Entfernungsmesung - wie geht das?

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Autor
Entfernungsmesung - wie geht das?

    







BID = 443395

Lucas__

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Beiträge: 22
 

  


Hi Leute
Kann mir jemand erklären, woher ein Gerät zur Entfernungsmessung, beispielsweise eins, dass mit Laser arbeitet, weiß, wie weit die gemssene Distanz ist? Erfährt das Gerät je nach Entfernung eine unterschiedlich starke Spannung oder wie geht das?
Ich interessiere mich deshalb dafür, weil ich mich frage, ob man einen spannungsgesteuerten Filter (VCA) mit einem Gerät zur Entfernungsmessung verbinden könnte, sodass man am Ende sozusagen einen "entfernungsgestuerten" Filter hat.

BID = 443399

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

 

  

Das funktionier per Laufzeitmessung:
Der Laserstrahl flutscht los, ein Timer beginnt, die Zeit zu zählen. Der Laserstrahl kommt auf ein Objekt und wird reflektiert, bis er schließlich auf einen Sensor fällt, der dann den Timer stoppt. Die Zeit muss dann noch durch 2 dividiert werden.

Das klingt einfach, ist aber sehr kompliziert, da Licht eine recht hohe Geschwindigkeit hat

_________________

BID = 443403

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Es geht sogar noch komplizierter/genauer:
Die Entfernung (Laufzeit) ist Frequenzbestimmentes Bauteil eines Oszillators. Das könnte man dann auf ein Switches Capacitor Filter geben, und du hättest was du suchst.

Wozu soll das ganze denn gut sein ?

BID = 443411

Her Masters Voice

Inventar


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Beiträge: 5308
Wohnort: irgendwo südlich von Berlin

nur so am Rande:
ein VCA ist kein spannungsgesteuerter Filter sondern ein spannungsgesteuerter Verstärker.

_________________
Tschüüüüüüüs

Her Masters Voice
aka
Frank

***********************************
Der optimale Arbeitspunkt stellt sich bei minimaler Rauchentwicklung ein...
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BID = 443424

Lucas__

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Beiträge: 22

Hi danke für die Antworten

Zitat :
nur so am Rande:
ein VCA ist kein spannungsgesteuerter Filter sondern ein spannungsgesteuerter Verstärker.
Stimmt da hab ich mich vertan


Zitat :
Das funktionier per Laufzeitmessung:
Der Laserstrahl flutscht los, ein Timer beginnt, die Zeit zu zählen. Der Laserstrahl kommt auf ein Objekt und wird reflektiert, bis er schließlich auf einen Sensor fällt, der dann den Timer stoppt. Die Zeit muss dann noch durch 2 dividiert werden.

Ja im Prinzip war mir schon klar, das das mit laufzeitmessung geht. Ich frage mich aber ob man nicht irgendwie einen VCF steuern kann, der je nach Entfernung eine andere Grenzfrequenz hat. In dem Entfernungsmesser wird doch bestimmt irgendwann mal die Zeitinfotmation in eine Spannung gewandelt oder nicht?
Oder gibt es vielleicht andere Techniken zur Entfernungsmessung, die mit Spannungen arbeiten?


Zitat :
Es geht sogar noch komplizierter/genauer:
Die Entfernung (Laufzeit) ist Frequenzbestimmentes Bauteil eines Oszillators. Das könnte man dann auf ein Switches Capacitor Filter geben, und du hättest was du suchst.

Das klingt sehr interessant. Wäre es viel arbeit mir etwas genauer zu erklären, was du genau meinst mit "Die Entfernung ist ein frequenzbestimmendes Bauteil eines Oszilators"?


Zitat :
Wozu soll das ganze denn gut sein ?

ES geht um ein Mikrofon, das je nach Entfernung zur Schallquelle die Grenzfrequenz seines einebauen Filters verändert.

Gruß

Lucas

BID = 443441

psiefke

Schreibmaschine

Beiträge: 2636
ICQ Status  

eine idee meinerseits: meld dich mal auf www.pa-forum.de an und versuche herauszufinden, welche lösungen es in der realität für dein problem gibt...

_________________
phil

PS:

Ein Millimeter ist so klein, daß tausend übereinandergestapelt nur einen Meter hoch wären.

BID = 443446

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
Lucas__ hat am 15 Jul 2007 21:35 geschrieben :

Das klingt sehr interessant. Wäre es viel arbeit mir etwas genauer zu erklären, was du genau meinst mit "Die Entfernung ist ein frequenzbestimmendes Bauteil eines Oszilators"?

