Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Richtiger Sensor!


von Marcel (Gast)


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Hallo Leute :D

Ich habe eine sehr wichtige Bitte und zwar suche ich einen Sensor mit 
dem ich Geschwindigkeit messen kann, doch dieser müsste eine 
Reaktionszeit im Mikro-/Nanosekundenbereich haben.
Daher meine Frage wisst ihr welche die mindestens im 
Mikrosekundenbereich reagieren??

von Andre (Gast)


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Ein Impuls alle 20ns macht 50MHz. Was ist denn so schnell und welcher 
Controller soll das auswerten?

von Wolfgang (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> Ich habe eine sehr wichtige Bitte und zwar suche ich einen Sensor mit
> dem ich Geschwindigkeit messen kann, doch dieser müsste eine
> Reaktionszeit im Mikro-/Nanosekundenbereich haben.

Es ist ein Unterschied, ob du die Lichtgeschwindigkeit, die 
Fluggeschwindigkeit einer Gewehrkugel, die Expansionsgeschwindigkeit 
eines Gases oder die Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit oder die 
Kriechgeschwindigkeit eines Regenwurmes messen möchtest.

Da wirst du mit deiner Problembeschreibung etwas konkreter werden 
müssen.

Was meinst du mit Reaktionszeit - Reaktion wo drauf?

von Marcel (Gast)


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Ich möchte die Geschwindigkeit einer vorbei Fliegenden Gewehrkugel 
messen.
Mit Reaktionszeit meine ich das der Sensor halt schnell genug reagieren 
sollte um eine Geschwindigkeit also eine Zeit im Mikro- bis 
Nanosekundenbereich messen zu können. Da ich den Abstand zwischen zweier 
Sensoren nicht zu so groß machen kann das ich im Sekundenbereich zähle.

von Wolfgang (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> Mit Reaktionszeit meine ich das der Sensor halt schnell genug reagieren
> sollte um eine Geschwindigkeit also eine Zeit im Mikro- bis
> Nanosekundenbereich messen zu können. Da ich den Abstand zwischen zweier
> Sensoren nicht zu so groß machen kann das ich im Sekundenbereich zähle.

Wie schnell ist deine Gewehrkugel?
Welche Messstreckenlänge hättest du zur Verfügung?
Wie genau muss die Geschwindigkeit bestimmt werden?
Wie genau ist die Flugbahn bekannt?
Wie groß ist die Kugel?

von Marcel W. (Gast)


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Ich möchte es mit einen Arduino Nano mittels Zeitmessung, also der erste 
Sensor soll den Impuls geben das der Arduino starten soll zu zählen im 
Mikrosekundenbereich und der zweite Sensor soll dann den Impuls geben 
das er stoppen soll. Mittels mit dieser Zeit und dem Abstand zwischen 
den beiden Sensoren kann ich mir dann die Geschwindigkeit errechnen. 
Möchte um die 5000km/h messen können dann wäre ich schon Glücklich wenn 
es möglich ist schnellere Geschwindigkeiten zu messen wäre es natürlich 
besser.

von Strubi (Gast)


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Dann nimmst du entweder eine passende Industriakamera mit Global Shutter 
(grosser Geldbeutel) oder einen Phototransistor und baust dir die 
Messoptik oder Lichtschranke selber (kleiner Geldbeutel, viel Zeit). Und 
ja, die Zeitangaben die du brauchst, stehen in jedem Datenblatt.

von Raph (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> Ich möchte die Geschwindigkeit einer vorbei Fliegenden Gewehrkugel
> messen.

Dann nimm eine Chrono! Tausenfach bewährt! Hersteller gibt es wie Sand 
am Meer. Ich habe auch eine Chrono für meine AR15

von Marcel (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Marcel W. schrieb:
>> Mit Reaktionszeit meine ich das der Sensor halt schnell genug reagieren
>> sollte um eine Geschwindigkeit also eine Zeit im Mikro- bis
>> Nanosekundenbereich messen zu können. Da ich den Abstand zwischen zweier
>> Sensoren nicht zu so groß machen kann das ich im Sekundenbereich zähle.
>
> Wie schnell ist deine Gewehrkugel?
> Welche Messstreckenlänge hättest du zur Verfügung?
> Wie genau muss die Geschwindigkeit bestimmt werden?
> Wie genau ist die Flugbahn bekannt?
> Wie groß ist die Kugel?

