Hi,
ich möchte für meinen Robot eine (mehrere) Barke(n) bauen. Diese soll
aus mehreren IR-LEDs bestehen, die mit einer möglichst sauberen
Sinusspannung versorgt werden sollen. Da die Barken am Ende von einer
Batterie versorgt werden sollen, möchte ich zusätzlich nicht zu viel
Strom sinnlos verbraten.
Leider weis ich nicht, wie ich das am sinnvollsten aufbauen kann.
Meine Ideen bis jetzt:
1.) Wien-Oszillator->Opamp->FET->LEDs
- Wenn es einmal aufgebaut ist, kann ich die Frequenz nicht mehr
ändern.
2.) PoormansDDS->Opamp->FET->LEDs
http://www.myplace.nu/avr/minidds/index.htm
(AVR->R2R-Netzwerk->)
- Eigentlich eine schöne Idee, war ein paar Tage lang mein Favorit.
3.) AVR->PWM->FET->Tiefpass
- Momentan mein Favorit, weil der FET so nur voll durchgeschalten
verwendet wird, und man so (meiner Erwartung nach) noch ein wenig
Strom sparen können müsste.
Wenn ich einen AVR mit 20MHz betreibe, und eine 8-Bit PWM ohne Vorteiler
laufen lasse, bekomme ich eine PWM-Frequenz von 20000000Hz / 255 =
78431,37Hz = 78,43kHz. Wenn ich jetzt vorgebe, dass meine Barke bis 7kHz
senden können soll, dann muss ich doch den Tiefpass so auslegen, dass er
möglichst die 7kHz noch gut durchlässt, aber möglichst die 78kHz
wegbügelt, richtig?
Und mein Tiefpass muss logischer weise Passiv sein, weil ein Verstärker
da ja dann wieder nicht voll durchgeschalten wäre. Also kann ich
wahlweise einen RC-Filter oder einen LC-Filter verwenden, richtig?
Und der muss dann, wenn er Butterworth sein soll, so im Bereich 5.
Ordnung liegen, damit er die 78kHz auch wirklich sicher (zum größten
Teil) wegmacht. Aber jetzt habe ich gelesen, dass passive Filter
meistens eine hohe Ausgangsimpendanz haben. Und das würde wieder
bedeuten, ich müsste Das Signal doch nochmal verstärken.
Als LEDs möchte ich pro Barke 12 TSAL7600 verwenden, jedoch möchte ich
jeweils 3 LEDs per Jumper deaktivieren können (Für wenn die Barke an der
Wand steht).
http://www.vishay.com/docs/81015/tsal7600.pdf]
Als Mosfet schwebt mir dieser hier vor:
Philips PMR280UN, MOSFET N KANAL 20V 0.98A SOT416
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PMR280UN.pdf
Den müsste ich doch auch direkt an einem AVR-Pin betreiben können, oder?
Jedenfalls würde ich gerne hören, was Ihr so zu dieser Idee zu sagen
habt. Ich denke, dass das eigentlich so funktionieren sollte, aber
irgendwie bin ich noch zu unsicher, und bevor ich Teile bestelle, wollte
ich gerne wissen, ob die gesammte Idee so grober Unsinn ist oder nicht.
Gruß,
Mox
Warum willst du deine BAKEN den mit einem Sinus betreiben? Davon abgesehen ist ein passiver Tiefpass 5ter Ordnung ziemlicher Unsinn. kannst du das signal nicht im Empfänger glätten?
http://de.wikipedia.org/wiki/Barke_(Begriffsklärung) http://de.wikipedia.org/wiki/Bake > die mit einer möglichst sauberen Sinusspannung versorgt werden sollen. > 20000000Hz / 255 = 78431,37Hz = 78,43kHz. > Und mein Tiefpass muss logischer weise Passiv sein, > Und der muss dann ... Butterworth sein soll, so im Bereich 5. Ordnung Du machst hier offenbar ein Scheingefecht auf und streust dir mit irgendwelchen hochtechnischen Rechentricks und Fachbegriffen und logischen Kurzschlüssen selber Sand in die Augen. Evtl. weil du ein anderes Problem nicht in den Griff bekommst? > Diese soll aus mehreren IR-LEDs bestehen Was kannst du für ein Interesse haben, unsichtbares Licht möglichst sinusförmig zu modulieren? Wobei hier sehr erschwerend hinzukommt, dass du zwar die Spannung oder den Strom schön modulieren kannst, trotzdem aber immer noch dein Lichtstrom sehr unregelmäßig von der Optik der LED abhängen wird. Und auch der Empfänger mit einem Sinus u.U. gar nicht sooo arg viel anfangen kann... :-o Was willst du eigentlich wirklich? Mit den Leuchtbaken die Position des Roboters bestimmen?
