Hallo zusammen, ich möchte mir einen Laser-Entfernungsmesser bauen und suche nach einem möglichst preisgünstigen Lasermodul. Anforderungen an das Lasermodul: Wellenlänge: Irgendwas im sichtbaren Bereich Leistung: >= 1mW Modulationsfrequenz: 1MHz Preis: < 10 Euro Bei Ebay und Co gibt es diverse Laserdioden für wenige Cent das Stück. Allerdings fehlt mir die Erfahrung bis zu welcher Frequenz man solche China-Dinger modulieren kann. Meist haben diese Module nur einen Vorwiderstand als "Steuerelektronik" verbaut. Das könnte man natürlich ersetzen durch einen schnell schaltenden Treiber. Ziel des Ganzen ist ein möglichst preisgünstiges Endergebnis. Als µC (der die Phasenverschiebung misst) kommt beispielsweise eine stm32 Entwicklerplatine für 2 Euro zum Einsatz. Schlussendlich hat man dann ein kleines Modul mit einem RS232-Ausgang wo man die gemessene Entfernung (wenige cm bis einige m) auslesen kann. Grüße! J.O
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Aha. Toll. Und einen Empfaenger, dh mit Photodiode und so, der das reflektierte Licht in ein Signal umsetzt hast du schon ?
Lichtgeschwindigkeit 300.000km/s => 3,33 ns/m. M.a.w. Zeiten im Bereich von Bruchteilen von ns messen (0,1ns => 10GHz). Das ist schon nicht ganz ohne. Martin
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Im "FUNKAMATEUR" 10/2001 war mal ein interessanter Beitrag mit Schaltungsbeispielen (Entfernungsmessung mit der Phasenvergleichsmethode).
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hallo Martin! sowohl empfangene als auch die gesendete HF werden auf wenige KHz heruntergemischt. Der Kniff an der ganzen Sache ist nun, dass die Phasenbeziehung zwischen beiden (heruntergemischten) Signalen erhalten bleibt. Übersetzt heißt das nichts anderes, als das die zu messende Zeitdifferenz um einen großen Faktor vergrößert wird. Bei 1MHz --> 1KHz wären das Faktor 1000. So wird eine Zeitdifferenz von 1ns auf 1µs vergrößert. Das kann ein µC spielend messen. Das ist wohl auch einer der Gründe, warum die erhältlichen Baumarktgeräte mit Auflösungen im cm-Bereich so erstaunlich billig sind. Viele Grüße! J.O
:
Bearbeitet durch User
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Jonny O. schrieb: > Baumarktgeräte mit Auflösungen im cm-Bereich Welche sollen das sein? Höchstens Ultraschall. Laser gibt es meist im +-1.5mm Bereich.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
hp-freund schrieb: > Jonny O. schrieb: >> Baumarktgeräte mit Auflösungen im cm-Bereich > > Welche sollen das sein? Höchstens Ultraschall. > Laser gibt es meist im +-1.5mm Bereich. Hi, die günstigen Dinger (so um die 40 Euro) arbeiten in der Regel alle mit Laser (kein Ultraschall). Stimmt die Auflösung ist im mm-Bereich.
:
Bearbeitet durch User
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Jonny O. schrieb: > > die günstigen Dinger (so um die 40 Euro) arbeiten in der Regel alle mit > Laser (kein Ultraschall). Stimmt die Auflösung ist im mm-Bereich. Da hast du zwar recht, aber die Auswertung ist nicht so simpel, wie du dir das vorstellst! Die Foto-Detektoren in den 50€-Bosch-Teilen sind bspw. SPADs (weil so wenig Licht zurückkommt!) und um auf die Auflösung zu kommen, verwenden sie Korrelationsverfahren. Simple Phasenmessung reicht nicht und deine Vorstellung von der Heruntermischung funktioniert auch nicht. Das Sendesignal ist dort übrigens auch kein Rechteck, sondern ein komplexes hochfrequentes Signal.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Aus diesem komplexem Grunde wäre ich auch mehr für die einfache Variante: http://hackaday.com/2014/03/29/hacking-a-laser-tape-measure-in-3-easy-steps/
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Was in der Rechnung noch fehlt ist eine ordentliche Optik, damit von dem reflektierten Laserpunkt auch noch ein messbares Signal rauskommt. Und der mechanische Aufbau daß die Fotodiode auch nicht vorbeischielt. Aber wenn du das hinkriegst, dann kaufe ich dir gerne ein oder zwei komplette Module für 10 Euro ab. :-)
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
John D. schrieb: > Das Sendesignal ist dort übrigens auch kein Rechteck, sondern ein > komplexes hochfrequentes Signal. Viel mehr möchte ich nicht aus dem Nähkästchen plaudern, aber das könnte für den TE noch relevant sein: Die Frequenzen der im Bosch-Sendesignal vorkommenden Sequenzen liegen zwischen 150 und 900MHz...