1.) Rund 5000km/h
2.) Ich möchte wenn möglich in einer länge von 10cm bis maximal 50cm die
    Geschwindigkeit messen. Desto kürzer desto besser, da es kompakt 
sein
    sollte.
3.) wenn ich auf m/s genau messen könnte, da ich auch Luftdruckpistolen 
messen
    möchte, wäre ich zufrieden
4.) leider nein
5.) Kugel geht von rund 5mm bis hoch auf 2cm

von Marcel (Gast)


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Raph schrieb:
> Marcel W. schrieb:
>> Ich möchte die Geschwindigkeit einer vorbei Fliegenden Gewehrkugel
>> messen.
>
> Dann nimm eine Chrono! Tausenfach bewährt! Hersteller gibt es wie Sand
> am Meer. Ich habe auch eine Chrono für meine AR15

Ich weiß das es einen Chrono gibt aber es gibt Leute die sich so etwas 
selber bauen wollen als Projekt und ich glaube nicht das du mit deinem 
CHrono rund 5000km/h messen kannst????

von Raph (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> Ich weiß das es einen Chrono gibt aber es gibt Leute die sich so etwas
> selber bauen wollen als Projekt und ich glaube nicht das du mit deinem
> CHrono rund 5000km/h messen kannst????

Das sind rund 1,4 km/s. Die G3 hat V0 ca 800m/s, die AR-15 je nach 
Munition ca 1km/s und du denkst mit 1,4km/h bist du was Besonderes?

von Marcel (Gast)


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Raph schrieb:
> Marcel W. schrieb:
>> Ich weiß das es einen Chrono gibt aber es gibt Leute die sich so etwas
>> selber bauen wollen als Projekt und ich glaube nicht das du mit deinem
>> CHrono rund 5000km/h messen kannst????
>
> Das sind rund 1,4 km/s. Die G3 hat V0 ca 800m/s, die AR-15 je nach
> Munition ca 1km/s und du denkst mit 1,4km/h bist du was Besonderes?

Hä ich möchte mir einen Chrono selber bauen der diese Geschwindigkeiten 
messen kann, um spätere Projekte mit diesem Chrono messen zu können?? 
Und wenn du damit ein Problem hast dann verstehe ich nicht was du in 
diesem Forum verloren hast!!

von Raph (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> Hä ich möchte mir einen Chrono selber bauen der diese Geschwindigkeiten
> messen kann, um spätere Projekte mit diesem Chrono messen zu können??
> Und wenn du damit ein Problem hast dann verstehe ich nicht was du in
> diesem Forum verloren hast!!

Die Chronos sind einfach zwei Photosensoren. Einige haben ein 
Aktivlicht, andere benötigen nur Umgebungslich. Sind also bei Dunkelheit 
nicht nutzbar.

Schaltpläne gibt es übrigens genügend im Netz.

> verstehe ich nicht was du in
> diesem Forum verloren hast!!

Willkommen in der Demokratie

von Erwin D. (Gast)


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Raph schrieb:
> Marcel W. schrieb:
>> Ich möchte die Geschwindigkeit einer vorbei Fliegenden Gewehrkugel
>> messen.
>
> Dann nimm eine Chrono! Tausenfach bewährt! Hersteller gibt es wie Sand
> am Meer. Ich habe auch eine Chrono für meine AR15

Was auch immer du mit "Chrono" meinst...
Und "Hersteller wie Sand am Meer"?

Was meinst du mit "Chrono für meine AR15"?
Ich finde nur das Sturmgewehr, mit dem in Las Vegas der Anschlag verübt 
wurde. Was ist der Zusammenhang mit "Chrono"?

Frage über Fragen...