Autsch, das ist echt blöd, wenn man sich bei sowas in der Schreibweise vertut. Einer schrieb: > Warum willst du deine BAKEN den mit einem Sinus betreiben? Ich will die Baken später unterscheiden können, und nach allem, was ich weiß, sollte das am einfachsten gehen, wenn ich auf mein Signal, das ich im Bot empfange irgendeine Art von Frequenzerkennung anwenden kann. Wahrscheinlich werde ich es mit dem Goertzl-Algorithmus versuchen. > Davon abgesehen ist ein passiver Tiefpass 5ter Ordnung ziemlicher > Unsinn. Hatte ich ja fast befürchtet... :( > kannst du das signal nicht im Empfänger glätten? Sollte schon gehen, aber ich dachte, wenn ich das ganze möglichst sauber losschick, habe ich schonmal eine Fehlerquelle zumindest verkleinert. Lothar Miller schrieb: > Du machst hier offenbar ein Scheingefecht auf und streust dir mit > irgendwelchen hochtechnischen Rechentricks und Fachbegriffen und > logischen Kurzschlüssen selber Sand in die Augen. Kann sein, darum frage ich ja hier, weil ich mir da momentan sellbst nicht so ganz traue. > Evtl. weil du ein anderes Problem nicht in den Griff bekommst? Definitiv. Aber ich dachte, wenn ich mal eine Funktionierende Bake habe, kann ich den Rest besser in den Griff bekommen. >> Diese soll aus mehreren IR-LEDs bestehen > Was kannst du für ein Interesse haben, unsichtbares Licht möglichst > sinusförmig zu modulieren? Sinusförmig damit ich gut die Frequenz wiederekennen kann, unsichtbar, damit ich das nicht die ganze Zeit seh. Gibt es da eine Alternative? Also ich muss irgendwie die einzelnen Baken erkennen können und dann noch bestimmen können, wie stark ich sie empfange. > Wobei hier sehr erschwerend hinzukommt, dass du zwar die Spannung oder > den Strom schön modulieren kannst, trotzdem aber immer noch dein > Lichtstrom sehr unregelmäßig von der Optik der LED abhängen wird. Und > auch der Empfänger mit einem Sinus u.U. gar nicht sooo arg viel anfangen > kann... :-o Das mit dem Lichtstrom ist fies, da hab ich noch nichtmal ansatzweise dran gedacht. ich war einfach mal davon ausgegangen, dass der halbwegs linear vom el. Strom abhängt. (Wobei, dass der Lichtstrom auch vom Winkel abhängt ist mir schon klar) Naja, mein Empfänger sollte damit klarkommen. Eigentlich am besten damit. (siehe gleich unten) > Was willst du eigentlich wirklich? > Mit den Leuchtbaken die Position des Roboters bestimmen? So in etwa. Ich will mehrere Baken aufstellen, und deren Position in meinen Roboter speichern können. Der Roboter soll über einen Empfänger verfügen, der bestimmen kann, in welchem Winkel zu seiner eigenen Blickrichtung die verschiedenen Baken sich befinden. Mathemathisch müsste es genügen, die Position und Winkel zu drei Baken zu kennen um sich selbst eindeutig orten zu können. Da ich mir bewusst bin, dass da so Fehler auftreten werden, möchte ich gerne mehr Baken aufstellen, um so durch Oversampling die Genauigkeit zu erhöhen. Zum Empfänger: Der Empfänger soll aus 16 Infrarottransistoren bestehen (Die sollen dann im Kreis nach aussen guckend angeordnet werden), welche je in einem Spannungsteiler die Lichtenergie wieder in eine analoge Spannung umsetzen. Danach möchte ich jeweils einen Tiefpass/Verstärker anschliesen und das ganze dann an die analogen Eingänge eines STM32hängen. Dort möchte ich dann auf das Signal von jedem Transistor den Goertzl-Algorithmus anwenden, und so erkennen, "wieviel" dieser Transistor von jeder Bake sieht. So müsste ich darauf schliesen können, in welcher Richtung die jeweiligen Baken stehen und somit die eigene Position ausrechnen können. Als Infrarottransistor möchte ich diesen verwenden, denn er hat einen fast linearen Verlauf des Empfangs relativ zum Einfallswinkel: http://www.optekinc.com/datasheets/OP520-521.PDF Ausserdem hoffe ich, dass der Phototransistor durch seine Trägheit nochmal als Tiefpass wirken kann. Leider überfordert mich das ganze im Moment ein wenig, das sind so viele Dinge, die voneinander abhängen. Da weis ich leider nicht, womit ich anfangen soll, zu planen, oder wo ich davon ausgehen kann, dass ich da nicht so genau drauf achten brauche (Ich besitze kein Oszilloskop und kann darum auch nicht einfach mal nachschauen, ob ein Signal so aussieht, wie ich mir das vorstelle). Dazu kommt erschwerend