Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Entfehrnungsmesser mit Laser
Hallo Leute,
ihr kennt doch sicher die Entfehrnungsmesser ausm Baumarkt. Sowas will ich selber fuer meine Roboter bauen. Weiß da jemand wie die im Baumarkt funktionieren?
Das Prinzip kann ich mir da schon fast denken:
Die werden sicher die Phasenverschiebung von einer auf den LASER-Strahl aufmodulierten Frequenz bestimmen die dann von der Enfehrnung des Punktes abhaengt an dem der Strahl reflektiert wird.
Aber wie wird das nun verwirklicht, kann mir da jemand von euch helfen???
Die günstigen Entfernungsmesser aus dem Baumarkt messen die Entfernung per Ultraschall...
der Laser wird nur zum zielen genutzt
ich stel mir das so vor das auf dem Laser eine Frequenz auf modeliert wird und diese mit der zurückgestralten frequenz gemesen wird (fassen verschiebung halt) und dan verglichen
Wie soll ich dei Frequenz auf den Laserstrahl modulieren, da bleibt doch eigentlich nur Amplitudenmodulation, oder geht es auch einfach den Laser an und auszuschalten? Sind die Phasenkomparatoren in der 74HCT4046 geeignet um die Phasenverschiebung auszuwerten?
Klaus_0168
26.05.2005, 13:39
Hi all,
die Messmethode mit der Frequenzverschiebung ist eine Geschwindigkeitsmessung nach dem Doppler-Prinzip.
Entfernungsmessungen sind Laufzeitmessungen.
Gruß Klaus
Was verstehst du unter Laufzeitmessung?
linux_80
26.05.2005, 14:02
Hi,
Laufzeitmessung -> misst die Zeit des laufens ;-)
man stoppt die Zeit vom Absenden eines Pings bis zum eintreffen des Echos, je nach übertragungmedium weiss man die relative geschwingikeit (Schall oder Licht), und kann so die entfernung ausrechnen,
das ergebnis sollte man dann noch durch 2 teilen, denn man hat ja eigentlich die Stecke doppelt gemessen durch das hin-und her !
Bei 300000000 m/s nicht grad geeignet oder. Ich will Strecken vom maximal 5m messen. Um das auszuwerten ist alles zu langsam.
Klaus_0168
26.05.2005, 14:22
Hi tml,
hab hier im Forum schon ICs gesehen, die Zeitdifferenzen im Picosekundenbereich messen können. Hab' den Link jetzt leider nicht parat.
5m bei Lichtgeschwindigkeit sind 16ns. Das ist ohne Probleme messbar.
Gruß Klaus
Aber wenn ein Lichtstrahl an einen Reflektor kommt, dann wird der doch je nach Entfehrnung phasenverschoben reflektiert oder nicht?
Klaus_0168
26.05.2005, 14:52
Hi tml,
es wird nicht die Phase, sondern die Frequenz verschoben. Dies auch nur, wenn sich der Reflektor oder Lasersender auf der direkten Linie zueinander bewegt.
Bewegungen aufeinander zu sind Blauverschiebungen.
Bewegungen voneinander weg sind Rotverschiebungen.
Wenn Du an die Rotverschiebungen in der Astronomie denkst, dann werden die durch die Bewegung der Gestirne voneinander weg verursacht.
Gruß Klaus
Einige Verfaren zur optischen laufzeit Entfernungsmessung arbeiten mit einer Auflösung von weniger als ein Meter und auch schon bis im den Millimeter Bereich. Es sind dann eben Zeitauflösungen um 50ps nötig.
Im Baumarkt gibt es die Geräte dafür heute soweit ich weiss noch nicht. So wie die Technik weitergeht wird es in 2-3 Jahren sicher auch soweit sein.
Manfred
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=84377#84377
schwabenjack
27.05.2005, 10:37
Hi,
um Laufzeiten zu messen, gibts sog. TDC's (=time to digital converter). hab dir hier zwei interessante links:
http://www.acam.de/Content/Deutsch/tdc.html
http://www.msc-ge.com (unter elektr. komponenten>asic>tdc)
wenn ich es recht in Erinnerung habe, schaffen die teilweise eine Auflösung von 25 ps.