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Dopplerradar wäre eine Möglichkeit.
https://www.reichelt.de/bewegungsmelder-radar-20-60-c-hyg-rsm-1650-p117275.html?r=1
Die Niederfrequenz bei 50km/h liegt wenn ich mich recht erinnere 
irgendwo bei 2-3kHz, also sollte sollte sie für 5000 km/h bei 200-300 
kHz liegen. Genauer kann man das aus der Wellenlänge ausrechnen.
24.000 ... 24.250 Ghz also 300/24=12,5mm

von Marcel (Gast)


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von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Marcel W. schrieb:
> Und wenn du damit ein Problem hast dann verstehe ich nicht was du in
> diesem Forum verloren hast!!


Und so einem Typen wie dir gibt man ein Gewehr in die Hand? Scheiße, wir 
brauchen noch strengere Waffengesetze.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Wenn ich das Foto richtig entziffert habe, ist da ein LM393 bestückt
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393.pdf
Response time für steigende und fallende Flanke etwa 1 µs, also max. 
eine 500kHz Rechteckschwingung, wenn die Fotodiode das noch mitmacht.

von Marcel (Gast)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Wenn ich das Foto richtig entziffert habe, ist da ein LM393 bestückt
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393.pdf
> Response time für steigende und fallende Flanke etwa 1 µs, also max.
> eine 500kHz Rechteckschwingung, wenn die Fotodiode das noch mitmacht.

Okay sofern die Fotodiode alles mit macht wäre es optimal

von Sebastian S. (amateur)


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Ich würde das Problem nach Schema Äff angehen.
Üblicherweise fliegen Kugeln geradeaus. Vor allem im angegebenen 
Geschwindigkeitsbereich.
Also sollten zwei, in definiertem Abstand angebrachte Lichtschranken - 
natürlich ausreichend schnell und empfindlich - ausreichen.
Sie brauchen ja auch nicht x Meter Strecke überbrücken (Durchlass, siehe 
Geradeausflug).
Lichtschranke 1 startet einen ausreichend schnellen Zähler und 
Lichtschranke 2 stoppt ihn. Die Anzahl an Takten, die sich im Messzyklus 
ergeben sind proportional zur Geschwindigkeit der Kugel.
Also teilt man dann den Zählerstand durch 3 und multipliziert das 
Ergebnis mit dem Durchmesser des letzten Geburtstagskuchens. Oder so.

von Wolfgang (Gast)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Dopplerradar wäre eine Möglichkeit.
> 
https://www.reichelt.de/bewegungsmelder-radar-20-60-c-hyg-rsm-1650-p117275.html?r=1

Jetzt musst der Gewehrkugel mit ihren wenigen Millimetern nur noch 
beibringen, wie sie bei 24GHz zu einem ausreichenden 
Radarstreuquerschnitt kommt. Sonst wird das schwierig mit Doppler ... 
;-)

Marcel W. schrieb:
> 1.) Rund 5000km/h
Das wären gerade mal 1400m/s. In 1000 Nanosekunden fliegt das Ding 
gerade mal 1.4mm weit. Für eine Messstrecke von 10cm braucht so eine 
Kugel also mindestens 71µs.

> 3.) wenn ich auf m/s genau messen könnte, da ich auch Luftdruckpistolen
> messen möchte, wäre ich zufrieden

Welche relative Genauigkeit brauchst du bei welcher Geschwindigkeit 
wirklich. Eine Luftdruckpistole kannst du zur Not auch noch mit der 
Stopuhr messen. Anspruchsvoll wird es bei den hohen Geschwindigkeiten.

> 4.) leider nein

Irgendwie musst du doch wissen, wo die Kugel längs fliegt. Sonst kannst 
du keine Messvorrichtung aufbauen.
Wenn du die Messstrecke direkt vor der Mündung plazierst, sollte dort 
die Bahn doch im Submillimeterbereich bekannt sein.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Dass ein Projektil - weil es nicht durchsichtig ist - einen Schatten 
wirft, den man theoretisch mit einem Lichtsensor dedektieren kann, ist 
also erstmal unbestritten.

