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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Geschwindigkeitsmessung für Geschosse


Autor: Fred vom Jupiter (andreasluebbers)
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Hallo,...
bin gerade erst in die Programmierung-AVR eingestiegen, somit für mich 
alles Neuland. Wäre es möglich einen Atmel Mega16 etc. so zu 
programmieren, das folg. bei rauskommt:

-Geschoss fliegt durch eine 50cm lange Röhre
-"Signal" wird am Anfang und am Ende mit einer Lichtschranke erkannt
 (Dabei muß ich dazusagen, diese Geschosse bewegen sich mit einer 
Geschwindigkeit von ca. 300-400m/s, (Schallgeschwindigkeit)
-uC errechnet die Geschwindigkeit und gibt diese in m/s auf einer 
7-Segmentanzeige wieder.

Ich denke das Problem wird die Abtastung der Signale sein. Diese haben 
bei 330m/s einen Zeitlichen Verlauf von gerade mal 1,515 Millisekunden.
Wie müßte man eine solche Lichtschranke realisieren?

Wie würde solch ein C-Code aussehen?

Autor: Floh (Gast)
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Andreas Lübbers schrieb:
> Ich denke das Problem wird die Abtastung der Signale sein. Diese haben
> bei 330m/s einen Zeitlichen Verlauf von gerade mal 1,515 Millisekunden.
> Wie müßte man eine solche Lichtschranke realisieren?

Die Zeit ist kein Problem, 1,5 Millisekunden sind ewig.
Problematisch ist eher die Konstruktion der Lichtschranke. Sie muss so 
gebaut sein, dass das Geschoss auf jeden Fall den Lichtstrahl 
unterbricht.
:-)

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Andreas Lübbers schrieb:

> Ich denke das Problem wird die Abtastung der Signale sein.

Genau.
Dein Hauptproblem wird werden, dass dein Geschoss auch mit SIcherheit 
den Lichtvorhang detektierbar durchbricht.

> Diese haben
> bei 330m/s einen Zeitlichen Verlauf von gerade mal 1,515 Millisekunden.

Deine Geschosse sind einen halben Meter lang?

> Wie müßte man eine solche Lichtschranke realisieren?

Millisekunden sind für Elektronik oder µC kein Problem. Ein mit 1Mhz 
getakteter Mega arbeitet in dieser Zeit knapp 1000 Befehle ab. Und 1Mhz 
ist extrem langsam.

> Wie würde solch ein C-Code aussehen?

Im Grunde fast identisch zu einem Frequenzzähler.

die erste Lichtschranke startet einen Timer. Die 2-te stoppt ihn wieder.
Sinnvollerweise wird man den Timer frei durchlaufen lassen und die 
Start/Stop-Zeiten mittels einem Input-Capture von der Hardware 
feststellen lassen. Dann ein wenig rechnen und fertig ist die Schose.


Aber als Erstlingsprojekt ist das nichts. Such dir ein anderes erstes 
Projekt.

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Hier ist so ein Projekt mit Code und Schaltplan:

http://www.picaxeforum.co.uk/showthread.php?t=15973

Nicht Atmel, sondern Picaxe (im wesentlichen ein PIC mit 
vorinstalliertem Bootloader und Basic-Interpreter) - das ist u.U. etwas 
anfaengerfreundlicher. Der Zaehler ist in dem Fall mit externer Hardware 
realisiert, aber nix Kompliziertes, bloss ein paar 47HCxx-Chips (und der 
Schaltplan ist ja schon fertig, Du musst also nichts selber entwerfen). 
Sollte auch fuer einen ziemlichenAnfaenger kein wirkliches Problem 
darstellen, und fuer Rueckfragen und Hilfe stehe ich (und die anderen 
Picaxe-Forenteilnehmer) gerne zur Verfuegung.

Wolfgang

Autor: Dimpflmoser (Gast)
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Hallo

Erst einmal 2 Links:

http://www.wildundhund.de/forum/viewtopic.php?t=53...

