Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Entfernungsmessung zu einem bestimmten Punkt


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von Fabi (Gast)


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Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einem Namen von einem Gerät.
Oder eigentlich bin ich nicht sicher, ob es sowas schon gibt. Aber 
eigentlich ist es sehr einfach. Wenn nicht würde ich es gerne selber 
bauen oder sollte es zu aufwendig sein, einen von Euch vielleicht 
beauftragen. Natürlich gegen Bezahlung!

Ich möchte Entfernungen messen und zwar immer zu einem Fixpunkt.
Dh. Ich mache an eine Stelle in Raum einen kleinen Sender hin. Dieser 
bleibt da vorerst. Mit Magnet an irgendetwas magnetisches Anklippen, 
etc..

Jetzt trage ich in der Hand einen Empfänger mit mir rum.
Nun möchte ich auf Knopfdruck die Entfernung zwischen Empfänger und 
Sender ermitteln. Die Länge soll mir dann entweder auf einem kleinen 
Display angezeigt werden oder eben auf einem Handy (per Bluetooph oder 
so).
Das ganze muss nicht sehr genau sein. Es reicht auf einen halben Meter 
genau.

Die ganzen gewöhnlichen Laser/Ultraschall Entfernungsmesser fallen raus. 
Weil eigentlich möchte ich nicht dauernd wieder diesen Fixpunkt erst 
anpeilen müssen. An ihm ändert sich ja nie was.

Ich denke da eher an laufzeitmessung. Aber keine Ahnung.

Wäre dankbar um Ratschläge.
Vielen Dank!
LG

von User (Gast)


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Bluetooth Beacon waren was passendes. Wie groß sind denn die 
Entfernungen?

von Fabi (Gast)


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User schrieb:
> Bluetooth Beacon waren was passendes. Wie groß sind denn die
> Entfernungen?

Die Entfernungen sind so zwischen 5m und ca. 30m

von bastler (Gast)


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Triviales Problem.

Ultraschallmessung, Laufzeit auswerten. Physik, 6. Klasse, Ausbreitung 
von Schall.


Gähn.

von pegel (Gast)


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Fabi schrieb:
> Die ganzen gewöhnlichen Laser/Ultraschall Entfernungsmesser fallen raus.
> Weil eigentlich möchte ich nicht dauernd wieder diesen Fixpunkt erst
> anpeilen müssen.

Geht aber nur wenn ausser der Festpunkt keine Wände oder Sonstiges 
vorhanden ist.

Das sieht besser aus:
https://khjtony.github.io/project/2015/05/15/Test-DWM1000-UWB-Module-with-Arduino.html

von pegel (Gast)


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Ups. Sollte eigentlich die Antwort auf

bastler schrieb:
> Triviales Problem.

sein.

von W.A. (Gast)


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pegel schrieb:
> Geht aber nur wenn ausser der Festpunkt keine Wände oder Sonstiges
> vorhanden ist.

Was hat das mit Wänden zu tun. Wenn die Laufzeit von einem 
Ultraschallsignal zwischen Fixpunkt und bewegtem Objekt gemessen wird, 
beispielsweise mit Hilfe eines Transponders, haben die Wände da 
überhaupt nichts mitzureden.
Falls Raumecho stören, kann die Transponderantwort über Funk erfolgen, 
so dass der Rückweg unabhängig von einer "Echo-Verseuchung" des 
Hin-Übertragungskanals wird. Bei einem aktiven Transponder hat man aber 
auch ohne getrennte Übertragungskanäle für Mess- und Antwortsignal auf 
Grund der Signalstärke gute Chancen, dass passive Echos zu schwach sind 
- das kommt aber auf den Raum an.

von Achso? (Gast)


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User schrieb:
> Bluetooth Beacon waren was passendes. Wie groß sind denn die
> Entfernungen?

Auf 0,5m genau? Echt jetzt?
Nein, eher nicht.

Und ja, ich habe mich schon mit dem Thema eingehender beschäftigen 
müssen. Weil so blauäugige Leute wie du nicht an Reflexionen und 
Interferenzen glauben, und ungeprüft behaupten, das definiert wäre RSSI 
= Entfernung. Das ist aber höchstens in Absorberhalle so. Bei perfekten 
Antennen. Und so weiter...