Die eintscheidende Frage ist, wie kurz darf die Schattenwirkung auf den 
Sensor sein, so dass dieser noch ein auswertbares Signal ausgibt. Ob das 
Signal verzögert kommt, spielt eigentlich keine Rolle, wenn beide 
Sensoren (an Beginn und Ende der Messstrecke) baugleich sind...

Wollte ich sowas bauen, würde ich hier mit Tests anfangen: Wird der 
Vorbeiflug überhaupt festgestellt? Erst danach ist es notwendig, sich 
Gedanken über die Zeiterfassung zwischen zwei solchen Ereignissen zu 
machen.

An der Stelle könnte man das Projekt auf zwei Entwickler bzw. Teams 
aufsplitten: die einen kümmern sich um die Sensoren, die anderen 
(mittels vorerst simulierter Eingangsimpulse) um die 
Zeiterfassung/Geschwindigkeitsberechnung.

von Marcel (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Christoph db1uq K. schrieb:
>> Dopplerradar wäre eine Möglichkeit.
>>
> 
https://www.reichelt.de/bewegungsmelder-radar-20-60-c-hyg-rsm-1650-p117275.html?r=1
>
> Jetzt musst der Gewehrkugel mit ihren wenigen Millimetern nur noch
> beibringen, wie sie bei 24GHz zu einem ausreichenden
> Radarstreuquerschnitt kommt. Sonst wird das schwierig mit Doppler ...
> ;-)
>
> Marcel W. schrieb:
>> 1.) Rund 5000km/h
> Das wären gerade mal 1400m/s. In 1000 Nanosekunden fliegt das Ding
> gerade mal 1.4mm weit. Für eine Messstrecke von 10cm braucht so eine
> Kugel also mindestens 71µs.
>
>> 3.) wenn ich auf m/s genau messen könnte, da ich auch Luftdruckpistolen
>> messen möchte, wäre ich zufrieden
>
> Welche relative Genauigkeit brauchst du bei welcher Geschwindigkeit
> wirklich. Eine Luftdruckpistole kannst du zur Not auch noch mit der
> Stopuhr messen. Anspruchsvoll wird es bei den hohen Geschwindigkeiten.
>
>> 4.) leider nein
>
> Irgendwie musst du doch wissen, wo die Kugel längs fliegt. Sonst kannst
> du keine Messvorrichtung aufbauen.
> Wenn du die Messstrecke direkt vor der Mündung plazierst, sollte dort
> die Bahn doch im Submillimeterbereich bekannt sein.

zu 3.) Ich möchte m/s messen und diese halt je nachdem halt in km/h 
umwandeln
       daher sollte die Genauigkeit bei ca. drei Nachkommastellen.

zu 4.) nicht ganz diket vor der Mündung sondern so rund halber Meter bis
       Meter davor

von Raph (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> zu 4.) nicht ganz diket vor der Mündung sondern so rund halber Meter bis
>        Meter davor

Das ist diekt davor! Wenn du Pech hast bläst dir der Ausstoß die Chrono 
weg bzw wird selbst gemessen! 5m ist je nach Leistungsklasse der Waffe 
empfehlenswert. Bei Panzern oder gleichwertiger Feuerkraft sieht das 
ganze aber ganz anders aus.

von Marcel (Gast)


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Also die Zeiterfassung und die Geschwindigkeitsberechnung sind ja 
relativ einfach oder besser gesagt schon fertig. Ich bin nur gerade 
daran die Sensoren auszutauschen um höhere Geschwindigkeiten messen zu 
können bevor die Sensoren versagen da sie zu langsam sind.

von Wolfgang (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> zu 4.) nicht ganz diket vor der Mündung sondern so rund halber Meter bis
>        Meter davor

Und wie genau ist dort die Flugbahn bekannt. Das Projektil wird doch 
nicht wild durch die Gegend fliegen. Wenn man optisch die 
Geschwindigkeit messen möchte, ist es ganz praktisch, den Flugbahn 
irgendwie zu kennen, damit man die Messstrecke dort plazieren kann.

von Tobi P. (Gast)


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Mal ne Frage aus dem Tal der Ahnungslosen.

Die Kugel fliegt ja schneller als der Schall. Kann man nicht den 
Überschallknall an zwei Punkten messen?

