Ich stelle gerade Überlegungen zu einem Aufbau an. Ich denke, dass es in der Theorie durchaus klappen sollte. Die Praxis ist natürlich, wie immer, eine andere Geschichte. Daher wende ich mich an euch. Im Prinzip handelt es sich um eine Metalstange, welche "oben" ein entsprechendes Profil aufweist, sodass sich darin eine Kugel bewegen kann (siehe Bild). Dabei dachte ich an eine Metallkugel, sodass diese Licht "gut" reflektieren kann. Die Kugel kann sich im Prinzip nur entlang dieser Stange bewegen. Am linken und rechten Ende befindet sich dann jeweils eine Anordnung aus einem Laser und einer "Empfangseinheit". Damit, so stelle ich mir das jedenfalls vor, messe ich den Abstand zur Kugel, sowie über den Dopplereffekt die Geschwindigkeit. Die "Stange" ist in der Mitte an einem Schrittmotor befestigt, und kann somit in der Neigung beeinflusst werden. Nun würde ich das Ganze gerne mittels eines Mikrocontrollers steuern bzw. regeln, um nach einem Ausschlag die Kugel wieder in die Mitte bewegen zu können. Leider fehlt mir hier die Praxiserfahrung. Dazu soll das Projekt ja in erster Linie dienen. Inwiefern ist der Aufbau realistisch? Mit den Stichwörtern "Mikrocontroller" und "Dopplereffekt" konnte ich leider nicht allzuviel finden. Überhaupt scheint der "Dopplereffekt" hier im Forum nicht allzuoft verwendet worden zu sein. Auch konnte ich keine Lichtschranken finden, welche so aufgebaut sind, wie ich mir das vorstelle. Der "Reflektor" ist in meinem Fall ja die Metall-Kugel. Über eure Meinungen/Erfahrungen/Kritik würde ich mich natürlich äußert freuen!
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Dopplereffekt schrieb: > Am linken und rechten Ende befindet sich dann jeweils eine Anordnung aus > einem Laser und einer "Empfangseinheit". Damit, so stelle ich mir das > jedenfalls vor, messe ich den Abstand zur Kugel, sowie über den > Dopplereffekt die Geschwindigkeit. Dann überleg dir erstmal dein "Empfangseinheit" und rechne aus, was für Geschwindigkeiten du damit vernünftig messen kannst. Nur soviel vorweg: Eine Gewehrkugel aus einem Hochgeschwindigkeitsgewehr ist dagegen ein stehendes Objekt.
Optiker schrieb: > Dann überleg dir erstmal dein "Empfangseinheit" und rechne aus, was für > Geschwindigkeiten du damit vernünftig messen kannst. Nur soviel vorweg: > Eine Gewehrkugel aus einem Hochgeschwindigkeitsgewehr ist dagegen ein > stehendes Objekt. Hier jetzt ein konstruktiver Hinweis: Den Dopplereffekt zur Geschwindigkeitsmessung zu verwenden, ist schon ein richtiger Weg. Allerdings nicht mit Licht, sondern mittels Hochfrequenz. Stichwort Radarbewegungssensor.
FlorenzW schrieb: > Besitzt du so einen Laser-Doppler Sensor? Nein. Und eine etwas längere Google-Recherche hat auch nichts zu Tage gebracht. Mitunter deswegen habe ich die Frage gestellt ;). bgt schrieb: > Den Dopplereffekt zur Geschwindigkeitsmessung zu verwenden, ist schon > ein richtiger Weg. Allerdings nicht mit Licht, sondern mittels > Hochfrequenz. Stichwort Radarbewegungssensor. Ok, scheinbar ist Licht wirklich nicht dafür geeignet Geschwindigkeiten in dem Bereich zu messen. Gibt es denn hier schon fertige Sensoren oder ähnliches? Das selber zu "bauen" ist zwar sicherlich eine Herausforderung, aber, ob das dann nachher vernünftig funktioniert, weiß ich nicht.
