Laserentfernungsmessung ab 5 Metern

[1hdsquad]

Hallöchen,
ist es möglich, einen Laserentfernungsmesser selber zu bauen, der ab 5 Metern funktioniert und auf einige zehn Centimeter genau ist? Bei 300000km/h sind 5 Meter verdammt kurz, gibt es überhaupt so schnelle Bauteile?
MFG

[Vitis]

naja, die polente hat da schon gerätschaften

[shaun]

Unter "Sensoren" habe ich in mindestens einem Thread zu diesem Thema was geschrieben, andere Mitglieder natürlich auch - ich führe ja keine Selbstgespräche ;)
Es ist natürlich möglich, industrielle Geräte messen >100m mit Genauigkeiten im mm-Bereich. Es gibt zwei Verfahren: Impulslaufzeitmessung und Phasenverschiebungsmessung. Beim ersten wird ein ns-Impuls mit einigen zig mW losgeschickt und dann die Reflexion abgewartet. Da die Zeit bis dahin natürlich auch nur im ns-Bereich liegt, werden spezielle Schaltungen eingesetzt, die teuer und schwer erhältlich sind (sog. Time-to-Digital-Converter). Der Empfänger besteht nicht selten aus Avalanche-Dioden, die mit mehreren 100V vorgespannt und ggf. gekühlt werden müssen. Impulstechnik ist recht kompliziert und sicher nichts für ein Bastelprojekt.
Das Phasenverschiebungsverfahren misst wie der Name schon sagt die Phasenverschiebung zwischen ausgesendetem und empfangenem Licht. Wenn man zB mit 1MHz arbeitet, entsprechen 360 Grad einer us, also 299,8m. Da Hin- und Rückweg sich aufaddieren, kommt man mit diesem Verfahren bei dieser Frequenz also knapp 150m weit, praktisch um die 100m. Mit verschiedenen Frequenzen, die zeitgleich oder sequenziell gesendet werden, lassen sich größere Entfernungen und/oder größere Genauigkeiten erreichen. Einen Entfernungsmesser, der nach diesem Prinzip arbeitet, allerdings auch (noch) mit APD-Fotodiode, weil ohne Laser sondern mit LED, wurde 1976 von TI in einem Applikationsbuch vorgestellt. Komplett mit Transistoren aufgebaut, abgesehen von einem angedeuteten 7486, der als Phasendiskriminator arbeitet.
Die erreichbaren Entfernungen sind beim Pulslaufzeitverfahren größer (mehrere km), dafür ist die Genauigkeit und auch nicht ganz unwichtig die minimale Distanz beschränkt. Durch das ns-Pulsen der Laserdiode erreicht man Laserklasse 1. Die Phaseshift-Geräte senden moduliertes Dauerlicht, wodurch meistens Laserklasse 2 erreicht wird. Die Entfernung hängt auch hier vom Reflektor ab, mit vertretbarem Aufwand reichen Alltagsgegenstände aber auch bis zu 100m. Und Letzteres ist auch mein Einsatzbereich, aber leider ist das Gerät noch nicht mal ansatzweise fertig :(

[Manf]

Hier gibt es zum Vergleich auch noch einmal einige Angebote mit Preis. 100$ - 1000$.

Wenn jemand (der sich sowieso gerade dafür interssiert) mal eine Zusammenstellung der Daten und Preise machen könnte, ... Interessant ist es sicher für viele.

Vielleicht kann man an den Daten dann auch prinzipielle Unterschiede der Systeme erkennen.

http://www.lascolaser.com/show_products.php?cat=Hand%20Held%20Distance%20Met er

[1hdsquad]

Aha.
Ich meinte, dass der Sensor ab 5 Metern misst, weil mit abnehmendem Abstand auch die Zeit kürzer wird...
Dankeschön für eure, Posts, es ist also teuer unf aufwendig, aber möglich ;-)
MFG

Achja: Die Polente (siehe auch Polenta, http://de.wikipedia.org/wiki/Polenta ;.-)) baut die Geräte nicht selber, oder müssen wir schon so viel sparen, dass die Geräte als Bausätze gekauft werden müssen von unserem Freund und Helfer?
...

