Lichtschranke zur Zeitmessung

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Autor
Lichtschranke zur Zeitmessung

    







BID = 740563

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
 

  



Zitat :
Weil perl das geschrieben hat. Und perl hat immer recht
Nein, sondern weil ich den Grund bereits hier genannt hatte: https://forum.electronicwerkstatt.d.....sehen
Auch IR-LEDs eigen sich hervorragend als Photodioden. Hauptsache das Licht der Lichtquelle ist kurzwelliger. Den Grund dafür hatte Peda ja schon genannt.

Wenn man genau messen will, nimmt man als Lichtquelle einen Laser und fokussiert ihn so, dass das Geschoss durch die Strahltaille fliegt.
Bei einem Durchmesser des Lichtstrahls von z.B. 0,1mm und einer Geschossgeschwindigkeit von 800m/s dauert der Anstieg bzw. Abfall des Signals dann nur 125ns, aber das ist natürlich weit außerhalb der Meßmöglichkeiten mit der Soundkarte.

BID = 740569

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

 

  

Ok, danke für die Info. Dann werde ich mal mein Glück mit roten LEDs versuchen.

BID = 763459

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

Hi,
ich reaktiviere den Thread mal, da es noch um das gleiche Projekt (Geschwindigkeitsmessung von Softairkugeln) geht. Ich muss zugeben, ich hatte bisher so viel zu tun, dass ich mit dem Ausleseprogramm nicht weiter kam, welches die Grundlage für die Messapparatur ist.

Aber mir kam eine neue Idee, welche nur AA Batterien benötigt und damit viel kompakter und mobiler ist. Diese hängt momentan nur an meinem Wissen über den Elektronikmarkt^^. Man kann ja auch über die Entladung eines Kondensators die Zeit messen. Wenn man diesen klein genug auslegt, reicht eventuell sogar eine einzelne Lichtschranke, deren Unterbrechungszeit als Entladezeit genutzt wird.

[EDIT] Achtung! Im ersten Schaltplan habe ich die Schaltinvertierung der Lichtschranke falsch gemacht (auch schon müde ). Bitte den zweiten Anhang betrachten, bekomme den ersten gerade nicht mehr gelöscht, sorry für die Verwirrung.[/EDIT]

Nun weiß ich aber drei Dinge nicht. Erstens, was für Kondensatorgrößen für Elektronik sind denn üblich? Tu mir da schwer mit dem Nachschauen, da die Kondensatoren bei Web-Shops in alle möglichen Bauarten unterteilt sind und ich nicht weiß, unter welcher Bauart ich nachschauen soll. Daraus resultierend weiß ich auch nicht, ob und wie große Widerstände ich auf der Empfängerseite nehmen soll. Bzw. da wäre nach Klärung der ungefähren Ohmzahl auch die Frage, was handelsüblich ist.

Zweitens, im oberen Schaltplan habe ich ja einen Transistor eingezeichnet, welcher auf eine Steuerspannung von 1,5 V reagieren soll [EDIT]Bzw. besser schon wesentlich früher durchschaltet. Es wird schwierig die Kugeln exakt mittig zu treffen, wenn das später nicht exakt funktioniert stimmt ja die Durchlaufzeit nicht mehr, da nicht der Äquator der Kugeln den Strahl passiert.[/EDIT]. Gibt es so etwas? Oder was gibt es und welchen handelsüblichen Widerstand muss ich davor setzen?

Und drittens ist der wichtigste Punkt. Ich habe mal bei Conrad nach Voltmetern/Spannungsmessern usw. gesucht, aber nur digitale Geräte bekommen. (Ich weiß, heutzutage ist alles digital ) Einen digitalen Spannungswert müsste man aber erst anhand einer Tabelle in eine Geschwindigkeit bzw. eine Joulezahl umrechnen. Deshalb wäre mir eine analoge Anzeige lieber, bei der ich die Skala einfach entsprechend anpassen könnte. Gibt es eine Möglichkeit an so etwas heran zu kommen?

PS: Der Widerstand vor der LED stimmt so, oder?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Kabelknäuel am  2 Mai 2011  0:25 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Kabelknäuel am  2 Mai 2011  0:29 ]

BID = 763465

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

Noch zum letzten Beitrag. Das mit dem früher durchschaltendem Transistor bitte vergessen.

BID = 763469

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681

Hoi,

Die Geschwindigkeit von Kugeln wirst Du mit der Schaltung nach viel Feintuning allenfalls sehr grob abschätzen können, allein schon, weil die "Lichtblockage" des Fototransistors viel zu sehr schwanken wird, wie Du schon vermutet hast.


Gruß, Bartho

BID = 763640

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

Ich will den Transistor und die LED in enge Röhren legen, damit die Schranke räumlich begrenzt wird. Die Messröhre will ich dann soweit verengen, dass die Kugeln nur noch max. 1mm in jede Richtung Spiel haben. Mit drei oder fünf Messungen müsste dann hoffentlich ein guter Mittelwert herauskommmen.

Ich hatte eine Idee für das Voltmeter, hab aber keine Ahnung, ob das funktioniert. Eine Leitung am Kondensator, an der erst ein winziger und dann immer größer werdende bzw. einfach nur weitere Widerstände hängen. Nach jedem Widerstand ist eine Abzweigung zu einem Transistor. Alle Transistorren werden von der gleichen Stromquelle versorgt und auf der der Stromquelle abgewandten Seite führt eine Leitung wieder zu ihrer Steuerleitung, so, dass sie sich, wenn sie einmal durchschalten durch ihren eigenen durchgeschalteten Stromfluss offen halten. Jeder Transistor versorgt dann eine andere LED.
Vorausgesetzt das würde funktionieren, müsste die winzige Reststrommenge auf dem kleinen Kondensator je nach Stärke verschieden viele Transistoren durchschalten, bevor die Widerstände zu hoch werden. An einer Skala würden dann die LEDs leuchten.
Weiß jemand geeignete Bauteile für die in meiner Skizze noch fehlenden? Und würde meine LED-Anzeige so funktionieren oder könnte man das zumindest anders umsetzen?