hinzu, dass ich mir bei dem ganzen die Grundlagen erarbeiten muss, weil ich bis jetzt in dem Gebiet keine Erfahrungen habe (das ganze ist privat und bis jetzt beschränken sich meine Vorkenntnisse auf Rumexperimentieren mit AVRs und dem STM32 (wobei ich da noch nicht so viel gemacht habe) und eben der Oberstufen-Mathe und Physik.) Das heist, es kann gut sein, dass ich da in manchen Punkten auf Ideen komme, die eigentlich so keinen Sinn machen. Aber ich versuch eben, das selbst zu machen. Ich mein, natürlich könnte ich versuchen, mir alles vorkauen zu lassen. Aber das ist doof. Ich möchte es selbst machen, nur ab und zu haut das eben nicht ganz hin.
um eine Feqenz zu erkennen muss es kein Sinus sein, ein Rechteck ist dafür genauso gut geeignet. Damit ist die ansteuerung der LED-Barke schon wesentlich einfacher.
Du könntest auch pro barke ein Blink Muster ausgeben lassen... z.B. (Start BIT) (Adresse x Bit) (Stopp Bit)
Peter schrieb: > um eine Feqenz zu erkennen muss es kein Sinus sein, ein Rechteck ist > dafür genauso gut geeignet. Damit ist die ansteuerung der LED-Barke > schon wesentlich einfacher. Jup, das wäre genial, aber bekomm ich da nicht die Oberwellen ab? Bzw, heisen die bei sowas nicht sidelobes? (meinte da mal was gelesen zu haben) Oder muss ich die dann am Empfänger mit einem Tiefpass wegfiltern? ... ... schrieb: > Du könntest auch pro barke ein Blink Muster ausgeben lassen... > > z.B. (Start BIT) (Adresse x Bit) (Stopp Bit) Wenn das ginge, wäre das natürlich genial, aber wie soll ich das dann empfangen? Da fehlt mir grade jede Idee. Wenn ich nur ein Signal hätte, dann wär das klar, aber wenn da mehrere Baken sind, dann überlagern die sich doch, oder? Und wenn die Signale von den Baken nicht mehr gleichförmig sind, wie analysier ich das ganze dann? Weil Goertzl und Konsorten nehmen ja an, dass die Signale im Messzeitraum halbwegs gleich bleiben, oder?
Eine ähnlihe Idee hatte ich auch schon mal. Ich denke das Beste wäre doch die Baken mit einem Funkmodul z.B. RFM01 zu synchronisieren. Dann könntest Du gezielt jede Bake ein- und ausschalten und die Signale einzeln am IR Empfänger vergleichen und auswerten und sogar noch die Senderhelligkeit regeln, je nach Sicht/Entfernung. Mit 5/11mA für das RFM01 ist der Stromverbrauch im Vergleich zur IR-LED auch akzeptabel. Duch Standby und Helligkeitssteuerung kannst Du den Stromverbrauch sicher auch noch reduzieren. Das größte Problem dürfte die Optik sein. Hab auch schon über eine 360° drehbare Kamera mit geringer Auflösung nachgedacht. Ein Bild mit LED an mit einem Bild LED aus vergleichen. Durch die Helligkeitsregelung wird auch auf kurze Entfernung die Kamera nicht übersteuert. ... hp-freund
Nja, wenn ich da noch für jede Bake n Funkmodul mitverbauen muss, dann ist das nicht mehr unbedingt das, was mir da so vorschwebte, das finde ich unnötig kompliziert (und teuer, wobei ich grade gesehn habe, dass das RFM01 echt günstig ist, trotzdem...). Aber vielleicht könnte man ja eine andere Art der Helligkeitssteuerung machen. Zum Beispiel auch mit Infrarot. So dass das dann quasi über den LEDs ein Infrarotempfänger sitzt (der eine andere Trägerfrequnz hat) und Befehle von dem Robot empfängt. Ich persönlich wollte nichts verbauen, was sich bewegt (wegen Platz und zuverlassigkeit) Wenn Du die Einschränkung nicht hast, kannst Du Dir das ganze viel einfacher machen: Nimm einen genauen Schrittmotor, der muss nicht viel Drehmoment haben, nur nen möglichst genauen Schrittwinkel. Darauf bau einen einen schnellen IR-Empfänger (Du musst da dann eine Möglichkeit finden, das Signal und Strom auf den drehenden Aufbau zu bekommen), sowas wie den TSOP7000 von Vishay, der hat eine Trägerfrequenz von 455kHz und demoduliert das Signal schon für Dich. Den Ausgang vom TSOP kannst du dann an einen Interrupt-Pin von einen µC hängen. Jetzt musst Du nur noch, wenn Du anfängst, etwas zu empfangen den Winkel merken und wenn Du von der Bake nichts mehr empfängst. Der Mittelwert ist der ungefähre Winkel. Außerdem kannst du auf die Art auch gleich die Position der Bake übertragen. Das war meine zweite Idee, das so aufzubauen, aber das wurde mir zu groß und mit zuvielen mechanischen Komponenten (Idee Nummer eins war Ultraschall und nicht möglich).