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Jonny O. schrieb: > Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch... Was für'n Tisch? Wo gibt's den?
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Jonny O. schrieb: > Bei Ebay und Co gibt es diverse Laserdioden für wenige Cent das Stück. Na da kannst du ja leicht mal was ausprobieren, ohne gleich Pleite zu gehen. Billiger sind noch Werbegeschenke mit nem Laserpointer drin. Die kosten garnichts. MfG Klaus
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Moin, guck Dir mal die Patente der div. Player im TOF-Kameramarkt an (leider gibt es nicht mehr so viele...) Du brauchst auf jeden Fall ne gute Konstantstromquelle, die sich mit einigen MHz modulieren lässt. Die passenden VCSEL-Laser sind billig, ich habe die Dinger damals bei Deal Extreme erstanden. Siehe auch http://tech.section5.ch/news/?m=201001. Da musste man allerdings erst den Frequenzverdoppler wegkloppen, in "grün" kriegste den so schnell nicht moduliert. (Die Warnung betr. Infrarot muss ich ja nich hinschreiben, ne). Bei manchen Lasern kann man die Treiberschaltung so modifizieren, dass einige 100Khz gut gehen. Leider gibts bei den China-Einkäufen meist eine breite Streuung der Charakteristik :-) Ansonsten ist es schon möglich, so ein TOF-Pixel mit dem Lock-In-Verstärkerprinzip nachzubauen.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hi
>So wird eine Zeitdifferenz von 1ns auf 1µs vergrößert.
Bist du sicher?
MfG Spess
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
>>So wird eine Zeitdifferenz von 1ns auf 1µs vergrößert. >Bist du sicher? Die Phasenbeziehung bleibt erhalten. Hat man bei 1 MHz eine Nanosekunde Differenz zwischen zwei Signalen, dann sind es 0,36 Grad. Mischt man auf 1 kHz runter, dann bleiben es 0,36 Grad, nur sind das bei 1 kHz nun halt 1µs Versatz zwischen den Signalen.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hi
>Hat man bei 1 MHz eine Nanosekunde Differenz zwischen zwei Signalen,
Und das ist nach z.B. der Halbierung der Frequenz m.M. nach immer noch
so.
MfG Spess
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Jonny O. schrieb: > Hallo zusammen, > > ich möchte mir einen Laser-Entfernungsmesser bauen und suche nach einem > möglichst preisgünstigen Lasermodul. > > Ziel des Ganzen ist ein möglichst preisgünstiges Endergebnis. Beinhaltet das Ziel auch den Eigenbau? Sonst gibt es für bis zu 2m Distanz deutlich unter 5€ auch diese Lösung http://www.st.com/en/imaging-and-photonics-solutions/vl53l0x.html
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Harald schrieb: > Jonny O. schrieb: >> Hallo zusammen, >> >> ich möchte mir einen Laser-Entfernungsmesser bauen und suche nach einem >> möglichst preisgünstigen Lasermodul. >> >> Ziel des Ganzen ist ein möglichst preisgünstiges Endergebnis. > > Beinhaltet das Ziel auch den Eigenbau? Sonst gibt es für bis zu 2m > Distanz deutlich unter 5€ auch diese Lösung > > http://www.st.com/en/imaging-and-photonics-solutio... Hallo Harald, Das Modul ist schon recht interessant. Allerdings würde ich das Ganze schon gerne selber bauen (sozusagen als Schlechtwetterprojekt für den Winter). Selbst wenn das Endergebnis ungewiss ist, reizt mich da einfach die Umsetzung. :-)
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Martin schrieb: > Lichtgeschwindigkeit 300.000km/s => 3,33 ns/m. Du übertreibst. Nimm mal eine Lichtgeschwindigkeit von 150.000km/s an. Damit liegst du deulich besser, jedenfalls solange du nicht mit dem Lichtweg, sondern mit der Entfernung rechnest.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
