Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino nanoseconds


von Sören W. (waishon_b)


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Hallo,

kennt jmd. ein Modul, womit man die Zeit in Nanoseconds/Picoseconds 
messen kann?

Wenn eine Spannung angelegt wird, soll dieser Starten. Beim nächsten 
Pulse stoppen. Wir haben schon einen von Acam gefunden, allerdings sind 
diese Recht teuer. Wenn möglich sollten diese nicht teurer als 20€ sein.

Danke :)

von Stefan F. (Gast)


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Das bist um Faktor 1000 von der Arduino Welt entfernt. Such nochmal, 
aber ohne das Stichwort "Arduino".

von Sören W. (waishon_b)


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Danke das dachte ich mir schon :D Allerdings findet man nur die oben 
genannten :)

Wir wollten damit die Zeit messen, die ein 433 MHz Signal für eine 
Strecke braucht.
(Bitte kein: Schafft ihr eh nicht Kommentar. Tipps oder Ideen wären 
hilfreicher :D)

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Waishon B. schrieb:
> Wenn möglich sollten diese nicht teurer als 20€ sein.

Unmöglich. Bei Nanosekunden bewegst Du dich bereits in Größenordnungen 
von Gatterlaufzeiten, bei Picosekunden sogar jenseits von gut und böse.

Rechne mal mit einem Kostenfaktor 100 bis 1000 auf Deine 20 EUR. Und 
verbanne dabei das Wort "Arduino" aus Deinem Gedächtnis ;-)

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Waishon B. schrieb:
> Wir wollten damit die Zeit messen, die ein 433 MHz Signal für eine
> Strecke braucht.

Wie groß sind die Strecken? Eng gerichtetes Signal oder mit Reflektionen 
an Zimmer-/Häuserwänden?

: Bearbeitet durch Moderator
von Cyblord -. (cyblord)


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Waishon B. schrieb:
> Danke das dachte ich mir schon :D Allerdings findet man nur die oben
> genannten :)
>
> Wir wollten damit die Zeit messen, die ein 433 MHz Signal für eine
> Strecke braucht.

Also die Lichtgeschwindigkeit messen. Damit seid ihr nicht die ersten 
Arduinos die das mal schnell (Wortspiel) messen wollten.

Geht, aber ist halt teuer. Geht natürlich auch mit Arduino, wenn ein 
entsprechendes Messmodul (teuer) angeschlossen ist. Interessiert aber 
wohl nicht, was dann hinterher die Auswertung vornimmt. Also lasst 
Arduino mal aus dem Spiel.

> (Bitte kein: Schafft ihr eh nicht Kommentar. Tipps oder Ideen wären
> hilfreicher :D)

IHR schafft das auch nicht. Wenn dann schafft ihr maximal ein Modul zu 
kaufen bei dem es ANDERE LEUTE geschafft haben.

von Sören W. (waishon_b)


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Die Strecken liegen bei 2-100m...

Habt ihr sonst bessere Ideen?

Wie funktioniert denn die Messung von GPS?
Ein Handy hat ja wohl kaum ein Nanosekunden Timer drin. Oder nimmt die 
Ungenauigkeit mit der Entfernung ab?

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Cyblord ---- schrieb:
> Also die Lichtgeschwindigkeit messen.

Wenns nur Licht wäre. Das kann man wenigstens über Laser genau 
ausrichten. Bei 433MHz-Funk und Rundumschlag-Antenne bekommt man noch 
zig Reflektionen aus der Umgebung. Was Du dann misst, ist nur noch 
Matsche - jedenfalls bei den gewünschten Zeitauflösungen.

von Stefan F. (Gast)


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> Wie funktioniert denn die Messung von GPS?
Mit einem speziellen Chip, in dem viele Jahre Entwicklung steckt.

Siehe: http://en.wikipedia.org/wiki/SiRF

> Ein Handy hat ja wohl kaum ein Nanosekunden Timer drin.
Doch, eben in diesem Sirf Chip.

von Martin S. (led_martin)


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Vielleicht so als Idee: Die Laufzeit von Signalen kann man auch durch 
messen der Phasenverschiebung von einem Signal fester, und bekannter, 
Frequenz ermitteln. Da könnte schon was zu machen sein, mit 
Bastlermitteln.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Waishon B. schrieb:
> Die Strecken liegen bei 2-100m...

