Laserschranke (Geheimagenten-Hindernisschach aus The Big Bang Theory)

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Autor
Laserschranke (Geheimagenten-Hindernisschach aus The Big Bang Theory)

    











BID = 673366

LenniZeppelin

Gerade angekommen


Beiträge: 8
 

  


Hallo!

Vielleicht kennt der ein oder andere von euch die Serie The Big Bang Theory. Darin geht es um nerdige Physiker die allerhand lustig Sachen machen. So z.B. Geheimagenten-Hindernisschach: http://www.youtube.com/watch?v=AFol-Aiz8MQ

Genauso ein Geheimagenten-Hindernisschach würde ich gern nachbauen. Ich hatte dazu folgende Idee:
Der Strahl eines Laserpointers wird über verschiedene Spiegel an eine kleine Schaltung mit einer Photodiode geleitet. Diese Schaltung ist an einen PC angeschlossen, der dann auswertet ob der Laserstrahl zur Schaltung ankommt, oder nicht. Wird der Strahl unterbrochen gibt das auf dem Computer laufende Programm ein Signal aus.
Kann das prinzipiell funktionieren? Kennt sich hier jemand zufällig mit Lasern aus? Welche Leistung sollte der Laserpointer haben? Mir wärs recht wenn 1mW genügen täten, da somit die Gefahr für die Augen nicht sonderlich groß wäre. Ansonsten müsste man eben Schutzeinrichtungen einbauen. Z.b. könnte man die Stromversorgung des Lasers an die Fotodiode koppeln, sprich der Laser bekommt nur Strom, wenn er auch an der Fotodiode ankommt. Meint ihr, dass man auf diese Weise auch einen 5mW Laser ohne Gefahr für die Augen benutzen könnte? Außerdem habe ich gehört, dass es sehr nützlich ist den Laserstrahl zu modulieren. Ob das wegen der Gefahr für die Augen was bringt, weiß ich nicht, aber die Photodiode ist dann nicht so empfindlich auf andere Lichtquellen.

So, das wär erst mal prinzipiell meine Idee. Zum genauen Aufbau der Schaltung und anderen Details hab ich mir noch keine Gedanken gemacht. Zu erst würde ich gerne wissen, ob meine Idee überhaupt realisierbar ist.


Vielen Dank schon mal und viele Grüße





BID = 673372

DonComi

Moderator



Beiträge: 8546
Wohnort: Bremen

Ja, ist möglich, nein, man braucht keinen Computer dafür und ja, man könnte ihn mit einer festen Frequenz modulieren, um Fremdlichteinfluss auszuschalten, ist aber nicht unbedingt nötig und nein, 1mW reichen locker aus.

Verstehen tu ichs trotzdem nicht, was soll daran lustig sein?

_________________
„deshalb mag ich Binärtechnik. Da gibt es nur drei Zustände: High, Low und Kaputt.“ (Wau Holland)

 

  





BID = 673374

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo,
was hat diese Laser-Sperre mit Schach zu tun?
So was geistert schon seit Jahrzehnten durchs
Kino, z. B. Rififi oder Topkapi.
Ansonsten:
Geht grundsätzlich, aber nicht mit einem Pointer,
wenn die Strahllänge mehr als einige Meter ist.
Außerdem dürfte der "Nebel" den Strahl gehörig
dämpfen.
Selbstverständlich macht man so was mit moduliertem
Strahl.
Was willst du mit dem PC dabei? Das ist eine
etwas kindliche Vorstellung.
Ausgangs des Photodetektors reicht eine Tröte.
Wie weit reicht deine Ahnung von Elektronik,
bzw die praktische Seite bei dir?
Georg


_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 673393

LenniZeppelin

Gerade angekommen


Beiträge: 8

Danke für die Antworten.
Das mit dem Computer will ich 1. weils mich einfach interessiert (softwaremäßig) zu realisieren, und 2. um einen beliebigen Sound abspielen zu können. Außerdem hab ich auch daran gedacht, ob man die Modulation evtl per Computer erzeugen lassen könnte. Ich dachte nicht, dass euch das mit dem Computer so irritiert, ansonsten hätt ichs natürlich nicht erwähnt, da es ja eigentlich darum auch gar nicht geht.

Zum Thema Modulieren: "selbstverständlich" oder doch "nicht unbedingt"?

Die Strahllänge sollte schon insgesamt etwa 15m betragen. Meint ihr das kann mit einem Laserpointer funktionieren, oder wird der Strahl nach jedem Spiegeln einfach zu stark abgeschwächt? Sind spezielle Spiegel notwendig, oder können handelübliche verwendet werden?