Die Kamera drehbar zu machen könntest Du dir sparen. Nimm ein paar davon: http://www.pollin.de/shop/dt/Mjk3OTE0OTk-/Bauelemente/Aktiv/LEDs/Power_LED_und_Kameramodul.html Das Modul hat sogar ein µC freundliches Interface.
Moritz Nöltner schrieb: > Wenn das ginge, wäre das natürlich genial, aber wie soll ich das dann > empfangen? Da fehlt mir grade jede Idee. Wenn ich nur ein Signal hätte, > dann wär das klar, aber wenn da mehrere Baken sind, dann überlagern die > sich doch, oder? Und wenn die Signale von den Baken nicht mehr > gleichförmig sind, wie analysier ich das ganze dann? Weil Goertzl und > Konsorten nehmen ja an, dass die Signale im Messzeitraum halbwegs gleich > bleiben, oder? Wer sagt denn das alle gleichzeitig senden? Wenn du jede Sekunde einen "PING" sendest, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit das die sich nicht in die Quere kommen
Mit einer Kamera, einem Spiegel und einem geeigneten Algorithmus lässt sich auch einiges machen: http://www.tbk.de/panorama/show3.htm
Naja, ich hatte eigentlich gehofft, dass das System ein ganzes bisschen schneller wird als nur eine Abtastung pro Sekunde. Weil, wenn ich das so richtig sehe, dann müssten eigentlich so zwischen 50 und 100 Positionsbestimmungen möglich sein. Ich habe mal mit Octave verglichen, was so rauskommt, wenn ich den Goertzl-Algorithmus auf Sinuswellen, Rechtecke und aus Neugier noch auch das Mittel zwischen Sinus und Rechteck anwende. Und wie es aussieht, bringen die Rechteckwellen wirklich keine bedeutende Verschlechterung, das hätte ich nicht erwartet. Also werde ich für meine Baken einfach ein Rechteck erzeugen, und das ganze noch mit einem RC-Glied ein bisschen glätten, weil den Widerstand muss ich ja sowieso einbauen als Vorwiederstand für die LEDs. Und die Idee, die Baken zu dimmen, wenn sie nicht mit voller Leistung laufen müssen hat mir gefallen. Und ich muss zugeben, die Funkmodule sind wirklich überzeugend. (Irgendwas in mir sträubt sich dagegen, eine Bake noch mit einem Funkmodul auszurüsten, aber von der Logik her überzeugt es...) Nur bin ich noch am Überlegen, wie ich das Dimmen am besten mache. Könnte ich das einfach mit einer sehr schnellen PWM machen? Also sagen wir mal 4-Bit PWM ohne Vorteiler an einem AVR (der muss ja dann nicht mehr ganz so schnell sein) und das dann über einen MOSFET an die LEDs.