Der Laserstrahl benötigt eine bestimmte Zeit für die Strecke hin und zurück. Die Schaltung sendet jedesmal wenn sie einen Impuls empfängt, den nächsten aus. Die Frequenz dieser Impulse ist also abhängig von der Laufzeit des Lichts plus der Laufzeit der Elektronik (verstärken des Impulses, aussenden des neuen Impulses). Das ist die einfachste Version.
Es gibt noch andere Variationen davon, dass eine bestimmte Frequenz erzeugt wird, und die empfangenen Impulse mit der Frequenz gemischt werden. Die Frequenz wird nun solange verstimmt, bis diese mit den empfangenen Impulsen übereinstimmt. Für sehr kleine Änderungen kann man auch die Interferenz vom gesendeten und empfangenen Licht ausnutzen. Es gibt da sehr viele Möglichkeiten, allerdings sind alle ziemlich aufwendig und ohne teures Messequipment kaum machbar.


Zitat :


Zitat :
Wozu soll das ganze denn gut sein ?

ES geht um ein Mikrofon, das je nach Entfernung zur Schallquelle die Grenzfrequenz seines einebauen Filters verändert.

Das erklärt aber immer noch nicht, wozu das ganze dienen soll. Erklär doch mal genauer welchen Zweck das ganze hat, um welche Entfernung es überhaupt geht usw. Es gibt bestimmt eine einfache Lösung für das ganze.

BID = 443482

faustian.spirit

Schreibmaschine



Beiträge: 1388
Wohnort: Dortmund

Einfachste praktische Schaltung wäre wohl: Laser möglichst hochfrequent moduliert senden und empfangen, und beides auf einen Phasenkomparator schicken.

Oder wirklich einen Oszillatorkreis aufbauen und einen Frequenzzähler daran hängen.

BID = 443488

Lucas__

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Beiträge: 22

Hi


Zitat :
Die Schaltung sendet jedesmal wenn sie einen Impuls empfängt, den nächsten aus.

Vielen Dank für diese prpräzise Erklärung Das bedeutet also, dass die Frequenz umso tiefer ist, je weiter die Entfernung ist?


Zitat :
Das könnte man dann auf ein Switches Capacitor Filter geben, und du hättest was du suchst.

Kannst du mir auch noch sagen, was dieser Switches Capacitor Filter ist?


Zitat :
Das erklärt aber immer noch nicht, wozu das ganze dienen soll. Erklär doch mal genauer welchen Zweck das ganze hat, um welche Entfernung es überhaupt geht usw. Es gibt bestimmt eine einfache Lösung für das ganze.


Bestimmte Mikrofone, (die mit einem Druckgradientenempfänger) weisen eine Bassanhebung auf, wenn der Sänger nah vor dem Mikrofon steht. Dieses Problem ist als Nahbesprechungseffekt bekannt.
Es gibt zur Zeit Nahbesprechungsmikrofone, die diesem Problem mit einem zuschaltbaren highpassfilter entgegenwirken. Diese Filter haben aber eine feste Eckfrequenz und linearisieren den Frequenzgang nur bei einer bestimmten Entfernung der Schallquelle zum Mikrofon genau. Steht die Schallquelle weiter oder weniger weit weg, wird das Problem nicht vollständig behoben. Wenn man ein Mikrofon bauen könnte, dass die Entfernung zur Schallquelle misst und anhand dieser Information einen highpassflter entsprechen einstellt, d.h. niedrigere Grenzfrequenz bei näherer Besprechung, hätte man immer einen schön linearen Frequenzgang. Am besten müsste es sich dabei um einen shelving-EQ handeln. Ein einfacher Filter sollte es zunächst aber auch tun.

mfg

Lucas

BID = 443494

Lucas__

Neu hier



Beiträge: 22

Ich bins nochmal
ich hab mich jetzt mal versucht mit dem SC-Filter auseinanderzusetzen. Aber ich fürchte ich brauche einen kleinen Denkanstoß um das Prinzip zu verstehen. Also ich weiß, dass ein kondensator über einen Schalter geladen wird und dass dieser Schalter nach dem Ladevorgang umschwenkt, sodass die Kondensatorladung auf einen zweiten Kondensator übergeht. Der erste Kondensator simuliert einen Widerstand, der umso größer ist, je niedriger die Frequenz ist, mit der er ge- und entladen wird. Die Spannung, die den Kondensator lädt, ist doch die Wechselspannung, aus der tiefe Frequenzen rausgefiltert werden sollen oder?
Wie dieser simulierte Widerstand zustande kommt, ist mir ein Rätsel, kann mir das einer grob erklären?
Ich habe mal ein Bild hochgeladen, wo die Schaltung eines RC-Gliedes und eine SC-FIlters drauf ist. Da ist auch ein bauelement drauf, dass ich nicht kenne. Dieses Teil, wo OP drin steht. Die RC_glieder, mit denen ich mich bisher beschäftigt habe, hatten sowas gar nicht. Ist das ein wichtiges bauelement, ohne das das ganze nicht funktioniert oder kann man da zumindest theoretisch auch im SC-Filter drauf verzichten?

mfg

Lucas




[ Diese Nachricht wurde geändert von: Lucas__ am 16 Jul 2007 11:37 ]