John D. schrieb: > Simple Phasenmessung reicht nicht Stimmt. Stichwort: Mehrdeutigkeit. > und deine Vorstellung von der Heruntermischung funktioniert > auch nicht. Doch. > Das Sendesignal ist dort übrigens auch kein Rechteck, sondern > ein komplexes hochfrequentes Signal. Logisch. Man möchte ja keinen Incrementalgeber, sondern einen Entfernungsmesser aufbauen.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
spess53 schrieb: >>Hat man bei 1 MHz eine Nanosekunde Differenz zwischen >>zwei Signalen, > > Und das ist nach z.B. der Halbierung der Frequenz m.M. > nach immer noch so. Punktrechnung und Strichrechnung können wir aber schon auseinanderhalten?! Mischung ist Subtraktion der Frequenzen, keine Division. Die Phasenbeziehungen bleiben m.W. tatsächlich erhalten.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
cooles Teil da von ST... Ich hatte/habe auch vor einen Interferenz-Entfernungsmesser zu bauen, bin aber noch nicht über theoretische Überlegungen raus... Jedenfalls bin ich unter anderem auf diese Laserdioden gestoßen: http://de.rs-online.com/web/p/laser-dioden/8141193/ (sehe grad aber keine Angaben zu Frequenzeigenschaften). Hast du mal die Freiraumdämpfung bei deinen geplanten Entfernungen angeschaut? Außerdem reflektieren die angeleuchteten Oberflächen auch nicht immer optimal. Deine ersten Verstärker müssen da recht gut sein (je nach Fläche des Empfängers und der verwendeten Leistung natürlich) und natürlich die Phaseninformation erhalten und die Hintergrundbeleuchtung stark genug dämpfen.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
John D. schrieb: > John D. schrieb: >> Das Sendesignal ist dort übrigens auch kein Rechteck, >> sondern ein komplexes hochfrequentes Signal. > > Viel mehr möchte ich nicht aus dem Nähkästchen plaudern, > aber das könnte für den TE noch relevant sein: Die Frequenzen > der im Bosch-Sendesignal vorkommenden Sequenzen liegen zwischen > 150 und 900MHz... Korrelationsfolge, nehme ich an. Könnte man für den Anfang durch Frequenzumtastung ersetzen. Macht die Auswertung zwar komplizierter, aber einen sportlichen Aspekt sollte die Sache ja noch haben...:)
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Bernhard schrieb: >>>So wird eine Zeitdifferenz von 1ns auf 1µs vergrößert. > >>Bist du sicher? > > Die Phasenbeziehung bleibt erhalten. Hat man bei 1 MHz eine Nanosekunde > Differenz zwischen zwei Signalen, dann sind es 0,36 Grad. Mischt man auf > 1 kHz runter, dann bleiben es 0,36 Grad, nur sind das bei 1 kHz nun halt > 1µs Versatz zwischen den Signalen. Ich war mir da auch nicht mehr ganz sicher und habe das daher nachsimuliert. Und ja, die Phasenbeziehung bleibt bestehen und aus 1ns Differenz bei zwei 1MHz-Sinussignalen wird beim Mischen mit 999kHz tatsächlich 1µs bei den beiden 1kHz-Mischprodukten. Natürlich vergrößert man mit dieser Methode Fehler und Jitter mit, gewinnt also nicht an Genauigkeit und Auflösung.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hallo nochmal, zwecks Signalerzeugung: Kennt jemand ein Quarzoszillatorpaar mit etwa 1MHz, wobei die Frequenzen sich um etwa 1KHz unterscheiden? Das Einfachste wäre natürlich es gäbe sowas schon fix und fertig. Auf die Schnelle habe ich sowas aber nicht gefunden.Ich denke an dieser Stelle kommt es insb. auf Stabilität und Jitter an...