Alternativ evtl. die Dopplerverschiebung des Geräusches das die Kugel 
macht?

von Marcel (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Marcel W. schrieb:
>> zu 4.) nicht ganz diket vor der Mündung sondern so rund halber Meter bis
>>        Meter davor
>
> Und wie genau ist dort die Flugbahn bekannt. Das Projektil wird doch
> nicht wild durch die Gegend fliegen. Wenn man optisch die
> Geschwindigkeit messen möchte, ist es ganz praktisch, den Flugbahn
> irgendwie zu kennen, damit man die Messstrecke dort plazieren kann.

Auf einer geebneten Fläche wird gerade aus auf ein Ziel auf gleicher 
höhe Geschossen dabei möchte ich die Geschwindigkeit des Projektiles 
messen

von Wolfgang (Gast)


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Tobi P. schrieb:
> Die Kugel fliegt ja schneller als der Schall. Kann man nicht den
> Überschallknall an zwei Punkten messen?

Das macht SuperChrono, funktioniert aber nicht für 
Unterschallgeschwindigkeit.

von Wolfgang (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> ... auf gleicher höhe ...
wie genau kennst du diese Höhe, i.e. wie konstant ist die und mit 
welcher Winkelabweichung ist zu rechnen.
Du musst ggf. die Winkelabweichung kennen, um damit die Zeit zu 
korrigieren. Sonst kannst du eine Genauigkeit von 1m/s bei einer 
Geschwindigkeit von 1400m/s vergessen.

von Marcel (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Marcel W. schrieb:
>> ... auf gleicher höhe ...
> wie genau kennst du diese Höhe, i.e. wie konstant ist die und mit
> welcher Winkelabweichung ist zu rechnen.
> Du musst ggf. die Winkelabweichung kennen, um damit die Zeit zu
> korrigieren. Sonst kannst du eine Genauigkeit von 1m/s bei einer
> Geschwindigkeit von 1400m/s vergessen.

die Komplette Fläche ist betoniert und wurde per Laser in Waage 
gebracht, also wenn da irgendwie eine Abweichung ist dann würde ich mal 
sagen das diese so gering ist das man die vernachlässigen kann

von Sepp (Gast)


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Marcel W. schrieb:
> Reaktionszeit im Mikro-/Nanosekundenbereich haben.

Marcel W. schrieb:
> Ich möchte es mit einen Arduino Nano mittels Zeitmessung, also der erste
> Sensor soll den Impuls geben das der Arduino starten soll zu zählen im
> Mikrosekundenbereich und der zweite Sensor soll dann den Impuls geben
> das er stoppen soll.

Der Dinosaurier(Atmel AVR) ist da viel zu langsam für sowas, auch wenn 
man den Hardware Timer zählen lässt.

Für sowas nimmt man moderne schnelle CPLDs/FPGAs.

dann brauchts zwei Lichtschranken mit Laser und schnelle Fotodiode aus 
dem Datenübertragungsbereich >100Mhz. Und dazu passenden HF 
Vorverstärker und Trigger.

-> Benötigt gute Analog und HF und Programmierkenntnisse.

Mit China Dinosaurier zubehörteilen nicht machbar.

von C. A. Rotwang (Gast)


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Stroboskoplicht und Kamera mit schnellen shutter dann auf dem Bild die 
Lange der Geschossspur ausmessen und über die Dauer der Hellphase des 
Stroboskops die Geschwindigkeit ermitteln.

Da noch ein paar Klassiker aus dem Physikpraktikum bzgl. Bestimmung 
Geschwossgechwindigkeit resp. -energie: 
https://www-docs.b-tu.de/ag-experimentalphysik/public/versuchsanleitungen/M18-Best._der_Geschossgeschwindigkeit.pdf

von Bernd (Gast)


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Hannes J. schrieb:

> Und so einem Typen wie dir gibt man ein Gewehr in die Hand? Scheiße, wir
> brauchen noch strengere Waffengesetze.

Man könnte solche Typen zumindest hier ächten und jegliche Hilfe 
verweigern.

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