BID = 763641

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681


Zitat :
Und würde meine LED-Anzeige so funktionieren oder könnte man das zumindest anders umsetzen?

1.) Eher nicht.
2.) OpAmp als Impedanzwandler und dahinter einen LM3914: http://www.national.com/mpf/LM/LM3914.html

Wie möchtest Du eigentlich die Ausgabe Deines neu ersonnenen Aufbaus auf m/s kalibrieren?


Gruß, Bartho

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Bartholomew am  3 Mai 2011  1:40 ]

BID = 763796

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

Die Ausgabe soll möglichst in Joule erfolgen. Einfach ausrechnen bei welchem Wert wieviel Joule zu Gange waren, bzw. noch eine Testmessung bei bekannter Stärke um die Skala eventuell anzupassen.

Was ist OpAmp? Die Signalversätrkung ist eine gute Idee, die kam mir heute auch. Der LM3914 braucht eine Stromversorgung mit 6,8 - 18V. Mit AA Batterien ist das eher unpraktisch.

Würde meine einfache LED-Schaltung denn nach einer Signalverstärkung funktionieren?

BID = 763843

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Der LM3914 braucht eine Stromversorgung mit 6,8 - 18V. Mit AA Batterien ist das eher unpraktisch.
Du hast völlig Recht.
Wenn du gerne Fehler suchst, dann verwende ein Schaltnetzteil.

BID = 763986

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

Sorry aber ich versteh gerade nicht, für was ich wo ein Schaltnetzteil benutzen soll/kann.

Angenommen ich will ein LM3914 verbauen. Würden dann fünf in Reihe geschaltete AA Batterien mit je 1,5 V reichen? (Wär halt dann ein ganz schöner Batterieklotz^^)
Und was ich mich auch Frage, selbst wenn man die Restspannung auf dem Kondensator verstärkt, fließt ja nur einen Sekundenbruchteil ein Strom, bevor der kleine Kondensator entladen ist. Das bedeutet die LEDs am LM3914 würden doch auch maximal aufblitzen, oder? Wie kann man denn den Spannungswert in irgendeiner Form erhalten?

BID = 763988

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681

Erhalten ginge per Speicherung des Momentanwertes in einem Microcontroller.
Den Spannungsverlust hinauszögern - das geht mit einem Impedanzwandler
http://de.wikipedia.org/wiki/Operat.....ndler

Zitat :
Seine Ausgangsspannung entspricht bei normaler Funktion genau der Eingangsspannung, wovon sich auch der Name Spannungsfolger ableitet: Die Ausgangsspannung folgt direkt der Eingangsspannung.

Da der Eingangswiderstand des positiven Eingangs sehr groß und im Vergleich dazu der Ausgangswiderstand sehr klein ist, daher auch die Bezeichnung Impedanzwandler, kann diese Schaltung ideal als Puffer zwischen einer hochohmigen Spannungsquelle und einer nachfolgenden niederohmigen Last eingesetzt werden. Damit wird die hochohmige Spannungsquelle am Eingang minimal belastet und in der Spannungshöhe kaum verfälscht.

BID = 764103

Kabelknäuel

Neu hier



Beiträge: 31
Wohnort: Rosbach vor der Höhe

Aber auch bei einem Impedanzwandler dürfte die winzige Spannung am Kondensator doch schneller abfließen, als man etwas vernünftig erkennen könnte, oder?
Bisher konnte mir ja noch niemand sagen, welche Art von Kondensator ich für einen solchen Zweck verwenden sollte und deshalb weiß ich auch noch nicht, welche Größen zur Auswahl stehen. Aber wenn die Entladung nur während der Lichtschrankenunterbrechung stattfindet, dann muss es ja ein kleiner Kondensator sein, damit er sich ausreichend schnell entläd.

Ich überlege mal, ob ich meine Schaltungsidee ohne LM3914 so umstrukturiert bekomme, dass sie nach einer Verstärkung funktioniert und die Anzeige beliebig lange beibehält, selbst wenn der Kondensator entladen ist.

Aber gibt es denn Unterschiede zwischen den verschiedenen Kondensatorbautypen oder ist es egal welchen ich verwende, solange die Kapazität stimmt?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Kabelknäuel am  5 Mai 2011 18:12 ]

BID = 764136

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681


Zitat :
Aber gibt es denn Unterschiede zwischen den verschiedenen Kondensatorbautypen


Ja, die gibt es. Wikipedia bietet einen kleinen Einblick in die Materie:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)

Es gibt OpAmps, die einen sehr hohen Eingangswiderstand haben. Wenn man die an einen dicken Elko hängt, sollte die Anzeige langsam genug absinken.


Zitat :
dann muss es ja ein kleiner Kondensator sein, damit er sich ausreichend schnell entläd.

Dann mach halt den Entladewiderstand kleiner.


Gruß, Bartho

P.S.:
Ich persönlich rechne damit, dass Du nach etwa 10-20 Experimentierstunden erkennst, dass Dir die Genauigkeit des Aufbaus nicht ausreicht. Aber dennoch wünsche ich viel Spaß


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