Sichtverbindung? Was willst Du? Die Entfernung zu einem bestimmten 
Objekt messen? Wie genau soll das sein?

Vielleicht hilft Dir das hier weiter:

  http://de.wikipedia.org/wiki/Abstandsmessung_%28optisch%29

Dort werden verschiedene Arten von Entferungsmessern per Laser 
vorgestellt. Die Lasertriangulation dürfte dabei die billigste sein. 
Dafür braucht man

   1 Laser
   1 WebCam
   1 Notebook

Beispiele für die Umsetzung findet man im Netz zuhauf, wenn man nach 
Lasertriangulation googelt.

> Wie funktioniert denn die Messung von GPS?

  http://de.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

Kannst Du hier nachlesen.

von hp-freund (Gast)


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von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Martin Schlüter schrieb:
> Vielleicht so als Idee: Die Laufzeit von Signalen kann man auch durch
> messen der Phasenverschiebung von einem Signal fester, und bekannter,
> Frequenz ermitteln. Da könnte schon was zu machen sein, mit
> Bastlermitteln.

Ja, Stichwort dazu: Laserinterferometer. Gibt's auch bei eBay ab 44 EUR. 
Ob das was taugt... keine Ahnung.

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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von Sören W. (waishon_b)


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Geht eine Messung über Phasenverschiebung nur optisch oder auch über 
"Wellen", also ohne Sichtkontakt?

von Εrnst B. (ernst)


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Waishon B. schrieb:
> Geht eine Messung über Phasenverschiebung nur optisch oder auch über
> "Wellen", also ohne Sichtkontakt?

Optisch kann man halt den Strahl gut bündeln, und hat nachher zwei 
halbwegs saubere Signale zum vergleichen.

Bei Funk kriegst du, wie oben schon jemand erwähnte, ein ganzes 
Sammelsurium von unterschiedlich reflektierten und damit verschobenen 
Signalen zurück, das macht es viel schwerer.

Deshalb nutzt die JugendForscht-Idee auch zwei verschiedene 
Funk-Links...

von Sören W. (waishon_b)


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Was ich noch nicht verstehe:
Wie differenzieren die, wenn man 3 Transponder hat?

Jeder empfängt doch ein Signal und schickt eins zurück oder nicht?

Und könnte man statt einer 30Mhz Clock nicht einen Raspberry nehmen, der 
mit Übertaktung ca. 1GhZ hat, oder reagiert der PI nicht so genau auf 
die GPIOs?

von Martin S. (led_martin)


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Das geht prinzipiell mit vielen Arten von Wellen. Die Grundprobleme, 
wenn man nicht sauber bündeln kann, sind erstens die ungewollten 
Reflektionen, und zweitens die Unterscheidung zwischen eigenem 
Sendesignal, und dem Empfangssignal der Gegenstelle. Das 
JugendForscht-Projekt löst dieses Problem durch die Nutzung 
unterschiedlicher Frequezbereiche. Zufälligerweise tüftele ich, seit ein 
paar Wochen, an einer Entfernungsmessung per moduliertem LED-Licht, das 
bewusst nicht gebündelt ist. Da geht dann nur abwechselnd senden und 
empfangen. (Auch wegen den Störungen, mit denen der Sende-Teil den 
Empfänger beeinflusst) Da hat man dann noch ein zusätzliches Problem, 
die beiden Geräte haben keine gemeinsame Zeitbasis (GPS und Ähnliches 
mal beiseite gelassen), der Empfänger kann also die Phase nur gegen 
seine eigene Zeitbasis messen. Erfolge kann ich, bis jetzt, leider noch 
nicht vorzeigen. Mein Ansatz basiert auf bastler-üblichen Bauteilen, 
ATmegas als Controller, ist also von der Arduino Sache gar nicht so weit 
weg.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Martin S. (led_martin)


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Waishon B. schrieb:
> Wie differenzieren die, wenn man 3 Transponder hat?

Eine einfache Lösung ist, die Transponder mit Adressen zu versehen, beim 
Senden die Adresse mitzuschicken, und nur der adressierte Transponder 
reagiert. So will ich es, bei meinem Projekt, auch machen.

Waishon B. schrieb:
> oder reagiert der PI nicht so genau auf
> die GPIOs?