Ich habe so eine Aufbau auf eine einfachere Weise gemacht : Der Position von den Kugel werd vermessen mit 2 NiCro Draht. Das ganse hat wie eine Poti functioniert, mit den ADC wird dan die Pos. gans genau vermessen (Kugel macht Kurschluss zwischen 2 Drahte). Die Wippe werd gesteuert ueber eine gans normale Modellbauservo. Stichwort hier ist naturlich "PID" Regelung !!
Eine Anwendung aus dem Jahre 1985 : Es war ein Entfernungsmesser einer Kamera. Dort wurde eine IR-LED mit 4MHz moduliert. Gesendet, empfangen und beides gemischt. Also im Prinzip wie die Auswertung des Doppler-Effektes. Nur wurde eben die Phasenverschiebung und nicht die Frequenz betrachtet. Kann man auch mit Laser machen. Die Elektronik war sehr einfach. Keine ICs. Messbereich wahrscheinlich so 20m. Wenn Du also ein Laser (oder eine schnelle IR-Diode) mit 30MHz modulierst und das Signal dann empfängst, wärst Du schon 5x besser. Wellenlänge wäre 10m. 1° Phasenverschiebung also 3cm.
Erst mal: Es geht! Unsere Berufslauscher richten dir 'nen Laser auf dein Toilettenfenster und können dir anschließend die Tonhöhe deiner letzten "Entlüftung" mitteilen. Die werten die Auslenkung deiner Fensterscheibe aus und können somit alles hören was die Scheibe "hört". Ein kleines Problem aber ist auch dabei: Es geht um Auslenkungen im pm Bereich und natürlich auch um die zugehörige Modulation. Wie schon erwähnt: Der gute, alte Herr Doppler hat sich schon damit beschäftigt. Unsere Freunde im Osten haben das Gleiche mit "normalen" Mikrowellen hingekriegt. Auch auf Scheiben und Wände gerichtet. Alles in allem: Der Aufwand ist immens. Licht, wie auch el. Wellen, sind ja bekanntlich recht flott. Für dein Problem gibt es aber, vor allem, wenn du 'ne Metallkugel nutzen willst, eine recht einfache Lösung: Lass deine Kugel auf, in der Rollbahn eingelassenen Widerstandsdraht rollen. Links eine (Leiter)bahn und Rechts eine. Die Kugel stellt eine elektrische Brücke dar und du kannst die Position in Ohm messen. Übrigends: Die Idee ist nicht von mir. Zum spielen mit Reglern aber gut geeignet. 'nen amateur
Dopplereffekt schrieb: > Am linken und rechten Ende befindet sich dann jeweils eine Anordnung aus > einem Laser und einer "Empfangseinheit". Damit, so stelle ich mir das > jedenfalls vor, messe ich den Abstand zur Kugel, sowie über den > Dopplereffekt die Geschwindigkeit. Da du die Kugel nur durch die Neigung beeinflussen kannst, ist die Dynamik ziemlich niedrig. Die maximale Beschleunigung der Kugel ist deutlich < 1g und da die Neigung nur relativ langsam geändert werden kann, ist die Änderung der Beschleunigung (also der Ruck) auch sehr klein. Deshalb ist es für so eine Regelung völlig ausreichen, wenn die Position der Kugel alle paar ms gemessen wird und die Geschwindigkeit durch Ableiten der Position berechnet wird. Eine direkte Geschwindigkeitsmessung mit Doppler-Effekt brauchst du dazu definitiv nicht. Es gibt Laser-Entfernungsmesser, die eine Auflösung von < 1 mm haben und relativ schnell sind; ist aber nicht ganz billig und auch nicht gerade klein. Deshalb würde ich nach einer anderen Methode suchen. Die Idee mit dem Draht-Potentiometer finde ich ganz gut.