Meine Ahnung von Elektronik ist nicht allzu groß, aber ich habe grundsätzlich ein gutes technisches Verständnis. Handwerklich sollten sich keine großen Probleme ergeben. Ich kann löten, bohren, drehen, usw.
Mit Schach hat das ganze eigentlich nichts zu tun. Ich wollte nur den "Was willst du damit?"-Fragen zuvorkommen und hab deswegen den Link zur Serie als Aufhänger gepostet. Aber das soll nun hier hoffentlich nicht weiter stören.



BID = 673466

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Die Strahllänge sollte schon insgesamt etwa 15m betragen. Meint ihr das kann mit einem Laserpointer funktionieren,
Kein Problem.
Wenn du den Laser mit etwa 38kHz modulierst, kannst du anstelle der Fotodiode auch ein billiges aber hochempfindliches Empfänger-IC für IR-Fernsteuerungen verwenden und wahrscheinlich einen Kilometer oder sogar mehr überbrücken.
Weil diese ICs durch einen Filter vor sichtbarem Licht geschützt sind, müsstest du aber einen IR-Laser verwenden.
Das hätte auch den Vorteil, dass der Strahl durch Nebel nicht sichtbar gemacht werden kann, und dass so nebenher er durch Luftverschmutzung auch weniger gedämpft wird.

Die eigentliche Schwierigkeit wird es sein die kleinen Spiegel zu justieren!

P.S.:
Auch bei der Primitivvariante mit simpler Fotodiode oder Fototransistor kann man eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Umgebungslicht erreichen, indem man das Teil einfach in ein schwarzes Röhrchen steckt.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 26 Feb 2010  2:00 ]

BID = 673477

DonComi

Moderator



Beiträge: 8546
Wohnort: Bremen

'Nabend perl,


Zitat :
Das hätte auch den Vorteil, dass der Strahl durch Nebel nicht sichtbar gemacht werden kann
Genau darum geht es aber. Also fällt IR weg.

Die Idee ansich ist gut, da die IR-Empfänger bereits alles integriert haben, inkl. Demodulator.

_________________
„deshalb mag ich Binärtechnik. Da gibt es nur drei Zustände: High, Low und Kaputt.“ (Wau Holland)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am 26 Feb 2010  3:01 ]

BID = 673510

LenniZeppelin

Gerade angekommen


Beiträge: 8

Ja, genau, die Laserstrahlen sollen sichtbar gemacht werden können. Deswegen würde ich auch gerne einen grünen Laserpointer verwenden, da dessen Strahl auf Grund der Rayleigh-Streuung in Luft am besten sichtbar ist, bzw durch Spray sichtbar gemacht werden kann.
Könnte man den IR-Empfänger-IC auch so modifizieren, dass er auf grünes (Laser-)Licht der Wellenlänge 490–575 nm reagiert, oder wäre es viel zu viel aufwand? Das mit den schwarzen Röhrchen klingt gut. Das würde eigentlich auch eine Modulation überflüssig machen, oder?

Weil du gerade sagst, dass man Kilometer damit überbrücken kann. Denkst du man könnte so auch Daten senden? Also z.B. ein Computer Netzwerk über Laser aufbauen, oder wäre die Übertragungsrate unbefriedigend? Aber das nur mal so nebenbei.

Die kleinen Spiegel würde ich an Stative befestigen. Die Spiegel an sich möchte ich über Kugelgelenke befestigen, so wie bei den Außenspiegel alter Autos. Ich denke die Spiegel können auf diese Weise relativ leicht ausgerichtet werden.

Nochmal zur Sicherheit für die Augen: Denkt ihr bei einem 1mW Laser sind keine zusätzlichen Vorkehrungen nötig? Oder sollte ich auf jeden Fall die Stromversorgung für den Laser an das Empfangsgerät koppeln, so dass dieser sofort abschaltet, wenn etwas (z.B. ein Auge) in den Strahl kommt. Löst so eine Fotodiode überhaupt schnell genug aus um eine Schädigung des Auges zu verhindern? (Obwohl man natürlich auch bedenken muss, dass man ja auch zuerst mit dem Kopf den Strahl berührt und ihn somit deaktiviert, bevor man überhaupt die Chance hat ihn ins Auge zu bekommen)

BID = 673518

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Deswegen würde ich auch gerne einen grünen Laserpointer verwenden, da dessen Strahl auf Grund der Rayleigh-Streuung in Luft am besten sichtbar ist, bzw durch Spray sichtbar gemacht werden kann.
Das vergiß mal besser.
In dem Video wurden - wahrscheinlich sogar mehrere - grüne Laser mit Leistungen von bestimmt 1W oder mehr verwendet und selbst mit dieser Leistung siehst du in erleuchteten Räumen von Raleigh nichts.
Außerdem ist natürlich schwachsinnig eine "verborgene" Lichtschranke so zu bauen, dass sie jeder Dorftrottel mit einem Stück Plastikfolie umgehen kann.