Das IR Signal sollte für einen sparsamen Betreib kein Rechteck (50% Tastverhältnis) sein, sondern ein PWM Signal mit etwa 25% Ein-Zeit. Bei 25% Ein-Zeit, hat man für einen Empfänger, der nur die Grundfrequenz empfängt immer noch etwa 70% der Amplitude die man bei 50% Tastverhältnis hat, aber nur den halben Stromverbrauch. Man kann so also etwa 30% an Strom sparen. Die LEDs kann man in den Kurze Zeiten auch mit etwas mehr als 100 mA betreiben. Man muß es aber auch nicht übertreiben, denn der Wirkungsgrad wird eher etwas schlechter. Zum Dimmen kann man das Tastverhältnis noch etwas weiter reduzieren, bis vielleicht 5%. Wenn man unbedingt bis zum letzen sparen will, könnte man den Vorwiderstand auch durch einen Spule ersetzen, und eine passende "Freilaufdiode" einplanen. Die Dimensionierung ist aber nicht so ohne. Ein Kondensator zur Glättung wäre nur gegen Funkstörungen, sollte also eher klein sein. Zur Erkennung ist ein Bitmuster realtiv einfach. Mit Empfängern wie TSOP15... muß man sich dann nicht mehr mit der Trägerfrquenz, sondern nur noch mit der niedreigeren Bitrate (z.B. 2000 Baud) beschäftigen. Die Baken könnten sich auch gegenseitig Empfangen. Dann hätte man keine Problem das die sich in die Quere kommen. Ein Problem bei den Fertigen Empfängern ist aber, dass man keine wirklich Amplitudenmessung bekommt, sondern nur ein Digitales Signal: IR da oder nicht.
Ulrich schrieb: > Das IR Signal sollte für einen sparsamen Betreib kein Rechteck (50% > Tastverhältnis) sein, sondern ein PWM Signal mit etwa 25% Ein-Zeit. Bei > 25% Ein-Zeit, hat man für einen Empfänger, der nur die Grundfrequenz > empfängt immer noch etwa 70% der Amplitude die man bei 50% > Tastverhältnis hat, aber nur den halben Stromverbrauch. Man kann so also > etwa 30% an Strom sparen. Die LEDs kann man in den Kurze Zeiten auch mit > etwas mehr als 100 mA betreiben. Man muß es aber auch nicht übertreiben, > denn der Wirkungsgrad wird eher etwas schlechter. > Zum Dimmen kann man das Tastverhältnis noch etwas weiter reduzieren, bis > vielleicht 5%. Jup, das klint interessant, mal schauen, ob Goertzl das noch erkennt. Wobei das nicht ganz trifft, was mit dem Dimmen bezweckt werden sollte. Weil da ging es ja auch darum, dass die Empfangsseite nicht übersteuert wird, weil sonst haut der Empfang ja auch nicht mehr hin. > > Wenn man unbedingt bis zum letzen sparen will, könnte man den > Vorwiderstand auch durch einen Spule ersetzen, und eine passende > "Freilaufdiode" einplanen. Die Dimensionierung ist aber nicht so ohne. > Ein Kondensator zur Glättung wäre nur gegen Funkstörungen, sollte also > eher klein sein. hmmmmm... > > Zur Erkennung ist ein Bitmuster realtiv einfach. Mit Empfängern wie > TSOP15... muß man sich dann nicht mehr mit der Trägerfrquenz, sondern > nur noch mit der niedreigeren Bitrate (z.B. 2000 Baud) beschäftigen. Die > Baken könnten sich auch gegenseitig Empfangen. Dann hätte man keine > Problem das die sich in die Quere kommen. Ein Problem bei den Fertigen > Empfängern ist aber, dass man keine wirklich Amplitudenmessung bekommt, > sondern nur ein Digitales Signal: IR da oder nicht. Und genau deshalb ist es für das, was ich vorhabe, leider nicht geeignet. Weil ich will ja damit arbeiten, dass die Empfindlichkeit der Phototransistoren abhängig vom Einfallswinkel nahezu linear abfällt, um so aus den Differenzen der Empfangsstärke benachbarter Empfänger auf die Richtung zur Bake schließen zu können. Das geht mit fertigen Empfängern nicht mehr.
Ok, ich hab jetzt mal das Tastverhältnis von dem Bakensignal runtergesetzt. So wie es aussieht, geht damit der Wert, den Goertzl liefert auch linear mit runter, aber es besteht weiterhin ein erkennbarer Unterschied, je nach dem, ob die Frequenz nun vorhanden ist, oder nicht. Das sollte so also echt machbar sein. Das bedeutet jetzt, dass ich gerne zwei Arten von Dimmung verwenden möchte: Erstens: Tastverhältnis veringern Zweitens: Spannung der LEDs verringern. Sollte möglich sein, damit der Empfänger nicht übersteuert (und damit den Empfang der anderen Sender unmöglich macht), wenn er sehr nahe am Sender ist. Wie dimme ich am besten nach dem zweiten Prinzip?
