HC-SR04 Ultraschallsensor > Windgeschwindigkeit

[Micha B. (michaelmitch_m)]

Moin zusammen,
ich habe einen HC-SR04 Ultraschallsensor mit dem ich die Entfernung 
messen kann. Er sendet ja ein Signal.. und misst dann bis die Antwort 
kommt. Dadurch ändert sich die Pulsweite. Je weiter weg umso länger 
brauch das Signal um zurückzukommen umso weiter die Entfernung.
Nun habe ich folgendes gemacht... Ich habe den Empfänger ausgelötet und 
ihn vor dem Sender platziert im Abstand von ca. 20 cm.
Bewege ich nun den Empfänger dann ändert sich auch die Entfernung.. 
logisch.. Klar ich habe jetzt den doppelten Wert wegen dem fehlenden 
Rückweg aber OK...

Jetzt zu meine Frage: Wenn ich richtig Überlege müsste das Signal doch 
schneller am Ziel ankommen wenn ich einen Föhn in die Senderichtung 
halte oder nicht? Dh. Ich sollte eine kürzere Entfernung sehen. Habe ich 
einen Denkfehler? Die entfernung Ändert sich nicht. Auf dem Oszilloskop 
bleibt die Pulsweite auch gleich.

Mit 2 Ultraschallsensoren (ohne Elektronik dahinter) kann ich die 
Phasenverschiebung zwischen Sender und Empfänger deutlich auf dem 
Oszilloskop erkennen wenn ich den Föhn gegenhalte. Ich sehe also dass 
der Empfangene Sinus sich dem gesendetem Signal nähert. Ich habe mein 
Ziel (un zwar "den Wind" zu messen) inzwischen zwar mit einem OPV 
gelöst. Würde ich aber den SR04 nehmen, so könnte ich drauf verzichten 
eine neue Platine zu basteln.
danke:)

[wer (Gast)]

Hin und Rückweg

[Micha B. (michaelmitch_m)]

wer schrieb:
> Hin und Rückweg

klasse Antwort!

[A. F. (artur-f)]

Dein Fön hat auf die Schallgeschwindigkeit von 340m/s kaum Einfluß und 
geht im Rauschen unter.

[Micha B. (michaelmitch_m)]

A. F. schrieb:
> Dein Fön hat auf die Schallgeschwindigkeit von 340m/s kaum Einfluß und
> geht im Rauschen unter.

Also auf dem Oszilloskop sehe ich einen sauberen verschobenen Sinus (bei 
dem Aufbau ohne Elektronik) Berechnet habe ich hier eine zunehmende 
Schallgeschwindigkeit um 21 m/s.
Im dem Aufbau mit dem SR04 habe das mal nachgerechnet und falls ich mich 
nicht verrechnet habe sollte ich eine Veränderung von ca. 1 cm 
wahrnehmen.

[Achim S. (Gast)]

A. F. schrieb:
> Dein Fön hat auf die Schallgeschwindigkeit von 340m/s kaum Einfluß und
> geht im Rauschen unter.

Nö: es gibt jede Menge Ultraschallanemometer, die genau auf dem 
beschriebenen Weg die Windgeschwindigkeit messen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Anemometer#Ultraschallanemometer
"Trivial" ist die korrekte Messung aber zugegebenermaßen nicht.

Wichtig ist (und beim TO ist das noch nicht umgesetzt): man muss 
symmetrisch Messen und Differenzen auswerten. Man muss also die Laufzeit 
in beide Richtungen bestimmen (Laufzeit von A nach B und Laufzeit von B 
nach A) und die Differenz beider Werte nutzen. Sonst überlagen sich 
andere Effekte, die Einfluss auf die Schallgeschwindigkeit nehmen.

[Marius (Gast)]

Hier sollten genug Infos zu finden sein.

https://www.dl1glh.de/ultraschall-anemometer.html

[ok (Gast)]

Micha B. schrieb:
> wer schrieb:
>> Hin und Rückweg
>
> klasse Antwort!

Danke, mehr ist dazu nunmal nicht zu sagen. Mit dem Wind ist der Schall 
schneller, dafür beim Rückweg gegen den Wind langsamer.

Vielleicht willst du auch auf die Temperatur raus, aber du sagst ja 
nichts.

[Der Zahn der Zeit (Gast)]

Meines Wissens nach ist dass eine der klassischen Methoden der 
Durchflussmessung. Bei 20 cm Abstand hast du schon viele Wellenlängen 
und kannst damit, je nach Präzision der Schaltung und Messdauer, sehr 
kleine Luftgeschwindigkeiten Messen. Ein Fön dürfte mehr als reichlich 
selbst für einen simplen Versuch sein, z. B. Sende- und Empfangsphase 
auf einem Oszi darzustellen.