Johannes E. schrieb: > Die Idee mit > dem Draht-Potentiometer finde ich ganz gut. Gefällt mir auch ganz gut, wobei ich mich gerade frage wie man einen längeren Draht "gleichmäßig" auf einer entsprechenden Stange montiert. Außerdem stellt sich mir die Frage, wie genau das Ganze in etwa ist, vor allem mit den gängingen 10-bit ADCs der AVRs.
Sebastian S. schrieb: > Unsere Berufslauscher richten dir 'nen Laser auf dein > Toilettenfenster und können dir anschließend die Tonhöhe deiner letzten > "Entlüftung" mitteilen. Dazu benutzen sie aber nicht den Dopplereffekt auf das Laserlicht. Das Licht dient nur als Trägerwelle für eine viel niedrigere Modulationsfrequenz, ähnlich wie bei den Laserentfernungsmessern.
Leute das hat aber allex nix mit Dopplereffekt zu tun. Mal die Analogie zum Schall: Krankenwagen fährt auf dich zu = höherer Ton gehört (scheinbar Wellenlänge kleiner = Frequenz hoch) Krankenwagen fährt von dir weg = tieferer Ton gehört (schienbar Wellenlänger größer = Frequenz runter) Rotes Licht vom Laser: Krankenwagen mit Laser fährt auf dich zu = Rot wird bläulicher (scheinbar kleinere Wellenlänge) Krankenwagen mit Laser fährt von dir weg = Rot wird roter (infraroter, scheinbar größere Wellenlänge) Das willst du ernsthaft messen?
Xavier Lander schrieb: > Das willst du ernsthaft messen? Zumindest ursprünglich. Interessant ist es durchaus, aber scheinbar auch nicht ganz trivial ;). Wird dann wohl doch eher eine Art des variablen Drahtwiderstands.
Der Widerstandsdraht ist Schrott. ist viel zu stark abhaengig vom Kontakt. Speziell wenn die Schiene aus Alu ist. Besser waere kontaktlos, zB kapazitiv oder induktiv.
Der TO will also gesendetes Licht mit dem reflektierten Licht mischen und dann ein Mischprodukt mit einer Frequenz von DC ... NF-Bereich erzeugen. Dieses Mischprodukt könnte man dann hören. Das ist sensationell. Für derartige Anwendungen habe ich mich immer auf alte LNB's (vom Schrottplatz) aus der Satellitentechnik beschränkt. Da steckt ein leistungsfähiger, rauscharmer Konverter und ein 10 GHz-Oszillator drin. Mit etwas Erfahrung kann der Mischoszillator auch als 3-10mW starker 10GHz-Sender verwendet werden. Aus dem Mischer kommt dann DC ... NF von ein paar Hertz, je nach Geschwindigkeit des reflektierenden Objektes. Ich bin gespannt auf die Forschungsergebnisse des TO, durch Lichtmischung Niederfrequenz zu erzeugen.
Wie wäre es mit einem Servo in der Drehachse? Der ist Messfühler und Stellglied in einem - der perfekte Regler. Es gibt übrigens seit Kurzem von Hitec sog. Robot-Servos (ca. 50,-), die können klassisch per PWM, aber auch direkt seriell angesteuert werden UND die geben ein Signal zur tatschlichen Lage zurück - man kann also darüber auch gleich protokollieren.