Madgyver
27.05.2005, 12:01
Hi all,
die Messmethode mit der Frequenzverschiebung ist eine Geschwindigkeitsmessung nach dem Doppler-Prinzip.
Entfernungsmessungen sind Laufzeitmessungen.
Gruß Klaus
Er hat doch gar nichts von Frequenzverschiebung gesagt. Er meint Phasenverschiebung, also der Phasenunterschied zwischen zwei frequenzgleichen Signalen.
es wird nicht die Phase, sondern die Frequenz verschoben. Dies auch nur, wenn sich der Reflektor oder Lasersender auf der direkten Linie zueinander bewegt.
Bewegungen aufeinander zu sind Blauverschiebungen.
Bewegungen voneinander weg sind Rotverschiebungen.
Ich glaube du hast nicht verstanden was gefragt ist, oder du versthst den Begriff Phasenverschiebung falsch.
Wenn ein Laser ein Signal aufmodliert bekommt und dieses Ausstrahlt, läuft der Modulator ja weiter. Wird der Laser reflektiert und wieder gemessen, dann ist das Signal das man empfängt ja schon "alt", weil der Modulator an sich ja weiterläuft. Dies ist durch die bereits von dir erwähnte Laufzeitdifferenz bedingt.
Legt man das gemessene Signal und das produzierte Signal aufeinander, dann unterscheiden sich die Phasenlagen (Zeitdifferenz).
Diese Methode ist günstiger und einfacher als Picosekunden zu messen.
Als erstes danke ich mal schwabenjack fuer di Links!
Also geht das doch mit der Phasenverschiebung (hab mich schon gewundert, weil ich dachte, dass die das schon nach dem 2. Weltkrieg gemacht haben (natuerlich nicht mit laser), war mir aber nicht sicher).
Die Methode mit der Laufzeitmessung klingt zwar einfach, ist aber sicher sehr kostenintensiv, weil ich da ja neben dem Schaltkreis auch noch sehr schnelle Bauelemente brauche um den Laser erstmal wieder aufzufangen. Denn ich denke nicht, dass ein normaler Fototransitor schnell genug ist.
Vielleicht war ja meine Beschreibung auch zu schlecht, hier ne neue:
Ich hatte mir folgendes ueberlegt: Man moduliert erstma 30 MHz auf den Laser (wie auch immer) und faengt die wieder auf, dann wollte ich die Frequenz die grad gesendet wird mit der vergleichen, die grad ankommt und zwar mit der 74HCT4046. Jetzt frag ich euch, ist der Phasenkomparator fuer die 30MHz zu langsam? Um den laser vom Tageslicht zu unterscheiden will ich noch einen Schwingkreis einbauen. Dimensioniert hab ich den schon, ich weiß bloß nicht inwiefern der die Phasenverschiebung beeinflusst (ich vermute um 180°). Kann mir das jemand sagen?
Das Bild beschreibt die Phasenverscheibung durch einen Schwingkreis. Die relative Phase ist recht empfindlich für Frequenzänderungen (Signal gegen Filterfunktion).
Wenn die Phase die Meßgröße ist, dann wird die Messung kritisch und es muß sehr sauber mit Kompensationsmessung stabilisiert werden.
Grundsätzlich kann man damit bei bekannter Entfernung auch sehr genau die Temperatur des Filters bestimmen. O:)
http://images.google.de/images?q=tbn:A8tkhUza0u8J:http://hep0.physics.lsa.umich.edu/dan/amplitude_and_phase.jpg
http://hep0.physics.lsa.umich.edu/dan/amplitude_and_phase.jpg
Gibts noch andere einfache Filter die sich anbieten? Kann auch eine Softwareloesung sein, weil ich das eh mit einem ATmega16 auswerten will.
Ich hatte mir folgendes ueberlegt: Man moduliert erstma 30 MHz auf den Laser (wie auch immer) und faengt die wieder auf, dann wollte ich die Frequenz die grad gesendet wird mit der vergleichen, die grad ankommt ...
Um den laser vom Tageslicht zu unterscheiden will ich noch ...
Gibts noch andere einfache Filter die sich anbieten? Kann auch eine Softwareloesung sein
Wenn der Filter mit dem Tageslicht das einzige Problem ist, könnte man ja erst mal nachts messen und den Filter dann ergänzen wenn der erste Schritt gemacht ist.