Beitrag "Schnelle Lichtschranke"

Ich besitze selber ein Chrony M1 und hab letztens mal rein geguggt.
Verbaut sind in den Lichtschranken:

-BPY62-3 Sensor
-TL064CN IC

Mit dem Gefusel ausenrum konnte ich leider nix anfangen, da es eine 
Multilayerplatine war.

Vielleicht hilfts weiter.
Grüße,
Dimpflmoser

Autor: Guido Körber (Gast)
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Nuts and Volts hatte ich glaub letztes Jahr dazu eine Bauanleitung.

Autor: Franz B. (byte)
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Floh schrieb:
> Problematisch ist eher die Konstruktion der Lichtschranke.

Stichworte: Laserlichtschranke, Spiegel, Projektil-Größe, Netz. Geht 
ganz gut, wenn man mal den dreh raus hat.

Karl heinz Buchegger schrieb:
> Aber als Erstlingsprojekt ist das nichts. Such dir ein anderes erstes
> Projekt.

Also ich finde das als eines der Leichteren. Is doch gut zum anfangen. 2 
Lichschranken und Zeitmessung. Da kenn ich andere Kandidaten. 10 
Phasiger PWM-Motorregler mit 10000A, Netzrückspeisung, etc... ;)

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Franz B. schrieb:
> Floh schrieb:
>> Problematisch ist eher die Konstruktion der Lichtschranke.
>
> Stichworte: Laserlichtschranke, Spiegel, Projektil-Größe, Netz. Geht
> ganz gut, wenn man mal den dreh raus hat.
>
> Karl heinz Buchegger schrieb:
>> Aber als Erstlingsprojekt ist das nichts. Such dir ein anderes erstes
>> Projekt.
>
> Also ich finde das als eines der Leichteren.

Ein leichtes Einsteigerprojekt ist ein Blinklicht.
Dann ein Knight Rider Licht
Dann irgendwas mit Timern, vielleicht eine Uhr
Und dann kann man ans Zeitmessen denken

> Is doch gut zum anfangen. 2
> Lichschranken und Zeitmessung. Da kenn ich andere Kandidaten. 10
> Phasiger PWM-Motorregler mit 10000A, Netzrückspeisung, etc... ;)

OK. Dagegen ist das natürlich trivial.

Autor: Windiger Vertreter (Gast)
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Franz B. schrieb:
> Also ich finde das als eines der Leichteren. Is doch gut zum anfangen. 2
> Lichschranken und Zeitmessung.

Softwareseiting ist das 100% ein Einsteigerprojekt.
Aber Hardwareseitig wird die Konstruktion nicht ganz trivial.

Als Alternative wäre es evt. möglich am Schießstandort und am Zeile zwei 
Mikros zu installieren und die Zeit zwischen Schuss und Einschlag zu 
messen. Die Distanz geteilt durch diese Zeit ist die Geschwindigkeit.
Allerdings hat man das Problem daß das Mikro am Einschlagort auch den 
Schuß mit der Verzögerung durch die Schallgeschwindigkeit hört. Und da 
die Projektilgeschwindigkeit in etwa der Schallgeschwindigkeit 
entspricht kann man die 2 Schallereignisse auch schlecht daran erkennen.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Sch.. soll nicht 'Zeile' sondern 'Ziel' heissen. Sorry

Autor: Berti (Gast)
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allerdings muss man wissen, welche geschwindigkeit man ermitteln will.
will man z.b. v0 ausmessen, können gegebenenfalls 
treibladungsgase/partikel das projektil überholen und so falsche 
messergebnisse erbringen.