Zitat :
Das mit den schwarzen Röhrchen klingt gut. Das würde eigentlich auch eine Modulation überflüssig machen, oder?
Jein.
Zum Einen muß man dann natürlich auch den Empfänger genau justieren, was im realem Leben, z.B. bei der Fernbedienung eines Fernsehers, oft nicht möglich ist, und zum Anderen rauschen Verstärker bei sehr niedrigen Frequenzen viel mehr als oberhalb von einigen kHz.


Zitat :
Könnte man den IR-Empfänger-IC auch so modifizieren, dass er auf grünes (Laser-)Licht der Wellenlänge 490–575 nm reagiert, oder wäre es viel zu viel aufwand?
Das wird schwer, sofern du nicht einen ganz kurzen Draht zu einem Hersteller hast.
Das IC (Photodiode und Verstärker sind auf einen einzigen Chip integriert) ist nämlich einfach in schwarzen Kunststoff eingegossen, den man kaum entfernen kann, ohne dabei das Innenleben zu zerstören.
Vor sehr langer Zeit (ca 20 Jahre) gab es auch mal ICs, die nur die Signalaufbereitung enthielten, und die man deshalb mit einer beliebigen Fotodiode betreiben konnte. Ich vermute aber, dass die vom Markt verschwunden sind. Vielleicht bekommst du von einem freundlichen Fernsehtechniker noch so etwas.
Du solltest aber berücksichtigen, dass auch ungefilterte Fotodioden für IR-Licht erheblich empfindlicher sind als für sichtbares.

Natürlich kann man mit einem Laser auch Daten übertragen und das geht auch mit sehr hohen Bandbreiten von etlichen GHz.
Allerdings ist das nicht unbedingt das Feld auf dem sich ein blutiger Anfänger versuchen sollte, und ein DPSS-Laser ist auch nur wenig geeignet.
Bei moderaten Modulationsfrequenzen hat unser Mitglied laser-tv einige Erfahrung auf diesem Gebiet und du solltest dich direkt an ihn wenden.


Zitat :
Ich denke die Spiegel können auf diese Weise relativ leicht ausgerichtet werden.
Du wirst dich wundern.



Zitat :
Denkt ihr bei einem 1mW Laser sind keine zusätzlichen Vorkehrungen nötig?
Kraft Gesetz, bei sichtbarerer Laserstrahlung: Ja.
Zeitlich reicht dabei auch der so genannte Lidschlußreflex des Auges aus.
Allerdings ist Laser nicht gleich Laser.
Grüne Laserpointer sind etwas komplizierter aufgebaut als rote oder blaue.
Zunächst wird da ein Yttrium-dotierter Laserkristall, der bei etwa 1064nm Laserstrahlung emittiert, mit einem 808nm Halbleiterlaser gepumpt.
Die 1064nm Strahlung wird dann in einem optisch nichtlinearen Kristall, der unter einem ganz bestimmten Winkel geschliffen und auf den Y-Vanadatkristall aufgeklebt ist, auf 532nm frequenzverdoppelt.

Dabei sind ziemlich hohe Leistungen im Spiel: Der 808nm Diodenlaser hat eine Ausgangsleistung von 100..200mW und die Leistung des Y:Lasers ist nicht viel geringer.
Die 808nm Pumpstrahlung ist gerade noch sichtbar, und ich habe sie schon unter einem kleinen Winkel zum grünen Hauptstrahl aus einem Laserpointer austreten sehen.
Die 1064nm Strahlung ist völlig unsichtbar, aber es ist anzunehmen, dass auch davon einiges "danebengeht".
Leider habe ich bisher keine Zahlen über die Leistungen dieser störenden Abstrahlungen gesehen und bin auch selbst noch nicht dazu gekommen da mal etwas zu messen.
Bis zum Beweis des Gegenteils sollte man deshalb aber grüne Laserpointer als recht gefährlich für die Augen ansehen.


BID = 673521

LenniZeppelin

Gerade angekommen


Beiträge: 8

Die Laser im Video sind wohl einfache Seile, die dann per CGI zu Lasern gemacht wurden. Wenn man genau hin sieht, sieht man die "Laserstrahlen" auch etwas schwingen.

Danke schon mal für alle Antworten und Tipps. Werd jetzt einfach mal etwas rumexperimentieren. Wenns nix wird machts auch nix, dazulernen tut man ja trotzdem. Und ja, ich werd gut auf meine Augen aufpassen.


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