
rausholen.
Der Laseraufbau wird allerdings sicher kleiner.

Gruß,
  Michael

Autor: Frank (Gast)
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Klingt ja interessant. Wir benutzen den GP2 zur 
Ultraschalldurchflussmessung. Wenn du den Firegenerator des GP2 
verwenden willst beträgt die minimale Pulsbreite 250ns. Ist abhängig vom 
Referenztakt des GP2. Sollte aber auch möglich sein. Das Startsignal 
extern zu generieren und zuzuführen. Ich habe bisher nut den 
FireGenerator verwendet, weil mit ihm Pulsfolgen generiert werden 
können, die im Bereich der üblichen Frequenzen für Piezos im 
Durchflussbereich liegen (500kHz-4MHz).

Vielleicht ist ein anderer TDC besser geeignet, der GP2 ist nur im 
QFN32-Gehäuse verfügbar.

Berichte wie es weitergeht.

Autor: Oz zy (ozzy)
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Hi,

ja, das werde ich auf jeden Fall machen. Flanken von ein paar ms zu 
erzeugen sollte kein großes Problem sein.

Wie gesagt, ich forsche noch etwas im Netz, und dann werde ich mal mit 
einem Testaufbau beginnen, und berichten!

MfG, Ozzy

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