BID = 443525

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo,
nach Impuls-Echo arbeitet man möglicherweise
wenn es in die Kilometer geht, wie bei Radar.
Bei kürzeren Abständen arbeitet man so, wie es
"faustian spirit" schrieb. Man moduliert aber mit mehreren
Frequenzen, um die Mehrdeutigkeiten der Interferenzen
zu heben.
Seit ca 1970 gibt es das z. B. beim Zeiss Tachymeter,
das Ding, was bei Olympia in München die Weiten maß,
und das man heute noch (äußerlich) fast unverändert auf
Baustellen sieht.
Zum Mikrofon:
da kommt Echo wohl noch weniger in Frage, das bleibt wohl
alles unter einem Meter.
Laser ist auch daneben, was passiert, wenn der Sänger
"von der Seite" herantritt?
Die geeignete Messung könnte mit Ultraschall gehen.
Bei Schallgeschwindigkeit geht dann auch Impuls-Echo
mit vertretbarem Aufwand.
Wenn ich mich richtig erinnere, gab es Meßgeräte für den
Bau auf Ultrschallbasis vor 10 bis 20 Jahren, ob es die
heute noch gibt?
Gruß
Georg

BID = 443535

Lucas__

Neu hier



Beiträge: 22

Ok also bräuchte man ein Messgerät, dass mit Ultraschallimpulsen arbeitet. Ich frage mich jetzt, was aus so einem Gerät rauskommt. Benedikt hat geschrieben, dass die Entfernung ein frequenzbestimmendes Bauteil eines Oszilators ist. bedeutet das, dass man am Oszilator eine Wechselspannung abgreifen kann? Irgendwas muss aus so einem Gerät ja rauskommen.

Wie es aussieht will ich mal versuchen so ein Mikrofon zu bauen. OS wie ich das zur Zeit sehe, brauche ich dafür ein Mikrofon, ein Entfernungsmessgerät, dass mit ultraschallimpulsen arbeitet und einen SC-Filter. Vorausgesetzt man kann irgendwie das was aus dem Oszilator des Entfernungsmessers rauskommt auf den Schalter des SC-Filters legen. Könnt ihr mir sagen, ob as so klappen könnte und was die ganzen Dinger ungefähr kosten würden (in der billigsten Variante)?

mfg

Lucas

BID = 443539

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
Lucas__ hat am 16 Jul 2007 15:24 geschrieben :

Ok also bräuchte man ein Messgerät, dass mit Ultraschallimpulsen arbeitet. Ich frage mich jetzt, was aus so einem Gerät rauskommt.

Bei den meisten wird nur ein Display dran sein, dass den Wert anzeigt.
Die ganz einfachen geben nur ein Signal ab: Objekt da oder nicht.
Vermutlich musst du die Messschaltung selbst bauen, um das passende Ausgangssignal zu erreichen.
Bei Ultraschall würde das mit der Frequenz am Ausgang auch funktionieren, aber diese wäre zu niedrig für ein SC Filter.
Wenn ich sowas machen müsste, würde ich das mit einem Mikrocontroller lösen, der die Entfernung misst, daraus die gewünschte Grenzfrequenz berechnet und diesen Wert dann als Frequenz an das SC Filter ausgibt.

BID = 443545

Lucas__

Neu hier



Beiträge: 22


Zitat :
Bei Ultraschall würde das mit der Frequenz am Ausgang auch funktionieren, aber diese wäre zu niedrig für ein SC Filter.

Wieso wäre die denn zu neidrig für einen CS-Filter? Was für eine Frequenz würde das Teil ausgeben und was für eine Frequenz benötigt ein CS-Filter?


Zitat :
Wenn ich sowas machen müsste, würde ich das mit einem Mikrocontroller lösen, der die Entfernung misst, daraus die gewünschte Grenzfrequenz berechnet und diesen Wert dann als Frequenz an das SC Filter ausgibt.

Ok so langsam kommen wir glaube ich in Bereiche der E-Technik, von denen ich einfach absolut nichts verstehe. Was macht denn so ein Microcontroller? Kann man den einfach kaufen?

mfg
Lucas

BID = 443547

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
Lucas__ hat am 16 Jul 2007 15:55 geschrieben :

Was für eine Frequenz würde das Teil ausgeben und was für eine Frequenz benötigt ein CS-Filter?

Kann man ja leicht ausrechnen: Schall macht etwa 330m/s, bei 1m wären das also 6ms Laufzeit hin und zurück, also 166Hz.
Ein Switched Capacitor Filter muss um einiges schneller laufen als die höchste vorkommende Frequenz im Signal, übliche Werte sind Faktor 8 bis 32x schneller. Die Frequenz muss also irgendwo im 100kHz Bereich liegen.


Zitat :
Was macht denn so ein Microcontroller? Kann man den einfach kaufen?

Er macht das was du ihm sagst (in Form von Software.)



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