Die Ultraschallsache klingt da viel realistischer. Siehe auch:
http://www.convict.lu/htm/rob/ir_us.htm

PS:
Auch bei Ultraschall gibt es diese Probleme. Auch da wird an Wänden 
reflektiert etcpp. Es ist nicht so einfach, wie einige hier glauben!
Aber Ultraschall wird für sowas verwendet, Bluetooth nicht (Nicht für 
diese Genauigkeiten).

von Lutz (Gast)


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W.A. schrieb:
> pegel schrieb:
>> Geht aber nur wenn ausser der Festpunkt keine Wände oder Sonstiges
>> vorhanden ist.
>
> Was hat das mit Wänden zu tun. Wenn die Laufzeit von einem
> Ultraschallsignal zwischen Fixpunkt und bewegtem Objekt gemessen wird,
> beispielsweise mit Hilfe eines Transponders, haben die Wände da
> überhaupt nichts mitzureden.
> Falls Raumecho stören, kann die Transponderantwort über Funk erfolgen,
> so dass der Rückweg unabhängig von einer "Echo-Verseuchung" des
> Hin-Übertragungskanals wird. Bei einem aktiven Transponder hat man aber
> auch ohne getrennte Übertragungskanäle für Mess- und Antwortsignal auf
> Grund der Signalstärke gute Chancen, dass passive Echos zu schwach sind
> - das kommt aber auf den Raum an.

In Physik hast du schon mal nicht aufgepasst.
Ausserdem widersprichst du dir mehrfach selbst.

von Fabi (Gast)


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Hallo,

vielen Dank für all die Antworten!
Gibt es sowas schon fertig zu kaufen?

LG
Fabi

von pegel (Gast)


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Fabi schrieb:
> Gibt es sowas schon fertig zu kaufen?

In welcher Richtung?
Ich würde die DW1000 Variante mit leichter Ardu* Bastelei wählen.

Kannst aber auch ein Bandmaß an die Wand tackern.

von Fabi (Gast)


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pegel schrieb:
> Ich würde die DW1000 Variante mit leichter Ardu* Bastelei wählen.

Ah ok. Also muss man selber basteln.. Dann werde ich mich mal 
einlesen...

pegel schrieb:
> Kannst aber auch ein Bandmaß an die Wand tackern.

Ne danke. :D :D

von TestX (Gast)


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@TO

Die grundsätzliche Frage ist erstmal dein Anwendungszweck. WIESO willst 
du das so machen ?

Es gibt sehr viele fertige Lösungen wenn es um das Thema 
Indoor-Positioning/Navigation geht. zB über UHF RFID - es ist sehr viel 
einfacher die absolute Position im Raum zu bestimmen als die relative zu 
einem fixen Punkt. Daher die Frage was du damit überhaupt bezwecken 
willst.

Preislich wirst du mit ca. 10k€ auskommen

von Dieter F. (Gast)


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Fabi schrieb:
> Gibt es sowas schon fertig zu kaufen?

Bist Du den Links im Link nicht gefolgt?

pegel schrieb:
> Das sieht besser aus:
> https://khjtony.github.io/project/2015/05/15/Test-DWM1000-UWB-Module-with-
> Arduino.html

https://www.decawave.com/products/evk1000-evaluation-kit

von pegel (Gast)


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Dieter F. schrieb:
> https://www.decawave.com/products/evk1000-evaluation-kit

Na ja. Aber der Preis :(

Mit der Eigenbau Variante käme man auf ca. 80€

von Fabi (Gast)


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TestX schrieb:
> Die grundsätzliche Frage ist erstmal dein Anwendungszweck. WIESO willst
> du das so machen ?

Also der anwendungszweck ist zur relativen Abstandsbestimmung von 
Mikrofonen. Es geht darum, um den Abstand zu ermitteln, um dann die 
Delayzeiten zu ermitteln.

Der Sender soll auf dem Stativ des Hauptmikrofons befestigt werden. Und 
dann will ich den Abstand zu den umliegenden Mikrofonen messen.