Thomas R. schrieb: > Der TO will also gesendetes Licht mit dem reflektierten Licht mischen > und dann ein Mischprodukt mit einer Frequenz von DC ... NF-Bereich > erzeugen. > Dieses Mischprodukt könnte man dann hören. > Das ist sensationell. Das geht sehr wohl und nennt sich Interferometrie. Man nutzt dabei tatsächlich auch den Dopplereffekt und mischt das empfangene Signal auf optischer Basis wieder mit dem LASER. Das Interferenzprodukt ist dann viel tieffrequenter und kann per Elektronik ausgewertet werden. http://en.wikipedia.org/wiki/LIDAR http://en.wikipedia.org/wiki/Self-mixing_interferometry Gruß Hagen
Sebastian S. schrieb: > Ein kleines Problem aber ist auch dabei: Es geht um Auslenkungen im pm > Bereich Naja, Picometer zu messen, wird Dir wohl nicht gelingen. Ich weiss nicht, ob Du eine Vorstellung davon hast, wie wenig das ist. Mit normalen Laserinterferrometern kommst Du in den Bereich der Nano- meter und das ist schon schwierig genug. BTDT. Gruss Harald
Davon abgesehen bewegt sich die Glasscheibe im µm Bereich. Mit LASERn kann man eine Auflösung von LASER Wellenlänge / 10 erreichen, rot also ca. 58nm. Im Falle der Kugel würde man per interferometrischer Phasenmessung die relative Positionsänderung messen und per Dopplereffekt bei stehender Kugel deren Rotation um ihre Achse -> suche nach LDV - Laser Doppler Velocimeter. http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_Doppler_velocimetry Gruß hagen
Hagen Re schrieb: > Davon abgesehen bewegt sich die Glasscheibe im µm Bereich. Mit LASERn > kann man eine Auflösung von LASER Wellenlänge / 10 erreichen, rot also > ca. 58nm. Naja, es geht noch mal ca. um den Faktor 100 besser (im Labor), aber dann ist endgültig Schluss mit Laserinterferometrie. Wenn man dann eine noch höhere Auflösung braucht, muss man ein Röntgen- Interferometer nehmen. Gruss Harald
Man kann in der Tat solche Interferometrie machen. Aber nicht der Poster. Die Grundlagen fehlen und die praktische Erfahrung ebenso. Vom Equipment reden wir mal noch gar nicht. - Wieviel ist die erwartete Frequenzshift in Nanometern ? - Wie breit ist die Emissionslinie des Laser ? - Wie breit ist der longitudinale Mode Lasers ? - Wie stabil ist der Laser ? - Was ist die Kohaerenzlaenge des Laser ? Man sieht, mit einem Diodenlaser ist man sehr weit weg...
wenn ich das richtig verstanden habe, geht es nur darum, die kugel in der mitte zu halten. genauigkeit sowie art und weise spielen keine rolle, richtig? - ultraschall an einem ende zur entfernungsmessung - in definierten abständen lichtschranken in das profil einbringen (etwa jeden cm), so hast du zumindest grob die position der kugel. allerdings wird die regelung etwas zum schwingen neigen, da du nur grobe positionsänderungen hast - lagesensoren (gibt es glaube ich als quecksilber) - eine lochrasterscheibe an die aufhängung des profils anbringen. dann mit gabel- oder reflexlichtschranke den winkel messen, wobei hier negative und positive winkel das ergebnis sein müssen
Mal ein wenig zurück zum Thema: Angenommen ich habe die Position (und Geschwindigkeit) der Kugel. Was für ein Algorithmus würde sich denn anbieten, um die Kugel in die Mitte zu bewegen und dort verweilen zu lassen?
Dopplereffekt schrieb: > Mal ein wenig zurück zum Thema: Angenommen ich habe die Position (und > Geschwindigkeit) der Kugel. Was für ein Algorithmus würde sich denn > anbieten, um die Kugel in die Mitte zu bewegen und dort verweilen zu > lassen? Ein PID-Regler? Gruss Harald
Xavier Lander schrieb: > Das willst du ernsthaft messen? Andere Anwendungen, aber auf dem gewünschten Prinzip basierend... http://lasersensors.philips.com/Laser_Sensor_Products_And_Markets/Automotive.php http://lasersensors.philips.com/media/pdf/Technology_White_Paper.pdf LDA (Laser Doppler Anemometer) http://www.dantecdynamics.com/Default.aspx?ID=653 Andere Idee für den TO: Ein einfacher Beschleunigungssensor
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