So weit ich weiß, sind die GPIOs auf Umwegen mit dem CPU-Kern verbunden, 
da hast Du von den GHz des Kerns nichts. Da liest man schon viel 
Schimpfe von Leuten, die etwas flotteres Bitbanging auf den 
Raspberry-GPIOs machen wollen.

Da bist Du, mit dem Arduino, möglicherweise sogar besser dran, wobei Du 
um ein Bisschen externe Elekronik wohl nicht rum kommst.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von mn (Gast)


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Stichwort: Funkhöhenmesser

von Sören W. (waishon_b)


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Ich hab jetzt noch nicht so eine Erfahrung mit der Adressierung. Ich 
weis wohl wie das Softwaretechnisch mit dem Arduino klappt, aber wie 
macht man sowas Hardwaretechnisch?
Ist das nicht modulierung?

von Sören W. (waishon_b)


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Oder kann man einfach den Digitalen Output des 433 MHz Senders, mit dem 
Data Input des 868 MHz Senders verbinden?

von Εrnst B. (ernst)


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Waishon B. schrieb:
> Und könnte man statt einer 30Mhz Clock nicht einen Raspberry nehmen, der
> mit Übertaktung ca. 1GhZ hat, oder reagiert der PI nicht so genau auf
> die GPIOs?

1GHz ist für den Rechen-Kern, die Peripherie läuft mit anderen 
Frequenzen...

Mit etwas Herumwurschteln an den internen Registern kriegt man den RPi 
sogar dazu Frequenzen im 100 MHz-Bereich auszugeben. Aber als Eingang 
zum Zählen vmtl. eher weniger.

Wenn du ein wenig über den Arduino/RasPi-Tellerrand schauen magst:
schon die kleinen, billigsten PICs haben oft einen extern taktbaren, 
asynchronen Timer/Counter mit Vorteiler, der komplett unabhängig von der 
Kern-Taktung läuft. 50MHz sind laut Datenblatt drinnen.

von Εrnst B. (ernst)


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Waishon B. schrieb:
> Oder kann man einfach den Digitalen Output des 433 MHz Senders, mit dem
> Data Input des 868 MHz Senders verbinden?

Was das Jugend-Forscht-Team 1:1 so gemacht hat.

von Stephan H. (stephan2807)


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Waishon B. schrieb:
> Raspberry nehmen, der
> mit Übertaktung ca. 1GhZ hat, oder reagiert der PI nicht so genau auf
> die GPIOs?

Bei weitem nicht.

Laufzeitmessung im Sub-Nanosekundenbereich ist mit normalen 
Bastlermitteln nicht mehr drin. Versuch einfach mal ein Signal mit 1ns 
Anstiegszeit zu erzeugen und auf dem Oszi (mindestens 5GS/s) 
darzustellen...
Scheitert meist schon am Oszi, dann an der Verkabelung und dann an den 
Messkenntnissen selbst.

Über die Phase kann man dagegen was machen.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Nanosekunden kann man mit schnellen Zaehlern messen, als Peripherie 
Devices.
Mehrere Quellen kann man in diesen Zeitskalen auch aufloesen, aber eben 
nicht mit Arduino, oder Raspi Budgets. Vielleicht noch 3 Nullen dran....

von hp-freund (Gast)


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von Sören W. (waishon_b)


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Was ich so gefunden habe:
http://www.acam.de/products/time-to-digital-converter/tdc-gp1/

Oder evtl. andere dieser Baureihe...

Was sagt ihr zu diesen? Weiß einer wo die Preislich liegen? Ich finde zu 
solchen Modulen nie Preise :)

von Pandur S. (jetztnicht)


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> Ich finde zu solchen Modulen nie Preise :)

Naja.. request a quote.

von Helmut L. (helmi1)


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Waishon B. schrieb:
> Wir haben schon einen von Acam gefunden, allerdings sind
> diese Recht teuer.