Dieter F. schrieb:
> Bist Du den Links im Link nicht gefolgt?
>
> pegel schrieb:
>> Das sieht besser aus:
>> https://khjtony.github.io/project/2015/05/15/Test-DWM1000-UWB-Module-with-
>> Arduino.html
>
> https://www.decawave.com/products/evk1000-evaluation-kit

Ok mit so einem Preis habe ich wirklich nicht gerechnet..

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fabi schrieb:
> Der Sender soll auf dem Stativ des Hauptmikrofons befestigt werden. Und
> dann will ich den Abstand zu den umliegenden Mikrofonen messen.

Was spricht gegen die üblichen Klicks? Oder noch einfacher, ein Maßband? 
Ich kenne Tontechniker, die sowas mit einem Knackfrosch und Gehör machen 
und dabei ausgezeichnete Ergebnisse erzielen. Perfektionisten legen sich 
den Ausgang der Mikroverstärker aufs Oszi und sehen dann die Echos.

von W.A. (Gast)


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Lutz schrieb:
> In Physik hast du schon mal nicht aufgepasst.

Vielleicht hast du mich falsch verstanden. Wenn du einen Ultraschall 
Burst aussendest, kommt das Signal auf dem direkte Weg zwischen Sender 
und Empfänger als erstes beim Empfänger an, weil der direkte Weg kürzer 
als alle  anderen Wege über Reflektionen ist (mindestens in einem 
konvexen Raum - sonst sind Wände im Weg). Wenn der Empfänger beim 
Empfang des ersten Schallsignals also auf einem ausreichend 
echtzeitfähigen Signalweg (Funk, andere US-Frequenz) dem Sender Bescheid 
gibt "Signal ist jetzt da", kann der Sender aus der Zeit zwischen 
Aussendung und Empfang der Quittung die Laufzeit und damit die Länge des 
direkten Weges berechnen.

Was passt dir an dieser Physik nicht?

Falls der Raum nicht konvex ist, muss man die Aufgabe genauer 
definieren.

> Ausserdem widersprichst du dir mehrfach selbst.
Nur raus mit der Sprache

von Jörg M. (derlang)


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Wenn man Sichtkontakt zum Messpunkt hat, warum nicht einen einfachen 
Bau-Laser-Entfernungsmesser bspw. von BO SCH. Bis 30m kosten die nicht 
viel und sind sehr genau. Der Leuchtpunkt hilft beim anvisieren.

von Dieter F. (Gast)


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Jörg M. schrieb:
> BO SCH

Haben die umfirmiert? Wusste ich noch gar nicht ...

Jörg M. schrieb:
> Der Leuchtpunkt hilft beim anvisieren

Wenn sich der/die Mikrofonträger/in bewegt ist das sicher eine 
interessante Aufgabe :-)

von Fabi (Gast)


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Dieter F. schrieb:
>
> Jörg M. schrieb:
>> Der Leuchtpunkt hilft beim anvisieren
>
> Wenn sich der/die Mikrofonträger/in bewegt ist das sicher eine
> interessante Aufgabe :-)

Richtig.
Auch soll ja der Sender immer am Mikrofonstativ bleiben. Das Stativ ist 
jedoch auf fast 5m hoch.
Also sollte es schon so ein kleiner Sender sein. Ein Reflektor zum 
anbringen oben am Stativ möchte ich nicht benutzen, da das sehr 
auffällig ist.

Ohne ist es jedoch schwer, das winzige Mikrofon anzuvisieren...
Also Laser-Entfernungsmesser sind eher ungeeignet.

von Dieter F. (Gast)


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Fabi schrieb:
> Auch soll ja der Sender immer am Mikrofonstativ bleiben. Das Stativ ist
> jedoch auf fast 5m hoch

Laufen/springen eure Sänger/innen nicht herum? Wie langweilig :-)

von Klaus R. (klara)


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Fabi schrieb:
> Die ganzen gewöhnlichen Laser/Ultraschall Entfernungsmesser fallen raus.
> Weil eigentlich möchte ich nicht dauernd wieder diesen Fixpunkt erst
> anpeilen müssen. An ihm ändert sich ja nie was.

