Empfindliche, schnelle Lichtschranke

Hallo Gruppe,

um meinen Blitz auszulösen (siehe anderer Thread) mit dem ich schnelle Objekte fotografieren will, muss ich erstmal wissen, dass da eines angeflogen kommt. Die Größe der Objekte ist ca. 4 mm^3, ich habe eine Fläche von ca. 25x25 cm, auf denen ich wissen will, ob gerade ein Objekt durchflog. Deswegen habe ich mir gedacht, ich mache einen Teppich aus IR-Lichtschranken der Art (Frontansicht)

< < < => > < > < > < => >

Dabei sind ">" und "" bzw "

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Johannes Bauer
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Muecken-Wettrennen? SCNR :-)

Aber im Ernst, es waere sinnvoll zu wissen wie schnell die jeweils durch den Strahl fliegen.

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Joerg

Joerg schrieb:

Fast ;-) Ich würde gerne Luftgewehrkugeln im Flug fotografieren.

Stimmt, das hatte ich vergessen - übliche Laufgeschwindigkeit ist 175 m/s.

Mist - dann komm ich also wirklich nicht drumrum, jedem Phototransistor einen OpAmp zu spendieren? Ich hab gerade gegoogelt und mir ein Paar interessante Sachen dazu rausgesucht, werde damit man rumspielen.

...aber gehts auch mit billigen Hobbymitteln oder erwarte ich zu viel?

Viele Grüße, Johannes

--
"Wer etwas kritisiert muss es noch lange nicht selber besser können. Es
reicht zu wissen, daß andere es besser können und andere es auch
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Johannes Bauer

Johannes Bauer schrieb:

Willst du das Flugverhalten untersuchen, oder sollen das nur ein paar Ansichtsaufnahmen werden?

Im letzteren Fall ist es vermutlich einfacher, auf den Mündungsschall zu triggern. Der sollte sich auch bei einem Luftgewehr deutlich von den Umgebungsgeräuschen abheben, und wenn du den Abstand zwischen Gewehr und Fotoausschnitt richtig einstellst, hast du nach ein paar Versuchen dein Foto.

Mit freundlichem Gruß

Jan

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Jan Kandziora

Dann ist sie innerhalb einige zig Mikrosekunden durch den Fokusbereich einer Diode durch. Flott, aber machbar.

Du kannst es auch diskret aufbauen. Lohnt sich in diesem "langsamen" Pulsbereich aber eher nicht. Sieh mal, was an etwas Opamps in der Bastelkiste liegt. Muss ja nicht gerade ein LM324 sein.

Das geht mit Hobbymitteln. Es sind ja keine 20nsec Pulse wie bei mir letztens, und auch das wurde noch recht preisguenstig. Es ist eben nur ein ziemlicher Loet-Marathon, wenn Du ein groesseres Array aufbauen moechtest. Gut lueften und ein grosser Pott Gerstenkaltschale hilft :-)

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

[überflüssig aufwändige Strategie]

Das Wort Trigger kommt aus der Waffentechnik... Setze *eine* Lichtschranke an die Mündung und verzögere deinen Blitz nach Bedarf bis das Projektil vor der Kamera fliegt.

Du willst einen Blitz von 100us - 1ms Dauer? In der zeit fliegt das Objekt 4 bis 40 mal soweit, wie es selbst groß ist. Nimm doch einfach einen Bleistift und zieh einen Strich mit dem Lineal.

1µs Blitz? Nimm eine gewöhnliche billig-LED und gib ihr soviel Strom, wie Du in 1µs reinkriegst. Du magst nicht täglich die LED wechseln? Als untere Grenze kann ich bieten: die Schaltung 12V--LED--Transistor--0V

geht bei 1µs Puls, 5kHz nur kaputt, wenn aus Versehen der Transistor gebrückt wird.

--
Gruß, Raimund
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Raimund Nisius

Jan Kandziora schrieb:

Ich würde gerne die Projektile von oben und der Seite fotografieren, um dann durch ein bischen Mathematik zu bestimmen, wohin sie (genau) gegangen sind - eine elektronische Zielscheibe quasi.

Mündungsschall hatte ich auch schon dran gedacht, allerdings habe ich da ein bischen rumgerechnet und bin drauf gekommen, dass man die Distanz Mündung/Ziel auf circa 22cm genau messen müsste - das ist aber impraktikabel, weil sich ja die Distanz je nach Position immer ein bischen ändert.

Viele Grüße, Johannes

--
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Johannes Bauer

Joerg schrieb:

Yippey! :-)))

Also ich hab hier noch TLC274 (fünf Stück), LF412 und NE5532 - die letzteren beiden sind aber IIRC für Audioanwendungung eher gedacht.

Das wäre schon sehr schick, mal sehen ob ich das hinbekomme...

Viele Grüße, Johannes

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Johannes Bauer

Raimund Nisius schrieb:

Hmm, auf die Idee bin ich tatsächlich noch nicht gekommen - das wäre natürlich todsicher. Allerdings habe ich dann wieder das Problem, dass ich die Entfernung zum Ziel sehr genau (~22cm) bestimmen muss.