Und genau damit wirds gemacht. Bevor man viel Zeit verschwendet mit 
nicht funktionierenden Loesungen wuerde ich so ein Acam Chip kaufen. die 
koennen Zeiten bis in den ps Bereich erfassen. Man koennte sowas noch in 
einem FPGA programmieren wenn man genuegend Erfahrung hat damit.

von Stephan H. (stephan2807)


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Waishon B. schrieb:
> Was sagt ihr zu diesen? Weiß einer wo die Preislich liegen? Ich finde zu
> solchen Modulen nie Preise :)

http://www.ebay.com/itm/10pcs-TDC-GP22-Manu-ACAM-QFN32-2-channel-Universal-Time-to-Digital-Converter-/221574815427

Aber Module? Das sind halt ICs. Eval-Kits werden so bei 500-1000 liegen.

von Sören W. (waishon_b)


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Kann man die nicht auf eine Platine löten? :)

30€ für 2 Stück finde ich akzeptabel. Dafür hat man eine Range von 
3,5ns-1,8 Microsekunden. Mehr als 500 Meter werden wir eh nicht messen 
:)

Verstehe ich das richtig: Ein Modul kostet 15€, aber es werden mind. 2 
geliefert?

http://m.aliexpress.com/item/32263192486.html?spm=0.0.0.0.0uhnMj

von hp-freund (Gast)


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Price : US $ 15.00 / lot (2 pieces / lot)

$15 für VPE (2 Stk. in VPE)

Bedeutet 2 Stück für 15 Dollar. Und noch nicht mal Zoll.

von Sören W. (waishon_b)


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Das ist günstig. Für den Preis kann man es ja mal probieren :)

Habe mir das Datenblatt gerade einmal angeschaut, aber richtig 
durchgestiegen wie der funktioniert bin ich noch nicht.

Was für uns vermutlich wichtig ist:
SO = Digital Output -> Geht dann zum Arduino.

Dann gibt es ja EN_Start, EN_Stop1, EN_Stop2.
Werden dadurch die die Pins aktiviert?

In meinem Fall würde ich nur Mode 2 brauchen.
Muss man dann zuerst auf EN_Start, EN_Stop2 eine Spannung  legen. Sobald 
der Messvorgang beginnt, auf Start und wenn er beendet ist auf Stop2?

Aber irgendetwas muss ich ja an das Modul senden, damit ich die 
Messwerte bekomme über den Digital Input/Output oder?

http://www.etracker.de/lnkcnt.php?et=UKbtw3&url=http://www.acam.de/fileadmin/Download/pdf/English/DB_GP2_e.pdf&lnkname=DB_GP2_e

: Bearbeitet durch User
von Sören W. (waishon_b)


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Das Evaluation Board gibt es erst für GP-22 und GP-21.
Oder habe ich mich versehen? Denn diese beiden Module messen nur im 
Bereich von 700ns zu 4ms, oder habe ich mich da auch verlesen :D

von Stephan H. (stephan2807)


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Waishon B. schrieb:
> Kann man die nicht auf eine Platine löten? :)

Kann man. Nur ist es damit bei Weitem nicht getan.
Du glaubst anscheinend mit so nem Chip ist alles gelöst - wie Radfahren 
lernen. Wird aber eher ein Cesna entwickeln und bauen...

Als erstes müsstest du einen steilflankigen Impuls losschicken.
Du hattest 433MHz geschrieben. Wie bekommt man sagen wir mal 500ps 
Anstiegszeit bei einem 433MHz-Signal? Gar nicht, weil das Signal in sich 
schon längere Anstiegszeiten hat.

Dann müsstest du das Signal Empfangen und erkennen. Das braucht ideal 
auch mindestens eine Periodendauer (praktisch mehrere Perioden).
Kann bei Funk evtl. mit 38GHz aufwärts gehen oder per Laser. Sicher 
nicht Billig.

Dann wirds fast schon einfach: Das Signal kontrolliert an den Chip 
bringen (ohne es zu verschleifen).

Das ganze muss natürlich mit möglichst geringem Jitter arbeiten.

Den Chip selbst dann richtig anzusteuern ist im Vergleich dann 
Krabelgruppenniveau.


Was hast du denn an Vorkenntnissen in der HF-Entwicklung? Nach dem was 
ich so gelesen habe schätze ich dich eher als Elektronik-Einsteiger ein, 
und dann ist ein Erfolg bei Sub-Nanosekunden-Genauigkeit auf lange Zeit 
ausgeschlossen.