>> Diese haben
>> bei 330m/s einen Zeitlichen Verlauf von gerade mal 1,515 Millisekunden.
>>
>Deine Geschosse sind einen halben Meter lang?
...möglicherweise armbrustpfeil? aber so schnell werden die doch gar 
nicht, eher 330kmh

übrigens kann man, wenn man mit ir-empfindlichen lichtschranken 
arbeitet, diese auch per co2-wolke auslösen (s.o.) ...nur, falls du ein 
co2-gewehr besitzt.
(co2 erscheint je nach ir-spektrum "schwarz")

Autor: gästle (Gast)
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Die Geschosslänge ist egal. Der halbe Meter ist der Abstand der 
Lichtschranken. Das entweichende CO2 kannst du nicht zur Messung 
heranziehen, die Treibgase verlassen den Lauf schneller als das Geschoß.

N.B. Mit CO2 schießt heute kein ernsthafter Schütze mehr. Stand der 
Technik ist heutzutage Druckluft.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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gästle schrieb:
> Die Geschosslänge ist egal.

Für die Zeitmessung: ja
Für die Lichtschranke, bzw. die Impulsaufbereitung: nicht unbedingt

Autor: chris (Gast)
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mmmhhh mach doch aus 50cm = 1m dann musst du gar nicht mehr rechnen.

Welches Kaliber hast du denn nur 5.56, 7.62 und 9mm oder noch 
andere?????

Autor: Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite
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Ich weiß nicht genau woraus deine Geschosse sind, aber wenn es mit der 
Lichtschranke nicht funktioniert, weil du "am Lichtstrahl vorbei 
schießt", könnte man nicht einfach am Anfang und am Ende vom Rohr je 
eine Luftspule draufwickeln und die Induktivitäts-Änderung erfassen? 
Z.B. Resonanzverstimmung eines Schwingkreises oder sowas in der Art...

Gruß, der Icke

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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chris schrieb:
> mmmhhh mach doch aus 50cm = 1m dann musst du gar nicht mehr rechnen.
>
> Welches Kaliber hast du denn nur 5.56, 7.62 und 9mm oder noch
> andere?????

Hmmm... hört sich der Geschwindigkeit halber nach .22lr an, Sportschütze 
denk ich mal.
99% der "richtigen" Jagdgeschosse fliegen mehr als doppelt so schnell 
bei V100
Außerdem solltest Du bedenken dass, gerade was Mündungs- sowie 
Außen-sowie Zielballistik in Zusammenhang mit Geschwindigkeit angeht, 
erhebliche Unterschiede festzustellen sind.
Man nehme sich die ballistischen Daten der verwendeten Munition, und 
vergleiche die Tabelle unter Beachtung der Lauflänge. Bei den meißten 
Herstellern bezogen auf 60cm LL. Angeben für z.B. +5cm LL sind 
angegeben. Zumindest bei Rottweil bzw RUAG Ammotec.

Also solltest Du Dir erstmal klar werden, ob Du definitiv nur die 
Mündungsgeschwindigkeit messen willst, oder in einer best. Entfernung.
Denn mal blöd gefragt, was bringt es einem zu wissen wie schnell das 
Projektil ausm Lauf kommt. Entscheidend ist doch eigentlich die 
Geschwindigkeit am Ziel.
Wobei da ne direkte Messung bei nicht zu großer Zielsicherheit einen 
erheblichen Materialaufwand des Messumformers erfordert.
...ja, so wird der dann unter Umständen doch mal schnell mit 300m/s 
umgeformt;)

Gruß, Sven

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Reiner S. schrieb:
> Ich weiß nicht genau woraus deine Geschosse sind, aber wenn es mit der
> Lichtschranke nicht funktioniert, weil du "am Lichtstrahl vorbei
> schießt", könnte man nicht einfach am Anfang und am Ende vom Rohr je
> eine Luftspule draufwickeln und die Induktivitäts-Änderung erfassen?
> Z.B. Resonanzverstimmung eines Schwingkreises oder sowas in der Art...

Wenn er an der Lichtschranke vorbeischiest, würde ich eher mit 2 
Spiegeln einen Lichtvorhang bilden, als da mit Spulen rumzumachen.

Im Zweifelsfall hab ich lieber einen Lichtstrahl, der schlagartig 
unterbrochen wird, als eine Spule mit einem mehr oder weniger 
verschmierten Peak.