Genau, ich will einen Strich abbilden. Aus dem kann ich dann mit einigermaßend praktikablem Aufwand (das habe ich schon ausprobiert) die Position ermitteln, in der das Projektil im Ziel war.

Hmm, das klingt nach einer guten Idee, wenn ich wirklich Standbilder aufnehmen will - mit einer LED zu blitzen ist mir auch nicht in den Sinn gekommen.

Danke für die Anregungen, Viele Grüße, Johannes

--
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Johannes Bauer

Du hättest das ganze Vorhaben gleich schildern sollen.

Mach doch einfach einen langen Blitz gegen besonders dunklen Hintergrund. Dein Projektil erzeugt dann eine Lichtspur vor dem Dunkelfeld.

Warum gehst Du nicht direkt an die Zielscheibe? Ein paar piezos ringsum und Du hast erstklassiges S/N für die Schalllaufzeit in der Scheibe.

Es ist auch nicht meine Idee. Habe sie aber jahrelang angewandt. Mit variablem Delay gibt das prima Zeitlupenfilme.

--
Gruß, Raimund
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Raimund Nisius

Nichts flotteres dabei? Der NE5532 hat immerhin 10MHz GBW, er koennte so gerade ausreichen. Es sind m.W. aber nur je zwei im Gehaeuse.

Nur Mut, wir haben alle mal so angefangen. Wenn etwas partout nicht funktionieren will, ist bei einem Post hier ein Link zum Schaltbild sinnvoll. Manchmal auf ein Scope Photo.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Joerg schrieb:

Nuja, ich muss eh bestellen - der MC 33079 hat ein GBP von 16MHz. Nur irgendwie trau ich mich an die schnellen Opamps nicht so ran, die können ja recht ungemütlich werden, wenn man sie falsch beschaltet.

Bei den Schaltungen mit TIAs, die ich gefunden habe, komme ich irgendwie nicht weiter. Über die meisten Schaltungen gibt es endlose Diskussionen, ob sie gut oder Schrott sind. Hier zum Beispiel:

formatting link

Ist was mit realen Bauteilen - allerdings sieht die Schaltung ganz anders aus als Prinzipschaltbilder, die man so kennt. Ich hätte jetzt mal sowas aufgebaut:

+-----R----+ D1 | | GND----I>|-+-|-\ | | |-----+----- Output +-|+/ | GND

Also ein normaler invertierender Verstärker. Da sollte ja dann die Ausgangsspannung proportional zum Eingangsstrom sein. Nur - was dann? Ich will ja Änderungen erkennen können, muss ich das ganze dann noch differenzieren? Schmitt-Triggern, ums digital verwenden zu können?

Irgendwie steh ich mächtig aufm Schlauch - und nachdem ich dutzende Schaltpläne studiert hab, bin ich auch ziemlich verwirrt.

Viele Grüße, Johannes

--
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Johannes Bauer

Johannes Bauer schrieb:

Zu recht. Wenn das Layout nicht stimmt oder die Kapazität der Diode zu groß ist, passiert es mit den ganz schnellen Op-Amps ganz leicht, daß das, was Du gebaut hast, auch als Oszillator im ~ GHz-Bereich arbeitet. Im Hobbybereich fehlen einem dann meist die Meßgeräte um das erkennen zu können.

Ein bischen schneller als 16 MHz darf man sich aber schon zutrauen. Je schneller der Verstärker, umso sensibler reagiert er allerdings üblicherweise auf große Photodioden mit großer Kapazität.

Ich würde sagen, da fehlen an den richtigen Kreuzungspunkten die schwarzen Punkte...

Diese Schaltung funktioniert gut; jedoch ist es, wenn Du einen schnellen Verstärker wünscht, ratsam eine Vorspannung an die Diode zu legen. Also lege (*) an V- statt an Ground.

Deshalb würde ich auch gleich die erste Stufe des Verstärkers AC koppeln. Dann kannst Du viel mehr Licht nehmen, den Gain hoch wählen, ohne daß die Stufe in Sättigung geht und damit Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessern.

Gruß, Jürgen

--
GPG key: 
http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=J%FCrgen+Appel&op=get
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Jürgen Appel

Johannes Bauer schrieb:

Hallo Johannes Eine wesentlich einfachere Lösung wäre folgende Anordnung:

Ziel: Erfassung des Projektils gleichgültig der Flugbahn innerhalb 270x270mm Aufbau: IR Diode als Sender mit davor gesetzter Zylinderlinse ( der Länge nach halbierter Plexiglasstab mit polierter Planfläche ) Brennweite entsprechend dem Radius der Linse. Der Strahl wird in etwa zeilenförmig ausgebildet. ( mit erheblichen opt. Verzerrungen zwar , dürfte aber reichen ) Als Empfänger eine schnelle Photodiode ( inkl. IR Filter + Zylinderlinse ) sowie Transimpedanzverst. Es erfolgt nur eine Impulsauswertung ( Gleichlicht wird ausgeblendet ) Vorteil: nur zwei Optoelemente, günstig Nachteil: an den Enden der Zeile jeweils Strahl stark verdünnt= keine homogene Abtastempfindlichkeit über die gesamte Breite.

alternativ: Wenn die Einschlagsposition des Projektils festgestellt werden soll, könnte etwas ähnliches wie die kommerziellen elektronischen Zielscheiben ( Trefferbestimmung ) eingesetzt werden. Aufbau: Auf Gummi gelagerte Stahlplatte 270x270mm mit zwei um 90° versetzt aufgeklebten Paaren von Piezo ( PZT5 ) Plättchen.