Wenns bei der Laufzeitmessung bleiben soll: sei mit 5-10 ns Genauigkeit 
zufrieden.

von Sören W. (waishon_b)


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Ja 5-10ns wären auch in Ordnung. Nur wie komme ich an 5-10ns :D
Wir sind hier mehrere Teammitglieder.

HF- sind wird alle noch eher unerfahren.
Scheint auch kompliziert zu sein :)

Bzgl. dem Signal empfangen. Kann man nicht Messungen durchführen z.B. 
100m und dann die Ungenauigkeit abziehen, die durch das Empfangen/Senden 
des Signals zustande kommt?

: Bearbeitet durch User
von Helmut L. (helmi1)


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Waishon B. schrieb:
> HF- sind wird alle noch eher unerfahren.
> Scheint auch kompliziert zu sein :)

Hast du ueberhaupt schon mal einen Sender + Empfaenger bei 433Mhz 
entwickelt und gebaut? Ansonsten sehe ich schwarz fuer dein Vorhaben.

von Sören W. (waishon_b)


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Nein...

Wir möchten uns vorerst nur einmal informieren, wie man es machen könnte 
bzw. Ideen sameln. Und dann erstmal langsam anfangen :)

Wir hatten auch schon überlegt, ins Gebäude 433 MHz Transponder zu 
"installieren", die dann ca. 10m weit reichen. Mit Hilfe eine Attiny 
wird dann jede Sekunde ein Signal gesendet, wodurch auch die Position 
bestimmt werden kann. Sowas wäre vorerst einfacher oder :)

von Fori (Gast)


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Waishon B. schrieb:
> Danke das dachte ich mir schon :D Allerdings findet man nur die
> oben
> genannten :)
>
> Wir wollten damit die Zeit messen, die ein 433 MHz Signal für eine
> Strecke braucht.
> (Bitte kein: Schafft ihr eh nicht Kommentar. Tipps oder Ideen wären
> hilfreicher :D)

Bis jetzt wird nur eine offensichtlich unbrauchbare, weil von Euch 
technisch nicht umsetzbare Lösung diskutiert. Es wäre gut und 
netikettengerecht, wenn Du mal schildern würdest, was Ihr tatsächlich 
machen wollt.

von Helmut L. (helmi1)


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Wenn du einen so steilen Impuls aussendest mit einem 433Mhz Sender muss 
der eine riesige Bandbreite haben, damit soerst du sehr viele andere 
Funkdienste.
Deshalb ist Radar ja sehr breitbandig. Schmalbandiger gehts es mit dem 
FMCW Verfahren. Da wird eine FM Modulierter Traeger ausgesendet und 
dessen empfangene Phase mit der gerade gesendeten gemischt. Herraus 
kommt eine Frequenz die der Entfernung entspricht. Wird meistens in 
Hoehenmesser angewendet. Man koennte eine PRN Folge auf dem Sender geben 
und im Empfaenger mit einer gleichen Folge korrelieren so in der Art wie 
es GPS macht. Aber alles setzt solide Kenntnisse im UHF Gebiet vorraus.

von Sören W. (waishon_b)


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@Fori

Wir wollen einen Robotor im Gebäude Orten um ihn Autonom fahren zu 
lassen und um die aktuelle Position anzuzeigen.

Dann werden wir es wohl machen wie 2 Antworten weiter oben beschrieben. 
Sowas sollte für Anfänger auch zu bewältigen sein

von Helmut L. (helmi1)


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Waishon B. schrieb:
> Wir wollen einen Robotor im Gebäude Orten um ihn Autonom fahren zu
> lassen und um die aktuelle Position anzuzeigen.

99% aller anderen machen sowas mit Ultraschall.

von Sören W. (waishon_b)


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Allerdings kann man damit vlt. automatisch fahren und eine Kollision 
verhindern, allerdings kann man wohl kaum damit bestimmen, wo sich der 
Robotor befindet und wie er sich fortbewegen muss um zum Ziel zu kommen.

von Wolfgang (Gast)


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Εrnst B✶ schrieb:
> Optisch kann man halt den Strahl gut bündeln, und hat nachher zwei
> halbwegs saubere Signale zum vergleichen.
>
> Bei Funk kriegst du, wie oben schon jemand erwähnte, ein ganzes
> Sammelsurium von unterschiedlich reflektierten und damit verschobenen
> Signalen zurück, das macht es viel schwerer.

