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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Länge einer Leitung mit uC ermitteln


Autor: Sascha Dürkes (plutoonline)
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Hallo,
hat jemand eine Idee ob man mit einem Microkontroller und einer 
pfiffigen Software die Länge einer Leitung ermitteln kann?
Oder welche Daten der Leitung müssten bekannt sein um die länge zu 
ermitteln?

Bei Geräten zur Leitungsmessung von Netzwerkkabeln wird ja auch die 
Leitungslänge ausgegeben.

Hat jemand eine Ahnung wie diese Geräte das machen?

Danke schonmal.

Autor: checker (Gast)
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signal anlegen und laufzeit messen...

Autor: Klaus2 (Gast)
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vermutlich über reflexion und laufzeitmessung (?!), dafür benötigt man 
aber extrem schnelle zähler. billig werden diese geräte wohl nicht sein, 
was an den hochwertigen spezialbauteilen liegt.

Klaus.

Autor: Matthias D. (marvin42)
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Normalerweise mit einer Reflexionsmessung, dh. die Leitung muss am Ende 
passend terminiert sein (zb. 50...150 Ohm) und dann sendet man einen 
Impuls auf die Leitung schaut wann er zurück kommt. Dazu muss man 
natürlich schon mit einer sehr hohen Zeitauflösung arbeiten (ns-Bereich) 
sonst wird das nichts.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines elektrischen Signals in einer 
Leitung (was natürlich stark von der Leitung selbst abhängt) liegt bei 
ca. der halben Lichtgeschwindigkeit (pi mal Daumen)

Bei RJ45 Netzwerkleitungen und auch bei div. Feldbussystemen, wie zB 
Profibus, kann man so die Länge einer Leitung auf ca. 1 m genau 
ermitteln, wobei die Messergebnisse erst ab ca 5 m Länge Sinn machen.

Autor: Walter Tarpan (nicolas)
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Die Laufzeit ermittelt man sinnvollerweise nicht mit einem Zähler, 
sondern indem das Kabel absichtlich unpassend terminiert wird und dann 
eine stehende Welle auf dem Kabel erzeugt. Aus der kleinsten Frequenz, 
bei der sich eine stehende Welle bildet läßt sich dann die Wellenlänge 
ermitteln. Das ist schön, einfache Analogtechnik (PLL).

Autor: Klaus2 (Gast)
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...stehende welle? muss dass dann nicht extrem breitbandig sein 
(Wellenlänge von sehr kurz bis sehr lang)? oder hab ichs nicht 
verdstanden?

Klaus.

Autor: Walter Tarpan (nicolas)
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Nö, das muß schön schmalbandig sein und die PLL wird solange verstellt, 
bis sich die stehende Welle ergibt.

Autor: Hans-jürgen Herbert (hjherbert) Benutzerseite
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Das geht mit Oszillospkop ohne Microprozessor.
Impuls auf die Leitung schicken und Echo auf dem Oszi anzeigen.
Das hat der Fernmeldeelektriker schon 1965 so gemacht, ohne 
Mikroprozessor.

Autor: Hans-jürgen Herbert (hjherbert) Benutzerseite
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Leitung wiegen und das Gewicht durch das Gewicht pro Meter teilen.

Autor: Klaus2 (Gast)
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Leitung versenken und Volumenänderung im Gartenteich durch Volumen pro 
Meter teilen.

Klaus.

Autor: Trafowickler (Gast)
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"Normalerweise mit einer Reflexionsmessung, dh. die Leitung muss am Ende
passend terminiert sein (zb. 50...150 Ohm) und dann sendet man einen
Impuls auf die Leitung schaut wann er zurück kommt." -

Falls die Leitung mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen sein sollte, 
wird man lange auf ein Echo warten ...

Also richtig: Leitung kurzschliessen oder offenlassen.

Zusätzlich muss die rel. Dielektrizitätskonstante bekannt sein
( => Verkürzungsfaktor ).

Autor: Michael (Gast)
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Ein Gliedermaßstab wäre auch hilfreich aber hilft dem TE nicht wirklich. 
Soviel zum Thema Wiegen oder Versenken...

Autor: Gast Posti (Gast)
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Hi

Nur ne Idee:
Zur Messung werden 2 Leiter benötigt, die Leiter werden am hinteren Ende 
kurzgeschlossen.
Nun nimmt man einen Inverter (NOT-Gatter) und klemmt es zwischen die 
beiden Leiter (am Anfang), durch die Negierung müsste das Gatter 
leitungslängenabhängig eine Schwingung erzeugen.
Diese Frequenz zählen, per Tiefpass in analoge SPannung wandeln oder 
sonst was damit anfangen.

Ohne Gewähr ;)
Durchaus möglich, daß das Gatter zu langsam ist und somit erst Leitungen 
ab mehreren huntert Metern 'erfassen' kann - und ob dann das Signal noch 
reicht ... vll mit OpAmp verstärken?

MfG

Autor: Philipp Karbach (Gast)
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Widerstand messen und mit der querschnittsfläche und dem spezifischen 
widerstand rechnen? Bei netzwerkkabeln könnte es so gehen da in der CatX 
speizifikation der querschnitt und das material vorgegeben werden.

Autor: Trafowickler (Gast)
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Geht nicht.

