Laseravståndsmätare: Hur är det möjligt?

warpi · Inlägg av **warpi** » 3 januari 2007, 18:51:15

Hej!

Jag har sökt men har inte hittat något om detta, och jag har funderat väldigt mycket på det. Hur bygger man en laseravståndsmätare?

Vad jag kommit fram till hittils är att man har en laser och en fotosensor motsv och en timer, precis på samma sätt som ultra ljud, men det uppstod direkt några problem...

Problem 1: Svårt för ljus sensorn att upptäcka laserpunkten på långt avstånd
Jag har sett laseravståndsmätare som kan mäta upp till 700 meter med en noggranhet på 0.5 meter. Hur är det möjligt?

Problem 2: Tiden det tar för laserpunkten att fortplanta sig gånger 2 för 3.5 meter är bara 2,33 * 10^-8, dvs skulle krävas en 42 Mhz IO för att kunna räkna på det, och det går väl inte att få tag på?
Finns det på något sätt att man skulle kunna ha en elektronisk krets som skickade en mycket kort puls, och när den mottar pulsen via sensorn skickar den en till osv 1000 gånger, så slipper man ha en så snabb processor för att mäta tiden?

Problem 3: Vart får man tag på sån här utrustning? Alltså, jag menar komponenter så att man kan bygga sig en egen, och gärna skall det vara billigt!

Jag är extremt nyfiken på att få svar på dessa fågor så jag blir väldigt tacksam om någon kan hjälpa mig!

Tack på förhand!

Inlägg av **MadModder** » 3 januari 2007, 19:11:20

De laseravståndsmätare jag kollat på, använder två lasrar. En vanlig synlig rödlaser för att man ska se vad man siktar på, och en långvågig IR-laser för mätningen. Och eftersom ljus går så snabbt, mäter man inte tiden, utan man mäter interferensen mellan det skickade och det mottagna ljuset.

bengt-re · Inlägg av **bengt-re** » 3 januari 2007, 19:13:39

Grundprincipen är modulering. Två huvudspår, antigen FM-CW modulering eller mata in din modulering i en lockin-förstärkare, variera moduleringsfrekvensen till dess du hittar noll eller maxlägen. Du kan också välja att fasmäta med sin och cos utgångarna på lockin-förstärkare - oaktat skalfaktor så har du en placering på enhetscirkeln. Enhetscirkeln motsvarar beroende på vald moduleringsfrekvens en viss distans och vinkeln ger dig delen av enhetscirkeln.

Denna lösningen fungerar med rätt dåliga optiska komponenter. Mot reflektor kan du få över 100 meters räckvidd med Smalstrålande LED´s och en fototransistor eller fotodiod beroende på frekvensen. Prestanda och räckvidd blir bättre med laser som sändare och och fotolavindiod som mottagare.

När det gäller beräkningskraft och hastighet så räcker minsta klenaste uC som du kan hitta så länge du sköter frekvensgenereringen till sändaren på något diskret sätt. Har du lite vassare uC så är det smart att ha frekvensgeneringen i samma hårdvara.

En annana sak. Nej, time-of-flight är INTE rätt lösning även om den kan kännas lockande - det är svårt och kräver dyra komponenter även om det är enkelt i teorin...

sodjan · Inlägg av **sodjan** » 3 januari 2007, 19:15:57

http://www.rp-photonics.com/distance_me ... asers.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_range-finder

Minus · Inlägg av **Minus** » 3 januari 2007, 19:16:28

snubblade över denna för ett tag sedan

finns en hel del intressant läsning men själva konstruktionen handlar om ett mätinstrument för att mäta reflektionsförmågan på olika föremål

http://www.pek.nu/pekproj/doc/refl_r3.pdf

warpi · Inlägg av **warpi** » 3 januari 2007, 19:19:34

Härligt! Finns ju oändigt med kunskap i detta forum!