Autor: chris (Gast)
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@ Sven W.
>> mmmhhh mach doch aus 50cm = 1m dann musst du gar nicht mehr rechnen.
>>
>> Welches Kaliber hast du denn nur 5.56, 7.62 und 9mm oder noch
>> andere?????

> Hmmm... hört sich der Geschwindigkeit halber nach .22lr an, Sportschütze
> dek ich mal.
> 99% der "richtigen" Jagdgeschosse fliegen mehr als doppelt so schnell
> bei V100

nicht nur Jagdgeschosse fliegen doppelt so schnell

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Schau mal hier rein, da ging es um die Erkennung des Geschosses in einem 
Rohr:
Beitrag "Fotodiode Gleichanteil entfernen"

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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chris schrieb:

> nicht nur Jagdgeschosse fliegen doppelt so schnell

Oh, hab ich geschrieben "nur" Jagdgeschosse? Denke nein.
Also gilt mal wieder: lesen --> denken --> posten
Aber stimmt, auch Elektronen z.B. fliegen schneller;)

übrigens... welcher Zusammenhang steht mit deinem vorigen Zitat und 
"5.56, 7.62 und 9mm"??? Steh ich am Schlauch?;)

Autor: Guido Körber (Gast)
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Hier ist der Artikel von Nuts&Volts:
http://www.nutsvolts.com/index.php?/magazine/artic...

Inklusive Platine zum runterladen.

Die verwenden einen Lichtvorhang der auf einen kurzen Transienten 
reagiert, daher ist kein präziser Durchschusspunkt notwendig, einfach 
durch den Messrahmen reicht.

Autor: Fred vom Jupiter (andreasluebbers)
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> Die verwenden einen Lichtvorhang der auf einen kurzen Transienten
> reagiert, daher ist kein präziser Durchschusspunkt notwendig, einfach
> durch den Messrahmen reicht.

Genau so sieht mein Vorhaben aus. Bin Sportschütze und möchte das ganze 
selber bauen. Nicht nur immer kaufen.
Verschossen werden .22lfb bis .44 Magnum. Daher die "langsamen" 
Geschwindigkeiten. Jagdgeschossen sind natürlich schneller, werden auch 
aus einer Büche verschossen und nicht aus Handfeuerwaffen.
Der Messrahmen soll übrigends 50cm lang sein, meine Geschosse sind 
natürlich klein und zierlich. Durchmesser ca. 13mm.

Autor: Wilhelm (Gast)
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Als Messmethode zum Thema möchte ich mal induktive Sensoren anregen. Es 
muß nicht gleich optisch sein.

Autor: Der Jäger aus Kurpfalz (Gast)
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Zumal das die Profis bei 76mm so machen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Andreas Lübbers schrieb:
>> Die verwenden einen Lichtvorhang der auf einen kurzen Transienten
>> reagiert, daher ist kein präziser Durchschusspunkt notwendig, einfach
>> durch den Messrahmen reicht.
>
> Genau so sieht mein Vorhaben aus.

Dann sollte der von mir oben verlinkte Thread richtig sein.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Mir ist ehrlich auch nicht ganz klar, wo das Problem bei einem 
Lichtvorhang liegen sollte.

2 plane Spiegel, auf je eine feste Schiene geklebt. Eine SChiene ist 
fix. die andere hat an einem Ende einen Drehpunkt und ist am anderen 
Ende mit einer Schraube justierbar

          Schraube
            |
            v

          x----|        ------>
               |         |
               |         |
               |         |
               |         |
               |        <-----
               o

an der Stelle <----- leuchtet ein Laserpointer seinen Strahl in das 
Gebilde ein. Der bewegliche Spiegel wird so justiert, dass der Strahl im 
Zickzack hin und her geht und bei ------> die Apperatur wieder verlässt. 
Nimmt man Schrauben mit kleiner Steigung und bringt etwas Rauch in den 
Strahlengang sollte das eigentlich kein gröberes Problem mit der Justage 
sein.