Manfred
...
Er hat doch gar nichts von Frequenzverschiebung gesagt. Er meint Phasenverschiebung, also der Phasenunterschied zwischen zwei frequenzgleichen Signalen.
es wird nicht die Phase, sondern die Frequenz verschoben. Dies auch nur, wenn sich der Reflektor oder Lasersender auf der direkten Linie zueinander bewegt.
Bewegungen aufeinander zu sind Blauverschiebungen.
Bewegungen voneinander weg sind Rotverschiebungen.
Ich glaube du hast nicht verstanden was gefragt ist, oder du versthst den Begriff Phasenverschiebung falsch.
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Ne er hat schon recht mit dem was er sagt. Phasenverschiebung gibt es fast immer. Alleine gibt es sie nur wenn Messgerät und Objekt still stehen. Sobald sie sich die Entfernung während der Messung ändert kommt noch der Dopplereffekt dazu. Z.B. Laserpistolen der Polizei nutzen den Dopplereffekt soweit ich weis, Radarsensoren z.B. auch. Das bedeutet die empfangene Frequenz wird höher wenn sich das Messobjekt auf das Messgerät zubewegt und kleiner wenn es sich entfernt.
Die reflektierten Wellen werden sozusagen gestaucht bzw. auseinandergezogen.
Das ist der gleiche Effekt der die Änderung der Tonhöhe eines Martinhorns verursacht wenn z.B. ein Krankenwagen an dir vorbei fährt...
Also nicht immer gleich schimpfen ;-)
Gruß, Sonic
Madgyver
27.05.2005, 22:49
Ich schimpf doch gar nicht =)
Aber der Dopplereffekt lässt sich mit normalen Mitteln bei geringen Geschwindigkeiten gar nicht messen. Damit kann man aber nur die Geschwindigkeit und nicht die Entfernung zum Objekt bestimmen. Deshalb fand ich den (inhaltlich vollkommen richtigen) Beitrag für die Diskussion irrelevant.
Die Frequenzverschiebung ist so gering das wir sie für diese Problembehandlung ausser acht lassen.
Ich glaube du hast nicht verstanden was gefragt ist, oder du versthst den Begriff Phasenverschiebung falsch.
Diese Methode ist günstiger und einfacher als Picosekunden zu messen.
der Dopplereffekt lässt sich mit normalen Mitteln bei geringen Geschwindigkeiten gar nicht messen
Die Frequenzverschiebung ist so gering das wir sie für diese Problembehandlung ausser acht lassen.
Zur Erläuterung: http://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt
Die Äußerungen sind zum Teil etwas direkt, so dass der angesprochene eher das Gefühl bekommt seine Äußerungen rechtfertigen zu sollen, als das Thema weiterzuführen. Es wird ja inhaltlich bisher sehr allgemein diskutiert wobei auch Raum bleibt, benachbarte Thema zu erwähnen.
Zum Thema Laufzeitmessung wäre es auch interessant herauszubekommen warum es bis vor einigen Jahren kaum angewendet wurde und mittlerweile verstärkt zum Einsatz kommt. Ich will damit nicht sagen, dass es jetzt schon überlegen oder für Amateure einfacher zu realisieren ist.
Manfred
Klaus_0168
29.05.2005, 01:43
Hi Madgyver,
bei all dem Geschiebe von Frequenzen und Phasenlagen hab ich ein wenig Müll heschrieben.
es wird nicht die Phase, sondern die Frequenz verschoben. Dies auch nur, wenn sich der Reflektor oder Lasersender auf der direkten Linie zueinander bewegt.
Bewegungen aufeinander zu sind Blauverschiebungen.
Bewegungen voneinander weg sind Rotverschiebungen.
Ich glaube du hast nicht verstanden was gefragt ist, oder du versthst den Begriff Phasenverschiebung falsch.
Das Verschieben von Frequenzen ist natürlich Blödsinn. Ich meinte das sich die Frequenz an sich ändert. Das nächste mal werd' ich das Hirn vor den Tippen einschalten. Anbei ein Link zum Wikibeitrag 'Rotverschiebung' http://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung .
Klaus
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