Du solltest dir mal durchlesen, wie Radar funktioniert. Da wird genau 
das gemacht: Eine Funkwelle wird mit einer Antenne (hauptsächlich) 
horizontal gebündelt abgestrahlt und der Empfänger lauscht auf die von 
verschiedenen Objekten reflektierten Wellen. Die Laufzeit wird radial 
auf dem Radarschirm als Entfernung aufgetragen.

von hp-freund (Gast)


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Wenn es um Ortsbestimmung im Raum geht -
ich hatte schon mal auf dieses Projekt hingewiesen:

http://www.sebulli.com/campos/index.php?lang=de

Hatte auch hier den Ersteller gefragt wie er die Raspi Cam angeschlossen 
hat, aber leider ohne Erfolg.

Vielleicht haben wir jetzt mehr Glück?

Das Projekt interessiert mich immer noch ;-)

von Stephan H. (stephan2807)


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Waishon B. schrieb:
> Wir hatten auch schon überlegt, ins Gebäude 433 MHz Transponder zu
> "installieren", die dann ca. 10m weit reichen.

Google: hilft Bluetooth-LowEnergy?

Waishon B. schrieb:
> Ja 5-10ns wären auch in Ordnung. Nur wie komme ich an 5-10ns :D
> Wir sind hier mehrere Teammitglieder.
>
> HF- sind wird alle noch eher unerfahren.
> Scheint auch kompliziert zu sein :)

Vergiss den Sub-ns-Bereich ohne fundierte Erfahrung.

Wenn dir zur Messung im Bereich 5-10ns spontan auch keine Ideen kommen, 
dann wird auch das schwer.
Mit ECL/FPGAs kann man auch in die PicoSekunden vorstoßen ohne das Haus 
zu verkaufen. 10ns lassen sich mit den meisten aktuellen CPLDs/schnellem 
Logikgrab problemlos auswerten.

Du bedenkst ja anscheinend auch nur den digitalen Teil. Die Hauptaufgabe 
liegt aber in der Signalerzeugung und -aufbereitung. Erst mal das 
digitale Signal für die Zeitmessung bereitstellen!

> Bzgl. dem Signal empfangen. Kann man nicht Messungen durchführen z.B.
> 100m und dann die Ungenauigkeit abziehen, die durch das Empfangen/Senden
> des Signals zustande kommt?

Doch, aber das geht nur wenn die Verzögerungen beim Senden/Empfangen 
konstant sind. D.h. wenn du den Sender sehr definiert einschalten kannst 
und der Empfänger sehr definiert - auch bei wechselnden Signalstärken - 
ein Signal zurückgibt.

Probiert es einfach mal aus: Steuersignal an den Sender den ihr euch 
ausgedacht habt und Oszi, Empfängerspule in 10m Abstand an Oszi (das 
berücksichtigt dann noch nicht die Erkennungszeit am Empfänger). Trigger 
auf Steuersignal. Das ganze dann mit Temperaturschwankungen von sagen 
wir mal ziemlich unzureichenden +-5°C. Ich vermute da kommen ganz ganz 
viele ns Schwankungsbreite (schon für den Sender) raus.
Das Oszi muss dafür natürlich wieder mindestens mit 1,5 GS abtasten und 
auch mindestens 400 MHz Bandbreite haben.

von Stephan H. (stephan2807)


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Waishon B. schrieb:
> Wir wollen einen Robotor im Gebäude Orten um ihn Autonom fahren zu
> lassen und um die aktuelle Position anzuzeigen.

Dann:

- BTLE
- WLAN (BTLE-Variante)
- Ultraschall
- Kameras (Leuchtbaken am Robo / im Gebäude, je nachdem ob der Robo 
durch mehrere Räume fährt)
- IR-Punktmuster (a la Kinect)
- SensorFusion (die messwerte sinnvoll verrechnen)

Sicher keine Laufzeitmessung auf Funk-/Laser-Signalen.

von W.S. (Gast)


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Waishon B. schrieb:
> Wie funktioniert denn die Messung von GPS?
> Ein Handy hat ja wohl kaum ein Nanosekunden Timer drin. Oder nimmt die
> Ungenauigkeit mit der Entfernung ab?