Ich habe gerade in der letzten Zeit in mehren Sendungen gesehen wie man 
Objekte vermisst, Höhlen oder Kathedralen. Die Umgebung wird dabei 
eingescannt und man erhält ein dreidimensionales Modell.
mfg klaus

von Dieter F. (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Die Umgebung wird dabei
> eingescannt

Laser vermutlich - oder?

von MiWi (Gast)


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Fabi schrieb:
> Dieter F. schrieb:
>>
>> Jörg M. schrieb:
>>> Der Leuchtpunkt hilft beim anvisieren
>>
>> Wenn sich der/die Mikrofonträger/in bewegt ist das sicher eine
>> interessante Aufgabe :-)
>
> Richtig.
> Auch soll ja der Sender immer am Mikrofonstativ bleiben. Das Stativ ist
> jedoch auf fast 5m hoch.
> Also sollte es schon so ein kleiner Sender sein. Ein Reflektor zum
> anbringen oben am Stativ möchte ich nicht benutzen, da das sehr
> auffällig ist.
>
> Ohne ist es jedoch schwer, das winzige Mikrofon anzuvisieren...
> Also Laser-Entfernungsmesser sind eher ungeeignet.

Wenn 1 Punkt bekannt ist und Du an einem 2. Punkt eine Kamera montierst 
hat Du einen 2. Punkt und eine bekannte Entferung.

Mit der Kamera kannst Du nun das sich bewegende Miko aufnehmen und eine 
relativ genaue Abschätzung der Position des 2. Mikros durch einen 
Seiten/Winkel/Seitensatz machen, wenn die Annahme getroffen werden kann, 
daß die Entferung Kamera - bewegliches Mikro in etwa der Entferung 
Kamera - fixes Mikro ist.

Irgendwelche freie VideoverarbeitungsSW, die auf einem RPi läuft gibt es 
sicher schon.

MiWi

von Jacko (Gast)


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Du hast mehrere Mikrofone, ein Laufzeitproblem und wenig
Geld.

Vergiss die ganzen wohlgemeinten Tipps mit Ultraschall,
Bluetooth Beacon, oder gar US/Bluetooth-Transponder und
Laservermessung des Raums.

Viel zu teuer und aufwändig, wenn es denn bei Echos und
Störsignalen im US/Bluetooth-Spektrum mal schnell und
billig zuverlässige (!) Werte liefern soll.

Wer etwas Zuverlässiges aufwändig und teuer entwickelt hat,
muss auch die Entwicklungskosten von den (abzählbaren) Käufern
wieder hereinbekommen. => NICHT BILLIG!

Ganz simple Lösung:
Zeichne dir auf den Boden Kreidekreise mit Radien, die ein
Vielfaches von 3,43 m bezüglich des Ref-Mikros sind.
(Das geht mit einer Schnur von abgemessener Länge.)
Delay = 10 ms pro Strich + abgeschätzte Zwischenwerte.

Oder:
Nahe dem Referenz-Mikro installierst du einen rundum-
abstrahlenden Lautssprecher, der 1...3 mal pro Sekunde
impulsartige Signale (wie ein Knackfrosch) mit
ausreichender Lautstärke abgibt.
- Das lässt sich mit < 25 EU Aufwand basteln.

Am Mischpult schließt du ein Zweikanal-Oszilloskop an das
Signal vom Referenz-Mikrofon (Kanal A) und nacheinander das
von den anderen Mikrofonen (Kanal B).

Wer sich mit dem Mischpult und der Bedienung eines
Zweikanal-Oszilloskops auskennt, kann damit die Laufzeiten
mit ausreichender Genauigkeit ermitteln.

Geübte Audio-Techniker sparen sich das Oszilloskop und
legen das A-Signal auf den einen und das B-Signal auf den
anderen Kanal eines akustisch geschlossenen Kopfhörers.

Dann drehen sie an der Delay für das A-Signal bis das
gehörte Signal "von vorne" kommt. Diese Delay muss dem
jeweiligem Mikro am B-Kanal mit passendem Vorzeichen
zugeordnet werden.