Wird der Strahl irgendwo auf seinem Zickzack Kurs unterbrochen, dann 
kriegt das die Auswerteelektronik mit.

Ist ein wenig mechanischer Aufwand, aber so wild dann auch wieder nicht.

Autor: D. S. (jasmin)
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Du schneidest dir zwei Ringe aus Pappe oder Sperrholz mit ausreichendem 
Durchmesser gemäß deinen schiesskünsten.
Darauf klebst du straff beidseitig alufolie.
So baust du wunderbar auslösende Kontakte für die Messung.
Kostet Pfennige und funktioniert super.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Was spricht denn einfach gegen ein paar Fotodioden+Leuchtdiode 
gegenüber. Das ganze dann mit dem Transimpedanzverstärker AC-verstärkt 
und schon hat man ein Signal, sobald sich was tut in dem "Rahmen".

Autor: Günther N. (guenti)
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Andreas Lübbers schrieb:
> meine Geschosse sind
> natürlich klein und zierlich. Durchmesser ca. 13mm.

Klein und zierlich ??? 12,7 mm Geschossdurchmesser hat z.B. Cal. .50 
BMG.

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Hallo Reiner,

> Ich weiß nicht genau woraus deine Geschosse sind, aber wenn es mit der
> Lichtschranke nicht funktioniert, weil du "am Lichtstrahl vorbei
> schießt", könnte man nicht einfach am Anfang und am Ende vom Rohr je
> eine Luftspule draufwickeln und die Induktivitäts-Änderung erfassen?
> Z.B. Resonanzverstimmung eines Schwingkreises oder sowas in der Art...

Das ist 'ne Klasse Idee, aber nur fuer Feuerwaffen mit Holz- oder 
Plastiklauf ;-)


Gruss

Michael

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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Übrigens was mir grad einfällt...
Zu den ganzen optischen Vorschlägen: Habt ihr auch im Hinterkopf dass 
es, grad bei Kurzwaffen doch auch so ein klitzekleines Bisschen 
Mündungsfeuer gibt? Das gilt es auch noch zu berüchsichtigen in Bezug 
auf Störimpulse!!!



OT: nur weil ich da heut Nacht auf der Jagd nen Fuchs gestreckt hab und 
mir´s im Schuss aufgefallen ist. Meiner 7x57 sei dank;)

Autor: Fred vom Jupiter (andreasluebbers)
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Gut dann nochmal für ganz genaue: .45ACP hat 11,43mm 
Geschossdurchmesser.
Ich frag mich nur vorher all das Fachwissen kommt? Wer schießt denn von 
uns mit .50BMG? Hab ich was verpasst?

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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...naja was ma net alles fürn Jagdschein lernen muss;)


Aber was sagst denn eigentlich zu meinem Einwand zwecks Mündungsfeuer?

Gruß, Sven

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Sven W. schrieb:
> ...naja was ma net alles fürn Jagdschein lernen muss;)
>
>
> Aber was sagst denn eigentlich zu meinem Einwand zwecks Mündungsfeuer?

Wie weit geht dann das Münfungsfeuer aus dem Lauf raus?

Die optische Einrichtung entsprechend weit von der Laufmündung 
entfernen. die optischen Komponenten in Rohre setzen, die als Schutz vor 
Fremdlicht fungieren.

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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Servus Karl-Heinz!
Wie weit das geht, kannst überhaupt nicht pauschal sagen. also bei 
meiner .223rem sinds mit der verwendeten Laborierung von IMI ca. 5 cm
wobei´s zum Beispiel mit meiner 7x57R so um die 15 cm sind.
Einflussfaktoren: Laborierung, Lauflänge, Kaliber etc.
Generell meiner Erfahrung nach bei Kurzwaffen logischerweise länger da 
Lauf kürzer. Ich sag mal schießt Du mit ner .357 oder .38special wirds 
an der Mündung schon recht hell...


init_ironie
Ganz schlecht wirds mit Leuchtspurmunition ;)  ;)
ironie_off

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
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Das mit dem Mündungsfeuer müsste man ja mittels blauer LEDs und 
Farbfiltern vor den Fotodioden in den Griff kriegen oder? Der Blauanteil 
im Feuer dürfte verschwindend klein sein.