Bei solchem Beitrag wird mir schlecht. Genau so, als wenn jemand fragt 
"Wie funktioniert denn der Atomkern, da hat doch wohl keiner die 
Neutronen an die Protonen mit Pattex angeklebt, oder?"

Also: GPS funktioniert mit einer Mischung aus Triangulation und einer 
Art rückwärts aus den gelesenen Uhrzeiten berechnetem Vorwärtseinschnitt 
- falls dir diese Begriffe etwas sagen.

Nebenbei steckt der von dir genannte Nanosekunden-Timer in der 
Auswertung des von den GPS-Satelliten gelieferten Rauschens. Verstehst 
du nicht? Glaub ich dir. Alle GPS-Satelliten lefern ihre Signale nicht 
direkt, sondern als eien Art "wohldefiniertes Rauschen" und den 
Empfängern sind die "Rausch"-Definitionen bekannt, so daß sie aus ein 
und demselben Stück Samples sich alle Daten per Korrelation 
herausfiltern können.

So.

W.S.

von Linksammler (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> ... wie Radar funktioniert. Da wird genau
> das gemacht: Eine Funkwelle wird mit einer Antenne (hauptsächlich)
> horizontal gebündelt abgestrahlt und der Empfänger lauscht auf die von
> verschiedenen Objekten reflektierten Wellen.

Radar ist aber auch um einige Größenordnungen kurzwelliger als 433 MHz.
Ich glaube nicht, dass du eine dafür geeignete (stark genug bündelnde) 
Antenne auf Innenraum-geeignete Maße verkleinert kriegst.

Mein Rothammel ist aber auch schon seit vielen Jahren nur noch 
Staubfänger.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Waishon B. schrieb:
> Ja 5-10ns wären auch in Ordnung. Nur wie komme ich an 5-10ns :D
Man nimmt ein FPGA und sieht sich in einer Patentschrift oder einem Buch 
das Kapitel "TDC" mal genauer an Und nach einem viertel Jahr (Vollzeit) 
sieht man dann schon Licht...
Siehe z.B. den Beitrag "LWL Laufzeitmessung"
Und den Beitrag "FPGA basierter Time-to-Digital Converter"

> HF- sind wird alle noch eher unerfahren.
Das macht die Sache nicht wesentlich einfacher. Nehmt Ultraschall.

> Scheint auch kompliziert zu sein :)
Korrekt erfasst, die "Vollzeit" Angabe hatte ich auf den fertigen 
Ingenieur bezogen...

: Bearbeitet durch Moderator
von Chris S. (schris)


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Es gibt bei Pic's eine erprobte Schaltung, welche 2-20 nS messen kann.
Geht ueber Konstantspannung welche einen Kondensator ladet und dann wird
das Resultat mit ADC eingelesen. Einfach mal danach suchen, die 
Schaltung
ist aber sicher schon mehr als 30 Jahre. Eine Neuauflage gibt es hier
z.B. 
http://electronicdesign.com/test-amp-measurement/measure-nanoseconds-pic-microcontroller 
. Mit neueren pics welche integrierte CTMU haben geht
dies auch viel problemloser.

von Sören W. (waishon_b)


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Finde ich übrigends toll, dass man hier teilweise schwachsinnige 
Antworten bekommt, die unsere ernstgemeinten Fragen ins lächerliche 
ziehen...
Jeder fängt irgendwann mal an und ihr wart sicher dankbar, wenn euch 
jemand sowas erklärt.

Sowas wie:
"Bei solchem Beitrag wird mir schlecht.", kann man sich echt sparen.

Deswegen bin ich auch dankbar für jeden, der sich auch ernsthaft mit dem 
Thema auseinandersetzt und versucht einem Anfänger zu helfen...

von Pandur S. (jetztnicht)


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Wir helfen euch die Chancen richtig einzuschaetzen. Vergesst das ganze 
UHF, Radar und Laufzeit Zeugs. Fuer euch ausserhalb der Moeglichkeiten, 
aus mehreren Gruenden. Ich denke auch schon Ultraschall ist jenseits der 
Moeglichkeiten. Ploetzlich gibt'd mehrfachechos, Interferenzen, das 
Signal ist nicht immer gleich stark...

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Waishon B. schrieb:
> Finde ich übrigends toll, dass man hier teilweise schwachsinnige
> Antworten bekommt, die unsere ernstgemeinten Fragen ins lächerliche
> ziehen...