4 Verstärker mit angepasster Impedanz, Auswertung der Zeitunterschiede der 4 Signale des auf die Prallplatte treffenden Projektils. Etwas Rechneraufwand müsste da getrieben werden.

Vorteil: ziemlich genau, unabhängig von Umgebungseinflüssen Nachteil: Aufwand in der Software

Gruss Georg

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G.L. Bischofberger

Wir hatten als Kids recht viel mit dem uA733 gebaut, der hier zwar nicht geeignet ist, aber auch ueber 100MHz packt. Fuer Optiksachen hatte ich meist Harris HA2540 oder so benutzt, waren aber schmerzhaft teuer. Ein HF-gerechter Aufbau will gelernt sein, doch dafuer kann man hier fragen oder einen Funkamateur in der Naehe suchen, der noch viel selbst baut und bereit ist, mal auf eine Gerstenkaltschale rueberzukommen. Also, Johannes, nur Mut.

Vorher aber ins Datenblatt schauen. Moderne Photodioden moegen nicht mehr als 5V. Ich gehe bei denen nie ueber 4V. Vorsicht ist die Mutter der Porzellankiste.

Nicht zu viel Gain, dann bekommt Johannes die notwendige Bandbreite nicht zusammen. Lieber ein, zwei Stufen hinten dran. Ein Komparator als zweite Stufe koennte hier gehen, denn er will m.W. nur ein Signal "Kam gerade durchgeflogen".

Auch ein wenig Hoch- und Tiefpass koennte noetig sein, damit das ganze nicht ausloest, wenn eine Muecke durchduest oder sich auf einer Photodiode hinhockt.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Raimund Nisius schrieb:

Ja, ich wusste nicht, dass das von Belang ist.

Das will ich - nur der Blitz sollte auch nur so lang sein, wie das Projektil im Sichtfeld ist - sonst verschlechtere ich mir nur den SNR, weil ich nurnoch Rauschen (belichtete, schwarze Fläche) einfange.

Auch schon überlegt - allerdings ist das mit der Akustik hochgradig nichttrivial, weil es im Kugelfang durch die Geometrie allerlei Reflexionen und Echos gibt.

Viele Grüße, Johannes

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Johannes Bauer

G.L. Bischofberger schrieb:

Hmm, das klingt interessant und eventuell probiere ich in die Richtung rum - allerdings bin ich mechanisch/handwerklich unglaublich (!) ungeschickt - einen Plexiglasstab so präzise zu zerteilen, weiß ich nicht ob ich hinbekomme.

Die Akustische Messung ist wiegesagt nicht ganz einfach, wegen Reflexionen und Echos innerhalb des Kugelfangs. Auf die Zielscheibe will man keine Piezos aufbringen, da die Zielscheibe ja zerschossen wird.

Ich habe mir auch schon kommerzielle Lösungen angesehen - die machen es ähnlich wie ich es vorhabe - nur nehmen sie Highspeed-Kamera in der Region >10kEUR... damit ist es natürlich ein Klacks.

Viele Grüße, Johannes

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Johannes Bauer

Jürgen Appel schrieb:

Genau! Mein Hameg geht bis 20 MHz... ist aber ein wirklich schönes Gerät.

Okay, also ich schneide DC mit einem C ab und lege das Potential der Diode auf ~5V (bzw. weniger, wie Jörg schrieb):

+-----R----+ D1 C1 | | +4V --I>|--||---+-|-\ | | |-----+----- Output +-|+/ | GND

Nur, wie dimensioniere ich C1 und R? Aus dem Bauch raus hätte ich jetzt mal für C1 100nF angesetzt, für R 100kOhm. Klingt das plausibel?

Viele Grüße, Johannes

--
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Johannes Bauer

Joerg schrieb:

Okay, danke für den Tipp! Wenn sie's nicht mitmacht hab ich auch noch

+3,3V parat, die ich nehmen werde.

Sollte ich eigentlich Photodioden oder -transistoren verwenden?

Und ist die Diode überhaupt richtig gepolt, ich habe auf meine Odyssee irgendwo gelesen, dass man die in Sperrichtung betreiben soll.

Viele Grüße, Johannes

--
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Johannes Bauer

Dich interessiert nur der erste Peak aus dem Radau. Der rührt von der Schallwelle her die direkt vom Einschlagpunkt zum Piezo läuft. Mit dem Rest kannst Du die Platte analysieren. Aber das willst Du gar nicht.

4 Piezos, 4 Schmitt Trigger, 4 Timer ein uC.
--
Gruß, Raimund
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Raimund Nisius

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