Hallo Moritz! Das wird ja immer komplizierter. Und in jedem Beitrag hoere ich immer "Goertzl,Goertzl,Goertzl". Wenn es Dir darum geht, das System einfach umzusetzen, dann ist das eine Sache. Wenn Du unbedingt goertzln willst, eine andere. Vielleicht solltest Du mal die Randbedingungen und Voraussetzungen klarstellen. Ich gehe davon aus: 1. Es gibt in einem Raum verteilt eine Anzahl Baken, die IR SIgnale aussenden. Vorausgesetzt wird ein IR Rundstrahler und vernachlaessigbare Reflexionen im Raum. 2. In diesem Raum soll sich ein System an diesen Signalen orientieren koennen. Der Empfaenger ist ebenfalls ein Rundstrahler (?) 3. Die Baken sind unbeweglich, ihre Position im Raum ist bekannt. Daraus erwaechst die erste Frage: Soll der aktuelle Punkt in der Ebene bestimmt werden (wie z.B. beim GPS) oder auch die Ausrichtung (Bake Nr. xy im Winkel von 35 Grad links...)? Oder kann - wie beim GPS - die Richtung aus Position + eigener Bewegung errechnet werden? Ich habe auch immernoch nicht verstanden, ob die Baken selbstaendig senden muessen oder synchronisiert werden koennen. Die naechste Stuefe waere dann eine Steuerung vom sich bewegenden System aus. Muss das System gegen Fremdlicht sicher sein? Auch gegen 50Hz Fremdlicht? Im einfachsten Fall: System sendet "Start Sendung" and Baken. 1. Bake: Schalte IR LEDs 10mS ein. 2. Bake wartet 10mS und schaltet IR LEDs 10mS ein 3. Bake wartet 20mS und schaltet IR LEDs 10mS ein..... Der Empfaenger im System synchronisiert jeweils die Messwerte und kann im Amplitudenvergleich feststellen, wie die Amplituden- und damit die Entfernungsverhaeltnisse zu den Baken aussehen. Anstelle des einfachen Einschaltens ist es natuerlich fremdlichtsicherer, jede Bake mit einigen kHz zu Modulieren. Dafuer kannst Du aber immer die selbe Frequenz nehmen, dann kann naemlich ein gemeinsames Filter im Empfaenger verwendet werden, das nur die Tragerfrequenz verarbeitet und Gleichlicht und Netzbrumm ausfiltert. Warum die Baken mit verschiedener Frequenz senden sollen, verstehe ich noch nicht. Wohl, damit sie gleichzeitig senden koennen. Da haben wir eben dann wieder den Herrn Goertzl...... Gruss Michael
Michael Roek-ramirez schrieb: > Hallo Moritz! > Das wird ja immer komplizierter. > Und in jedem Beitrag hoere ich immer "Goertzl,Goertzl,Goertzl". > Wenn es Dir darum geht, das System einfach umzusetzen, dann ist das eine > Sache. > Wenn Du unbedingt goertzln willst, eine andere. Naja, für das, was mir vorschwebt ist er eben relativ alternativenlos. > > Vielleicht solltest Du mal die Randbedingungen und Voraussetzungen > klarstellen. Ok, das hätte ich eigentlich schon längst mal machen sollen, in meinem Kopf ist die Idee ja schon drin, aber da kann ja niemand 'reinschaun... > > > Ich gehe davon aus: > > 1. Es gibt in einem Raum verteilt eine Anzahl Baken, die IR SIgnale > aussenden. Vorausgesetzt wird ein IR Rundstrahler und vernachlaessigbare > Reflexionen im Raum. Ja, wobei jede Bake einen Rundstrahler darstellt. > > 2. In diesem Raum soll sich ein System an diesen Signalen orientieren > koennen. Ja > Der Empfaenger ist ebenfalls ein Rundstrahler (?) Da weiß ich nicht genau, was Du meinst. Mein Empfänger soll aus einem STM32 bestehen, um den herum 16 Infrarotsensoren nach außen gucken. Also so, dass jeder Infrarotsensor in eine andere Richtung guckt, die Sensoren haben dann in ihrem Blickwinkel zum Nachbarn jeweils 22,5° Abweichung. Und dann möchte ich nicht den Abstand zu den Baken bestimmen, sondern den Winkel. Folgendes Gedankenexperiment: Ich habe zwei Lichtsensoren, die nicht ganz parallel schauen, also beide etwas vom anderen weg. Wenn jetzt genau in der Mitte vor beiden eine Lichtquelle ist, dann sollten sie beide das gleiche empfangen. Ist die Lichtquelle aber mehr vor dem einen, sprich der andere sieht sie nur noch schräg, dann müsste der Lichtsensor, vor dem die Lichtquelle ist, mehr sehen, als der, der "schräg gucken" muss. Und daraus müsste man doch berechnen können, in welchem Winkel sich die Lichtquelle befindet. und wenn man einen Lichtsensor verwendet, dessen Empfang nach außen hin halbwegs linear abnimmt, dann müsste die Differenz aus den Empfangssignalen der beiden Lichtsensoren zu dem Winkel proportional sein, oder? > > 3. Die Baken sind unbeweglich, ihre Position im Raum ist bekannt. Genau, und die Position sollte auch dem Empfänger bekannt sein. > > Daraus erwaechst die erste Frage: Soll der aktuelle Punkt in der Ebene > bestimmt werden (wie z.B. beim GPS) oder auch die Ausrichtung (Bake Nr. > xy im Winkel von 35 Grad links...)