[DavidN]

mal ne dumme idee, aber wenn man die zeit, die das licht braucht, nicht messen kann, kann man doch versuchen eine frequenz zu erstellen und dann mit teilern die frequenz runterbekommen.

ne frequenz zu bekommen wäre dann so, dass der laser mit einer schnellen diode gekoppelt wird, die den laser ausschaltet, wenn sie licht "sieht" und den laser einschaltet, wenn kein licht da ist. Dadurch bekommt eine frequenz die sich mit der entfernung ändert. Um diese auszulesen, nimmt man eine zweite diode, die für die messung ist. die schaltet man mit teilern (muss man sich wahrscheinlich selber bauen, da ich keine so schnellen logischen bautsteine kenne) und schon hat man ne frequenz die man messen kann. Ausserdem wird dann automatisch über die Messzeiten ein Mittelwert gebildet.

Bin leider kein Elektronik-Fachmann, aber vielleicht kann man der Idee ja etwas abgewinnen.

Das Problemm ist, das wahrscheinlich das signal bei größerer entfernung schnell schlechter wird. Ich hab mal ein bild angehängt, wo man das sehen kann, wie ich das meine. Die Diode 1 soll dem Laser so viel Strom "klauen", das diese nicht mehr für die Diode messbar "lasert". So kann man gleichzeitig die schwellzeiten des lasers runtersetzen.

Hoffe ihr habt verstanden was ich meine, wie gesagt ist nur eine Idee. :-b

[shaun]

D2 ist überflüssig, Du willst einen Oszillator mit Rückkopplung über die optische Strecke bauen - theoretisch ja, praktisch neiiiiin. Die Fotoströme sind einige Größenordnungen unter dem Betriebsstrom der Laserdiode. Deine MacGyver-Lösung ist im Ansatz also eine Überlegung wert, in der Praxis haben Impulslaufzeit- und Phasenverschiebungsverfahren aber ihre Berechtigung.

[DavidN]

D2 ist dafür da, um den Ausgang für das signal zu bekommen, die Ströme könnte man erhöhen, in dem man transistoren dazwischen schaltet, die AF, BF-Serien und etc. würden dass mitmachen, das sie schneller schalten (~faktor 100-100) als die diode, bei den zeiten könnte man dann auch eine darlington schaltung machen.

glückwunsch, zu deinem 1000 beitrag

[Jakob L.]

Hallo,

so einfach mit der Photodiode parallel zur Laserdiode wird das wohl nicht funktionieren, da durch die Photodiode nur ein sehr kleiner Strom fliesst. Ohne Verstärkung geht das definitiv nicht. Ausserdem wäre die Schaltung sehr stark von dem Umgebungslicht abhängig.

Ein weiterer möglicher Ansatz ist eine nicht modulierte Laserdiode und eine Kamera in etwas Abstand. Anhand der Position des roten Punktes auf dem Bild kann man die Entfernung berechnen.

Gruss
Jakob

[DavidN]

Die Möglichkeit wurde schon ausführlich diskutiert, such mal nach laser und sensor (falls du das noch nicht hast)

Das jedoch braucht ne menge rechenleistung und nimmt ne menge platz weg, (es schreibt auch so ziemlich die Bauform des robo vor), ich möchte ein kleine kompakte alternative (wennmöglich bessere) zu der ultraschall-messung, um die Reichweite zu erhöhen ...

hier mal das Bild mit ner Darlington-Schaltung, ob R3 notwendig ist?
SFH203: Kurzschlussstrom 80µA Dunkelstrom <=1nA
BPW24: Kurzschlussstrom 55µA Dunkelstrom <=1µA
jetzt sind die Elektroniker gefragt, ich kann das nicht rechnen (bin Maschinebauer)

Was das Tageslicht angeht, bei 670nm ist ca schon der erste abfall des Lichtes zu merken (nur wenig), man kann ja in IR bereich gehen, da sind die Dioden auch am besten (liegt um ~800nm)

kurz gesagt, bei nem Laser bei 670nm, sieht die Diode rot, falls du verstehst was ich meine

[shaun]

Oh mann, Du gibst auch nicht auf, hm? Erstmal ist Deine Fotodiode in Durchlassrichtung geschaltet, das wird schon mal gar nichts. Dann ist die zweite Fotodiode immer noch Überflüssig, das Signal steht schon an der ersten an. Drittens erfüllt Dein Oszillator die Rückkoppelbedingung nur bei bestimmten Abständen, sprich: selbst wenn das Ding schwingen würde, dann nicht bei jedem Abstand. Das Nutzsignal ist dermaßen gering im Vergleich zum Umgebungslicht, dass das Teil nie schwingen wird. Nimm's hin, hab ich auch getan. Mein Laser-Phaseshift-Entfernungsmesser wird wahrscheinlich mit Lock-In-Verstärker arbeiten, und wenn das nicht reicht, kommt noch eine APD rein.

[DavidN]

schade, wär so schön gewesen ...