Nachtrag, ich sehe gerade: Du hast das gerade selber festgestellt.

A. F. schrieb:
> Dein Fön hat auf die Schallgeschwindigkeit von 340m/s kaum Einfluß und
> geht im Rauschen unter.
Ebenso wie diese Aussage syntaktisch falsch ist (der Fön geht ich im 
Rauschen unter), ist auch das, was gemeint ist, vollkommen falsch.

[Micha B. (michaelmitch_m)]

ok schrieb:
> Micha B. schrieb:
>> wer schrieb:
>>> Hin und Rückweg
>>
>> klasse Antwort!
>
> Danke, mehr ist dazu nunmal nicht zu sagen. Mit dem Wind ist der Schall
> schneller, dafür beim Rückweg gegen den Wind langsamer.
>
> Vielleicht willst du auch auf die Temperatur raus, aber du sagst ja
> nichts.

es gibt keinen Rückweg.. ich habe den Empfänger ja ausgelötet..

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Mit welcher Auflösung misst du die Laufzeit?

Edit:

Ich sehe gerade, dass der HC-SR04 3 mm auflöst, also 6 mm bei
Einwegmessung.  Dazu kommen noch die Messauflösung der Laufzeit,
Rauschen und sonstige Effekte. Damit ist es nicht zuverlässig möglich,
einen effektiven Distanzunterschied von 1 cm zu erkennen.

[Hannes (Gast)]

Wenn der Hin- u. Rückweg z.B 200mm beträgt und er mit 3mm Auflösung 
misst warun sollte er dann mit 6mm messen wenn die Sensoren ebenfalls 
200mm auseinander sind bei einem Weg?

[HildeK (Gast)]

A. F. schrieb:
> Dein Fön hat auf die Schallgeschwindigkeit von 340m/s kaum Einfluß und
> geht im Rauschen unter.

Wenn der Fön dazu da ist, die Luft zu erwärmen, dann schon: bei 0°C sind 
es rund 330m/s, bei 30°C fast 350m/s.

Micha B. schrieb:
> falls ich mich
> nicht verrechnet habe sollte ich eine Veränderung von ca. 1 cm
> wahrnehmen.

Laut Modulbeschreibung ist die Auflösung 3mm.

[Micha B. (michaelmitch_m)]

HildeK schrieb:
> A. F. schrieb:
>> Dein Fön hat auf die Schallgeschwindigkeit von 340m/s kaum Einfluß und
>> geht im Rauschen unter.
>
> Wenn der Fön dazu da ist, die Luft zu erwärmen, dann schon: bei 0°C sind
> es rund 330m/s, bei 30°C fast 350m/s.
>
> Micha B. schrieb:
>> falls ich mich
>> nicht verrechnet habe sollte ich eine Veränderung von ca. 1 cm
>> wahrnehmen.
>
> Laut Modulbeschreibung ist die Auflösung 3mm.

ich "puste" aber mit Raumtemperatur, die Heizung im Föhn habe ich 
abgestellt.

[Manuel X. (vophatec)]

Zumindest technisch gesehen ist das ja ein alter Hut ...

;)

https://www.sick.com/de/de/durchflussmesstechnik/gasdurchflussmessgeraete/flowsic200/c/g57487

[Micha B. (michaelmitch_m)]

Ich habe was gefunden... also muss es funktionieren... Ich glaube meine 
20 cm sin einfach zu kurz... Der Wind ist auch nicht bebündelt und so..
https://www.instructables.com/id/Really-Cheap-Ultrasonic-Wind-Speed-Monitor/

[Manuel X. (vophatec)]

Micha B. schrieb:
> Ich habe was gefunden... also muss es funktionieren... Ich glaube meine
> 20 cm sin einfach zu kurz... Der Wind ist auch nicht bebündelt und so..
> https://www.instructables.com/id/Really-Cheap-Ultrasonic-Wind-Speed-Monitor/

Im Datenblatt von Sick ist recht anschaulich das Prinzip samt seiner 
Formeln dargestellt.

Das ganze funktioniert auch bei weit weniger als 20cm sehr gut. Man kann 
sowas auch fertig kaufen ;)

Und weiter oben gab es auch diesen Hinweis:

Marius schrieb:
> Hier sollten genug Infos zu finden sein.
>
> https://www.dl1glh.de/ultraschall-anemometer.html


Also, auf auf, lesen, bilden, nachmachen ...

[Christoph E. (stoppi)]

Hier meine Umsetzung des ultraschallanemometers: 
https://youtu.be/g6HfR3pqHsA

[Christoph E. (stoppi)]

Hier noch einige Photos...