? Also eigentlich interessiert mich zunächst nur die Position, aber wenn ich meine Position und die Richtung zu einem Fixpunkt kenne, dann hab ich mit ziemlich wenigen Rechenschritten auch meine eigene Richtung, oder? > > Oder kann - wie beim GPS - die Richtung aus Position + eigener Bewegung > errechnet werden? Geht auch, ist aber umständlicher und ungenauer. > > Ich habe auch immernoch nicht verstanden, ob die Baken selbstaendig > senden muessen oder synchronisiert werden koennen. Ich möchte eigentlich nicht, dass die Baken synchronisiert werden müssen. Sie sollen kontinuierlich eine feste, für jede Bake spezifische Frequenz senden. > Die naechste Stuefe waere dann eine Steuerung vom sich bewegenden System > aus. Hmmm, wenn man das möchte. Wenn man die Baken in ihrer Leistung vom Empfänger aus regeln könnte, wäre das praktisch, mehr wollte ich da jetzt eigentlich nicht an Regelung verbauen. > > Muss das System gegen Fremdlicht sicher sein? > Auch gegen 50Hz Fremdlicht? Naja, in meinem Zimmer ist ein Licht an der Decke, wenn das das System stört, dann wäre das doof. Also ja, das System soll gegen Fremdlicht sicher sein. Aber da ich ja die Baken mit einer Frequenz moduliere, und danach die Frequenz auswerte, sollte Fremdlicht doch relativ effektiv herausgefiltert werden, oder? > > > Im einfachsten Fall: > System sendet "Start Sendung" and Baken. > 1. Bake: Schalte IR LEDs 10mS ein. > 2. Bake wartet 10mS und schaltet IR LEDs 10mS ein > 3. Bake wartet 20mS und schaltet IR LEDs 10mS ein..... Ja das ginge, und es wäre wahrscheinlich einfacher als das, was ich bauen möchte, aber das wäre nicht, was ich wollte. > > Der Empfaenger im System synchronisiert jeweils die Messwerte und kann > im Amplitudenvergleich feststellen, wie die Amplituden- und damit die > Entfernungsverhaeltnisse zu den Baken aussehen. Aber das dürfte sehr schwierig werden. Weil, die absolute Entfernung dürfte man so kaum bekommen, und ohne absolute Entfernung ist das entstehende Gleichungssystem nicht lösbar, soweit ich weiß. Das war meine allererste Idee, die ich verfolgt habe, nur wollte ich Ultraschall nutzen. Damals musste ich feststellen, dass ich das nicht lösen konnte, ohne mindestens einen Abstand genau zu kennen. Dazu wird bei GPS doch mit dem Signal auch die Zeit mitgeschickt, die die Uhr vom Satellit beim abschicken hatte. Daraus ergibt sich dann die Signallaufzeit und damit die Strecke zwischen Satellit und Empfänger. > > Anstelle des einfachen Einschaltens ist es natuerlich > fremdlichtsicherer, jede Bake mit einigen kHz zu Modulieren. Ja, habe ich ja vor. > Dafuer kannst Du aber immer die selbe Frequenz nehmen, dann kann > naemlich ein gemeinsames Filter im Empfaenger verwendet werden, das nur > die Tragerfrequenz verarbeitet und Gleichlicht und Netzbrumm ausfiltert. Aber nur, wenn immer nur ein Sender zu einem Zeitpunkt aktiv ist. Aber das wird bei mir ja nicht der Fall sein. > > Warum die Baken mit verschiedener Frequenz senden sollen, verstehe ich > noch nicht. Wohl, damit sie gleichzeitig senden koennen. Genau. Wenn die Baken gleichzeitig senden, dann muss ich sie ja irgendwie unterscheiden können. > > Da haben wir eben dann wieder den Herrn Goertzl...... Genau. Weil wenn zwei Baken nahe bei einander stehen, dann werden sie ja auch von den gleichen Lichtsensoren am Empfänger empfangen, und dann bekomme ich da eine überlagerte Schwingung. Und die will ich dann eben mit diesem Herrn wieder 'aufdröseln'. Ich hoffe mal, dass jetzt klarer ist, was ich meine. Wenn irgendwas unklar ist bitte einfach nachfragen, ich werde dann versuchen, es klar zu stellen. Und mal wirklich ein dickes DANKE an alle, die sich bis jetzt die Mühe gemacht haben zu antworten, ihr habt mich mit einigen Denkanstößen ein ganzes Stück weiter gebracht.