Verkürzungsfaktor v = 1 / Wurzel [ µ(r) * epsilon(r) ]

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> hat jemand eine Idee ob man mit einem Microkontroller und einer
> pfiffigen Software die Länge einer Leitung ermitteln kann?
Bei uns im Baumarkt kann man die Leitung z.B. einfach über ein Messrad 
ziehen, die Impulse werden dann von einem uC ausgewertet und mit einer 
ausgefuchsten Software angezeigt und ausgedruckt ;-)

Im Ernst: was für eine Leitung soll das sein.
Netzwerkleitungen sind i.A. recht gut definiert, mit NYM wirds 
kritisch....

Autor: Trafowickler (Gast)
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"Widerstand messen und ..."


"Geht nicht."

Natürlich Quatsch, sicher geht das, Genauigkeit dürfte jedoch etwas 
schlechter sein, als bei der Laufzeitmethode.

Autor: plutoonline (Gast)
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@Lothar Miller
Für Netzwerkkabel wäre es für mich am Interesantesten.

Aber mich interessiert eigentlich was es für möglichkeiten gibt die 
länge festzustellen und ob man das über eine uC Softwaremäßig lösen 
kann.

Autor: Ralli (Gast)
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Längenmessungen von Leitungen FUNKTIONIERN NUR, wenn die Leitung für die
Messfrequenz NICHT mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen ist.
Neben dem Wellenwiderstand muss auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit
(üblich sind 2/3 bis 98% der Lichtgeschwindigkeit) sowie (besonders bei
größeren Längen) die Dämpfungscharakteristik (abhängig von der Frequenz)
bekannt sein.

Geht es um die Längenbestimmung?

Das Leitungsende ist offen, der Leitungstyp ist bekannt:
Hier kann die Zeit vom Aussenden eines kurzen Spannungspulses bis zum
Empfang des Echos vom offenen Ende, recht leicht mit ein paar schnellen
Logik-ICs und einem µC in die Länge der Leitung umgerechnet und zur
Anzeige gebracht werden.

Auch die Fehlersuche funktioniert mit einem flinken Pulsgenerator
(<= 50 ns) und einem GUTEN Oszilloskop (>= 100 MHz Bandbreite mit guten
Trigger-Eigenschaften - Stichwort: Delay-Line) auch recht gut:
Bei bekannter Charakteristik des Leitungstyps lässt sich die Länge
(> 10 m) einer Leitung, auf wenige Prozent genau bestimmen.
Auch schlechte Übergänge (korrodierte Stecker-Verbindungen) sind für ein
GEÜBTES Auge auf dem Oszilloskopbild gut zu orten.

Allerdings ist dieses geübte Auge nur schwer durch ein paar billige
ICs und simpler Software zu ersetzen.

Alternativ kann nach Stehwellen gesucht werden, wobei dieses Verfahren
technisch etwas aufwendiger ist.

Hier ist ein steuerbarer Oszillator von 100 kHz bis zu etlichen 10 MHz
erforderlich. Die reflektierte Welle vom Leitungsende addiert oder 
subtrahiert sich zum eingespeisten Signal am Einspeisepunkt. Lässt man
diesen Verlauf des Pegels von einer intelligenten Software auswerten,
können gute Aussagen über die vorhandene Leitung ermittelt werden.

Mit der DDS-Technik sollten mittlerweile auch gute Geräte von Amateuren
bei erschwinglichem Aufwand machbar sein.

Gruß Ralli

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Es begab sich zu einer Zeit, als Netzwerke noch langsam waren und mit 
RG58-Kabel gebaut wurden. Sie waren anfällig. Ein Fehler im Backbone und 
nix ging mehr. So war es auch an einem Freitag Nachmittag, wo sich ein 
paar Entwickler entschlossen, der Sache auf den Grund zu gehen. Also 
einen Pulsgenerator genommen, ein Oszi dazu und fleissig in das 
Netzwerkkabel eingespeist. Doch was war das? Ein Spannungssprung in 15 
Metern Entfernung! Schnell die Kabelschächte aufgemacht und reingeguggt: 
Aha! Eine Kupplung. RG58, ok ab hier: Komisch, wieso steht auf dem Kabel 
75 Ohm? Ahhhh!

Autor: Der kleine Tierfreund (Gast)
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Kann man nicht einfach nen Sinus einspeisen und den Phasenwinkel 
zwischen Original und refelektiertem Signal messen?

Autor: Schrotty (Gast)
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Meines Wissens gibt es auch fix-fertige Ethernet PHYs, die so eine 
Funktion eingebaut haben. Die Leitungslänge kann dann einfach über 
serielle Konfugrationsschnittstelle ausgelesen werden

z.B. Micrel KSZ8041TL/FTL

Autor: was-willst-du (Gast)
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@Der kleine Tierfreund

Verständnisfrage: Wie willst Du an einer Leitung, an der Du mit einem 
Sinusgenerator (Dauersignal) etwas einspeist, eine Phasenverschiebung 
messen?

Autor: Hans-jürgen Herbert (hjherbert) Benutzerseite
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Das machen die Funker mit einem "Stehwellenmessgerät"

Autor: Ulrich (Gast)
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Man kann auch über die Kabelkapazität die Länge bestimmen. Die meisten 
Kabel haben rund 100 pf je Meter. Eine kapazitätsmessung in dem 
entsprechenden Bereich kann man recht einfach per µC realisieren: 
entweder über ein Oszillator mit variabler Frequenz oder als 
Strommessung bei anliegender Wechselspannung.

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