Gruß
Tom

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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Thomas Burkhart schrieb:
> Das mit dem Mündungsfeuer müsste man ja mittels blauer LEDs und
> Farbfiltern vor den Fotodioden in den Griff kriegen oder? Der Blauanteil
> im Feuer dürfte verschwindend klein sein.
>
> Gruß
> Tom

Ja entweder so, oder wie siehts da eigentlich vom Lichtspektrum her mit 
UV-Licht aus, weiß des jemand?

Autor: Chris (Gast)
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Blaue led ist schlecht, ein roter Laserpointer ist besser, und auch gut
abblendbar gegen Fremdlicht. Zudem ist der Laser so stark, daß das 
Fremdlicht
nichts ausmacht. Mit der blauen Led kann man nur schlecht eine 
Ausrichtung
am Spiegel machen. Auch ist dann das Fremdlicht störend, weil einfach 
die
Leistung fehlt.
Als ich Hochgeschwindigkeitsaufnahmen gemacht habe, habe ich einfach 
Alufolie
als Auslöser genommen, welche angeschossen wurde.
Aber natürlich ist ein Lichtvorhang eleganter, und in der heutigen Zeit,
wo ein Bild nichts kostet, weil Digital, auch sinnvoller, wenn oft 
benutzt.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Sven W. schrieb:
> Ja entweder so, oder wie siehts da eigentlich vom Lichtspektrum her mit
> UV-Licht aus, weiß des jemand?

Ich weiss ja nicht, ich würde für den Vorhang eine Laserdiode nehmen und 
am Empfänger durch einen Filter entsprechend stark reduzieren (dämpfen). 
Fremdlicht  Streulicht  Mündungsfeuer dürfte dann deutlich schwächer 
als der Laserstrahl sein und durch die Dampfung nicht mehr stören.

Autor: Sven W. (Firma: basement industries) (dj8nw)
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U.R. Schmitt schrieb:
> Sven W. schrieb:
>> Ja entweder so, oder wie siehts da eigentlich vom Lichtspektrum her mit
>> UV-Licht aus, weiß des jemand?
>
> Ich weiss ja nicht, ich würde für den Vorhang eine Laserdiode nehmen und
> am Empfänger durch einen Filter entsprechend stark reduzieren (dämpfen).
> Fremdlicht  Streulicht  Mündungsfeuer dürfte dann deutlich schwächer
> als der Laserstrahl sein und durch die Dampfung nicht mehr stören.

Argument!
Ach ja wenn jemand braucht, hab glaub ich noch ein paar Laserdioden 
rumliegen.... einfach PN

Autor: Nico (Gast)
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Oder einfach einfach über Polarisationsfilter...

Autor: Fred vom Jupiter (andreasluebbers)
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Hallo, noch jemand Interesse?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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2 Monate sind ins Land gegangen.
Hast du denn in der Zwischenzeit funktionierende Sensoren?

Autor: Fred vom Jupiter (andreasluebbers)
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Habe die Antwort nur reingeschrieben damit der Kollege mit der 
Pfeilmessung den Beitrag findet.
Habe leider wenig Zeit,....werde ich wohl auf die Wintermonate 
verschieben müssen. Die Sensorplatte mit Laser und Spiegel werden CNC 
gefräst.
Sobald was läuft werde ich einen neuen Eintrag schreiben.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Auch noch ein Kommentar dazu.
Für die Geschwindigkeitsmessung eines Pfeils reicht eine Lichtschranke 
(Lichtvorhang) aus, da die Länge des Pfeils bekannt ist. Es muss nur die 
Zeit der Unterbrechnung gemessen werden. Das macht den Aufbau der 
"Mechanik" etwas einfacher (da nur einmal benötigt).

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