Vad jag skulle vilja ha är
- Svepande ( i alla riktningar ), hjälp av sero eller stegmotor
- Avstånd: 0-100 meter
- Noggranhet: 1cm
- Hastighet: 10 mätningar per sekund

Tror ni detta är möjligt för under en tusenlapp?

Tack för all hjälp hittils!

bengt-re · Inlägg av **bengt-re** » 3 januari 2007, 19:19:50

Håller inte riktigt med Marta där. Det går få en fungerande mätare som mäter tämligen korta avstånd med vanliga hobbyprylar, men som jag skrev - Glöm Time-of-flight, jo just det glöm det.... Det går inte

Inlägg av **MadModder** » 3 januari 2007, 19:23:39

Marta?

Marta · Inlägg av **Marta** » 3 januari 2007, 19:29:03

Jag upptäckte att så många andra gettbättre svar, så därför raderade jag. De riktiga instrument jag känner till använder fasjämförelse av modulationen med en digital signalprocessor. Antog att det var lite i mäktigaste laget för en nybörjare att ge sig på.

warpi · Inlägg av **warpi** » 3 januari 2007, 19:31:52

Men med en fasjämförelse med en digital signalprocessor är det alltså möjligt, och det kostar inte så fasligt mycket pengar heller eller?

Vart får man tag på sakerna man behöver då?

TERdON · Inlägg av **TERdON** » 3 januari 2007, 19:32:15

men vi andra som också läser tråden och vill veta hur det funkar, och inte ligger på samma nivå kanske är intresserade av att läsa också, marta?

Marta · Inlägg av **Marta** » 3 januari 2007, 19:40:09

Det är inte bara en processor som behövs, det behövs även programvara och det är nog matematik i den högre skolan. Signalen som kommer in är inte ren, den innehåller massor av störningar och ur detta skall modulationen vaskas fram och fasjämföras med tillräcklig noggrannhet.

Det finns relativt hyfsat prissatta saker och man har ingen chans att konkurrera med ett hembygge. Det är ungefär som att försöka sig på att bygga en TV själv, det är där ingen som gör.

bengt-re · Inlägg av **bengt-re** » 3 januari 2007, 19:43:01

Grunden är rätt enkel. Modulera med exempelvis 1MHz CW, Mata sedan in denna signal som ref-signal till en blandare där du blandar med mottagen signal. Det du får ut nu är en DC-signal som beror på nivån på mottagen signal OCH dess fas. Mata nu en 90 grader fasvriden signal in som ref till en annan blandare som också erhåller samma mottagna signal som den första blandaren. Voila, nu har du två DC-nivåer som ger dig kordinaterna på enhetscirkeln (längden på visaren är 1 och fås fram med gamla pytagaros ifrån din sin och cos signal). Att mäta dessa DC-nivåer klarar vilken sketen A/D som helst av. Var fasen (given av sin och cos DC-nivåerna) exempelvis 30 grader så har ljuset gått 30/360xC/fm meter.

bengt-re · Inlägg av **bengt-re** » 3 januari 2007, 19:47:44

Ingen som gör ? Jag har gjort det i undervisningssyfte - fuskade iofs och använde en färdig lock-in förstärkare, men det är inte raketforskning att bygga en lock-in förstärkare....

Avancerad matematik? Gånger och delat klarar jag iaf av att göra med en uC.....

Den stökiga filtreringen löser man med den analoga sektionen - det är likssom själva finessen med lockin...... Det går ju göra med mer avancerade lösningar också, där nästa steg är att göra en autokorrelation, och skall man hårddra matematiken lite så är en lock-in förstärkare egentligen en enkel autokorrelation bara - man vet ju vad man letar efter för frekvens, så varför inte utnyttja det faktum att man känner till och kan styra sin sändning....

warpi · Inlägg av **warpi** » 3 januari 2007, 19:52:21

"bengt-re"

Så det behöver alltså inte bli så dyrt och advancerat?

Vad exakt är det jag behöver? Det får gärna finnas på elfa