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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED-Barke antreiben, womit?


Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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

Autor: Einer (Gast)
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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?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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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?

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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.

Autor: Peter (Gast)
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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.

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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Du könntest auch pro barke ein Blink Muster ausgeben lassen...

z.B. (Start BIT) (Adresse x Bit) (Stopp Bit)

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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?

Autor: hp-freund (Gast)
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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

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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).

Autor: hp-freund (Gast)
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Die Kamera drehbar zu machen könntest Du dir sparen. Nimm ein paar 
davon:
http://www.pollin.de/shop/dt/Mjk3OTE0OTk-/Baueleme...

Das Modul hat sogar ein µC freundliches Interface.

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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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

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Mit einer Kamera, einem Spiegel und einem geeigneten Algorithmus lässt 
sich auch einiges machen:
http://www.tbk.de/panorama/show3.htm

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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.

Autor: Ulrich (Gast)
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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.

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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.

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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?

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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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

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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.

Autor: hp-freund (Gast)
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Meine nächste Idee war dann übrigens ein PSD mit Schlitzblende davor.
Nur mal so zur Anregung ;-)

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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Coole Teile ;-)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> 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

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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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

Autor: Ulrich (Gast)
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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.

Autor: Moritz Nöltner (mox-mox)
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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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