Das kann schon passieren, wenn man schwammige Antworten gibt.

Ein Beispiel:

  "Roboter in einem Gebäude"

Was heisst hier Gebäude? Immer ein und derselbe Raum? Oder tatsächlich 
ein Gebäude mit vielen Räumen, also z.B. eine ganze Etage? Wenn 
letzteres, kann man sich den Tipp mit dem Ultraschall nämlich sparen. 
Der geht nicht durch 3 Wände.

Die Leute könnten dadurch "unmutig" werden, wenn sie zunächst einen Tipp 
geben, dann aber vielleicht 100 Postings weiter unten lesen müssen, dass 
ihr Tipp in dem speziellen Fall gar nicht anwendbar ist.

Also:

Versuche, Dich in die Lage des Lesers zu versetzen und Deine 
Aufgabenstellung (und NICHT Deinen Lösungsansatz!) möglichst exakt zu 
beschreiben.

: Bearbeitet durch Moderator
von Udo S. (urschmitt)


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Waishon B. schrieb:
> Jeder fängt irgendwann mal an und ihr wart sicher dankbar, wenn euch
> jemand sowas erklärt.

Ja sicher, aber keiner der noch nicht mal einen Tretroller 
zusammengebaut hat will als erstes Bastelprodukt gleich ein fertiges 
Auto basteln. Und zwar incl. aller heute verfügbaren Assistenzsystemen.

von Georg G. (df2au)


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Waishon B. schrieb:
> Finde ich übrigends toll, dass man hier teilweise schwachsinnige
> Antworten bekommt, die unsere ernstgemeinten Fragen ins lächerliche
> ziehen...

Dein Projekt klingt etwa wie "wir wollen einen Formel 1 Wagen bauen und 
haben bisher aber nur geringe Erfahrungen mit Bobby Cars".
Merkst du nicht, dass dieses Projekt für Dich um Größenordnungen zu 
kompliziert ist?
Man hilft einem Anfänger gern. Aber die Aufgabe muss realistisch sein.

von holger (Gast)


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W.S. schrieb:
> Nebenbei steckt der von dir genannte Nanosekunden-Timer in der
> Auswertung des von den GPS-Satelliten gelieferten Rauschens.
Wie bitte kann man Sinvolle informationen aus Rauschen bekommen, ist das 
nicht ein Zufallsprozess?

von Helmut L. (helmi1)


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holger schrieb:
> Wie bitte kann man Sinvolle informationen aus Rauschen bekommen, ist das
> nicht ein Zufallsprozess?

Es ist ein PRN Folge. Sieht aus wie Rauschen ist aber kein richtiges 
rauschen sondern eine per Alogorithmus generierte Zufallsfolge auch als 
sogenannter GoldCode bekannt. Damit wird das Sendesignal praktisch 
verwuerfelt und dadurch exterm Breitbandig. Im Empfaenger wird dieses 
Signal dann mit einer im Empfaenger erzeugenten gleichen Folge wieder 
gemischt. Heraus kommt dabei da Originalsignal. Das Verhaeltnis zwischen 
eigentlichen Signal (so um die 50Bits/s)  und dem Verbreiterten Signal 
durch diese PRN Folge (so um die 1MBit/s) wird als Korrelationsgewinn 
genommen. Um dieses Verhaeltnis (1Mbit/50Bit)  kann das empfange Signal 
unter dem Rauschen liegen. Richtiges Rauschen ergibt nach der mischung 
mit der PRN Folge auch nur rauschen. Nur das eigentliche Sendesignal 
ergibt etwas vernueftiges. Das ganze ist als Spread Spektrum Modulation 
bekannt und war schon waerend des WW2 endeckt worden. Das eigentliche 
Problem besteht dabei die beiden PRN Folgen Generatoren miteinander zu 
synchronisieren. Meist wird dazu ein Early/Late Ansatz verwendet.

von Sören W. (waishon_b)


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Georg G. schrieb:
> Merkst du nicht, dass dieses Projekt für Dich um Größenordnungen zu
> kompliziert ist?

Wie gesagt haben wir uns auch dagegen entschieden und machen es nun auch 
anders :) Aber zum Lernen erstmal 433 MHz Receiever/Transmitter an den 
Arduino :)

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