Meine nächste Idee war dann übrigens ein PSD mit Schlitzblende davor. Nur mal so zur Anregung ;-)
> Und in jedem Beitrag hoere ich immer "Goertzl,Goertzl,Goertzl". > Da haben wir eben dann wieder den Herrn Goertzl...... Um das Niveau der Allgemeinbildung etwas zu heben: Der gute Mann heißt Goertzel ;-) http://de.wikipedia.org/wiki/Goertzel-Algorithmus
Hallo Moritz, > Da weiß ich nicht genau, was Du meinst. Mein Empfänger soll aus einem > STM32 bestehen, um den herum 16 Infrarotsensoren nach außen gucken. Also > so, dass jeder Infrarotsensor in eine andere Richtung guckt, die > Sensoren haben dann in ihrem Blickwinkel zum Nachbarn jeweils 22,5° > Abweichung. Und dann möchte ich nicht den Abstand zu den Baken > bestimmen, sondern den Winkel. Na ja...ich hatte das eben vereinfachen wollen: Nur EIN Empfaenger mit Rundstrahlcharakteristik.... nicht 16 einzelne. ... > Ja das ginge, und es wäre wahrscheinlich einfacher als das, was ich > bauen möchte, aber das wäre nicht, was ich wollte. Tja..... das habe ich jetzt verstanden ;-) ... >> Der Empfaenger im System synchronisiert jeweils die Messwerte und kann >> im Amplitudenvergleich feststellen, wie die Amplituden- und damit die >> Entfernungsverhaeltnisse zu den Baken aussehen. > Aber das dürfte sehr schwierig werden. Weil, die absolute Entfernung > dürfte man so kaum bekommen, und ohne absolute Entfernung ist das > entstehende Gleichungssystem nicht lösbar, soweit ich weiß. Das war Aber selbstverstaendlich: Da wie oben angenommen, die Position der Baken bekannt ist, brauche ich nur eine relative Entfernung um triangulieren zu koennen! .. > Genau. Weil wenn zwei Baken nahe bei einander stehen, dann werden sie ja > auch von den gleichen Lichtsensoren am Empfänger empfangen, und dann > bekomme ich da eine überlagerte Schwingung. Und die will ich dann eben > mit diesem Herrn wieder 'aufdröseln'. Wenn sie nahe beieinander stehen, brauche ich sie nicht mehr zu unterscheiden. Wie dem auch sei..... lass mal irgendwann wieder hoeren, was daraus geworden ist... Gruss Michael
Die Richtungsbestimmung aus dem Verhaltnis der Intensitäten der Sensoren könnte schwierig werden, wenn man neben dem direkten IR Richt auch noch gestreutes Licht bekommt. Mit den relativ breiten Empfämgern ist das ja kaum zu vermeiden. Ein bischen könnte man das Streuproblem mindern, wenn man die Baken aufteilt in Winkelbereiche. Wenn die Baken nicht in alle Richtungen gleichzeitig strahlen, hätte man weniger Streulicht. ggf. hat man noch ein paar Zusatzinformationen in welcher Richtung man sich von der Bake aus befindet. Das gibt zwar keine vollstängiges Bild, kann aber helfen falls mal nicht genug Baken sichtbar sind. Mit nur einer LED wird man ohnehin nicht bei den Baken auskommen.
Naja, das mit Streulicht hatte ich eigentlich mit einbedacht, weil wenn ich das Licht frequenzmodulier, dann kann ich ja ziemlich genau unterscheiden, was Streulicht ist, und was nicht. Und wenn ich dann damit arbeit, hat sich das... oder?
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