:
Bearbeitet durch User
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Oszillatoren mit Festfrequenz und 0,1% auseinander habe ich keine gesehen. Du könntest 2 programmierbare Oszillatoren nehmen, aber da hast du das gleiche Problem: die Differenz wird nie 1kHz sein (Toleranzen!). Daher nimm doch zwei PLL-Bausteine, die von der gleichen Referenzfrequenz versorgt werden. Mich hat das Thema auch immer schon fasziniert. Fang aber einmal klein an und versuche, dass reflektierte Signal überhaupt einmal zu empfangen. Selbst das ist nicht ohne (Low-noise design, Optik, etc.)! Dann stürze dich auf die Auswertung.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Ein Laserentfernungsmesser ist als Selbstbauprojekt genausowenig geeignet wie ein Handy. Hier hab ich son Billigding mal seziert: Beitrag "Logger zur Registrierung von Distanzen" Das kann man über eine serielle Schnittstelle auch fernsteuern. Cheers Detlef
:
Bearbeitet durch User
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
hier wird ja immer noch auf dem Tisch gepoppt, woran dachte der TO beim Erstellen? Ich muss immer schmunzeln bei jeder neuen Antwort die den Thread nach oben bringt
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Joachim B. schrieb: > hier wird ja immer noch auf dem Tisch gepoppt, woran dachte der TO beim > Erstellen? Seine Antwort hier ist doch ein legitimes Ziel, oder was meintest Du? Jonny O. schrieb: > Allerdings würde ich das Ganze > schon gerne selber bauen (sozusagen als Schlechtwetterprojekt für den > Winter). > > Selbst wenn das Endergebnis ungewiss ist, reizt mich da einfach die > Umsetzung. :-)
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Wolfgang schrieb: > Nimm mal eine Lichtgeschwindigkeit von 150.000km/s an. Ach.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
In dem link oben http://hackaday.com/2014/02/28/homebrew-phase-laser-rangefinder/ kommt man auf die englisch übersetzte russische Original Seite. http://translate.google.com/translate?sl=ru&tl=en&js=n&prev=_t&hl=en&ie=UTF-8&u=http%3A%2F%2Fhabrahabr.ru%2Fpost%2F213749%2F&act=url Da ist eigentlich alles wichtige zur Phasenmessung und Elektronik gesagt.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hallo, ich habe mal ganz grob ein Blockschaltbild zusammengeklickt wie ich mir das System vorstelle. Das ist aber mit Sicherheit noch nicht final. Im ersten Schritt werde ich mich aber zunächst mit dem Sender und Empfänger beschäftigen (wenn mal Zeit übrig ist ^^)
:
Bearbeitet durch User
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Bernhard schrieb: > Die Phasenbeziehung bleibt erhalten. Hat man bei 1 MHz eine Nanosekunde > Differenz zwischen zwei Signalen, dann sind es 0,36 Grad. Mischt man auf > 1 kHz runter, dann bleiben es 0,36 Grad, nur sind das bei 1 kHz nun halt > 1µs Versatz zwischen den Signalen. Man kann das Signal doch gleich ins Basisband runtermischen. Du kannst zB die Laserdiode mit dem selben Oszillator Modulieren wie den Mischer. Dadurch kann man beim Oszillator einiges sparen. Die Beziehung im Basisband ist dann einfach nur:
Die hochfrequente Schwingung kannst du jetzt mit einem Tiefpassfilter rausfiltern. Ich würde in dem Sinne empfehlen nach dem Mischer einen einfach Antialiasing Filter zu setzen und nach der Digitalisierung nochmal mit einem Besselfilter hoher Ordnung und einer Grenzfrequenz von 10Hz. Damit hast du im Prinzip einen guten Filter mit einer Bandbreite von 10Hz und Mittelfrequenz 1Mhz und du kannst so auch Signale detektieren welche bereits unter dem Rausch Niveau sind. Das Messgerät hat dann eben die höchste Empfindlichkeit bei einer Phasenverschiebung um die 90°, in den Endbereichen nimmt eben die Empfindlichkeit stark ab. Du kannst das ganze eben noch verbessern wenn du anstatt einer reinen Sinusschwingung eine Niederfrequente Pseudozufalls Rauschfolge aufmodulierst und dann mittels Korrelation detektierst, das wird aber dann komplizierter und bedeutet mehr Rechenaufwand.
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hallo Peter, Danke für dein ausführliches Feedback. Das Signal ins Basisband zu mischen wäre in der Tat gar nicht so ungeschickt. Jedenfalls im Hinblick darauf, dass man nur noch einen einfachen Oszillator bräuchte und die PLLs weglassen könnte. Statt im µC dann einen Phasenvergleich durchzuführen, würde man den ADC nutzen um die DC-Spannung zu messen, die nach dem Filtern dann noch verbleibt. Anschließend arc-cos und man hätte den Winkel. Das muss ich mir durch den Kopf gehen lassen... Wobei ich mir noch unklar bin ob die von dir angesprochene Ungenauigkeit in den Endbereichen dann nicht etwas unschön ist. Ich denke eine Messung der Phase im µC wäre etwas genauer/einfacher durchzuführen. Dazu bräuchte man eigentlich nur noch einen Timer und einen ICP bemühen...
Re: Laser mit 1MHz modulierbar Poptisch >=1mW (möglichst preisgünstig) gesucht für Entfernungsmessun
Hallo nochmal :-) Zwischenzeitlich sind die Laserdioden gekommen und ich hoffe demnächst mal Zeit für einen kleinen Test der maximalen Modulationsfrequenz der Diode zu finden. folgendes habe ich in meiner Bastelstube noch gefunden: - Photodiode SFH 2701 High Speed PIN-Photodiode - LT1028 OP oder wahlweise LT1806 (welcher ist wohl besser geeignet?)
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.