Vorteil:  Störsicher und genau (!) mit geringem Aufwand.
Nachteil: Qualifiziertes Personal erforderlich.

Für BWLer: Kostet < 1 qualifizierte Arbeitsstunde bei
minimalem Risiko für Reklamationen...

von Lutz (Gast)


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Aber nur, weil Wochenende ist ;-):

Lutz schrieb:
> W.A. schrieb:
>> pegel schrieb:
>>> Geht aber nur wenn ausser der Festpunkt keine Wände oder Sonstiges
>>> vorhanden ist.
>>
>> Was hat das mit Wänden zu tun. Wenn die Laufzeit von einem
>> Ultraschallsignal zwischen Fixpunkt und bewegtem Objekt gemessen wird,
>> beispielsweise mit Hilfe eines Transponders, haben die Wände da
>> überhaupt nichts mitzureden.
W.A. schrieb:
> Was passt dir an dieser Physik nicht?
Auch wenn eine Wand nun von der Dichte her weit weg vom absoluten Vakuum 
ist, ist die Transmission durch sie hindurch trotzdem nur akademischer 
Natur. Eine Wand wird also definitiv Effekte haben, sei es durch 
Absorption oder Reflexion und somit den Pegel und (hier vor allem) die 
Laufzeit verändern.

W.A. schrieb:
> Vielleicht hast du mich falsch verstanden. Wenn du einen Ultraschall
> Burst aussendest, kommt das Signal auf dem direkte Weg zwischen Sender
> und Empfänger als erstes beim Empfänger an, weil der direkte Weg kürzer
> als alle  anderen Wege über Reflektionen ist (mindestens in einem
> konvexen Raum - sonst sind Wände im Weg).
Unter der Annahme, daß es keine Wände gibt, sind natürlich beide 
Aussagen (alt und neu) richtig. Aber oben ging es um Wände.

>> Falls Raumecho stören, kann die Transponderantwort über Funk erfolgen,
>> so dass der Rückweg unabhängig von einer "Echo-Verseuchung" des
>> Hin-Übertragungskanals wird. Bei einem aktiven Transponder hat man aber
>> auch ohne getrennte Übertragungskanäle für Mess- und Antwortsignal auf
>> Grund der Signalstärke gute Chancen, dass passive Echos zu schwach sind
>> - das kommt aber auf den Raum an.
Um es kurz zu machen: Natürlich kommt es auf den Raum an. Wobei die von 
dir gemeinte "Echo-Verseuchung" simpel durch eine andere Frequenz bei 
der Rückübertragung vermieden werden kann.

Das Problem bei der Fragestellung ist wohl, daß mit der Messung 
Laufzeitunterschiede von Nutzsignalen kompensiert werden sollen (vermute 
ich, habe aber nicht den Ansatz einer Ahnung davon). Und hierzu ein 
laufzeitbasiertes Meßverfahren zu nutzen, ist unter den unbekannten 
Umständen prinzipiell nicht die beste Lösung.

Das mit dem Widerspruch und Raumecho sortiere ich mittlerweile so ein, 
daß du Echos vom umgebenden Raum meinst und nicht von Gegenständen 
direkt zwischen Sender und Empfänger (so wie z.B. Wände...).

Fabi schrieb:
> Also der anwendungszweck ist zur relativen Abstandsbestimmung von
> Mikrofonen. Es geht darum, um den Abstand zu ermitteln, um dann die
> Delayzeiten zu ermitteln.

Wie gesagt, habe ich keine Ahnung davon. Aber mal verständnishalber: 
Wozu soll das gut/wichtig sein? Die Mikrofone senden doch ihr Signal 
elektrisch und damit schnell genug (sofern drahtgebunden, damals...). Ob 
ich nun beim Singen mit den Mikros 5 m oder 50 m auseinander bin, sollte 
doch daher egal sein?
Bei Funkmikrofonen gibt es wohl noch kleinere Verzögerungen (bestimmt je 
nach Modell unterschiedlich), aber die würde man vorher einmal 
abgleichen.

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