Ich bin in Optik leider einen totale Niete, ich habe bei wikipedia mal nach "Kollimator" gesucht. Dort ist es mit einer Linse vor eine Lampe erklärt. In meinem Fall würde es dann praktisch "rückwärts" funktionieren, richtig?
Im Idealfall müsste dann der Abstand zwischen dem Halbleiter des Phototransistors und der Linse auf die Brennweite eingestellt werden, oder? Muss ich Bedenken haben, das wenn direktes Sonnenlicht auf die Linse fällt, mir der Phototransistor gegrillt wird?
Ciao... Markus
Moin!
Nimm einen Laserpointer, der macht Dir auf jeder Entfernung (nun gut, bei 100m nicht mehr) einen schönen hellen Punkt auf den Rotor.
Der Signalverlust geht dann nicht mehr mit r^4 (Radargleichung, r^2 zwischen Sender und Reflektor, r^2 zwischen Reflektor und Empfänger) sondern nur noch mit r^2, da zwischen Sender und Reflektor praktisch keine Verluste mehr auftreten.
Gruß, Michael.
Markus Marquardt schrieb:
Der tatsächliche Winkel ist für ne Drehzahlmessung doch egal, solange der 'Kontrast' stimmt. Zusätzliche gerichtete Beleuchtung sollte genug Reflektion geben. Gegen Fehltrigger muss man möglichst weit aussen messen.
Ich kann mich auch erinnern, dass zu manchen käuflichen Drehzahlmessern ein Satz selbstklebende Reflektorpunkte mitgeliefert wird. Könnte vielleicht Probleme mit Unwucht geben, aber dann klebt man halt zwei auf jede Seite, die müssen ja nicht draufbleiben, oder? Bleiben sie eh nicht...
- Carsten
Das muß ja nicht so bleiben, oder? Für das vorliegende Problem muß man ja nicht das komplette Gebiet der Optik aus dem FF beherrschen, sondern nur die einfachsten Grundgesetze verstehen, das sind nur ein paar sehr simple Regeln. Und im Gegensatz zur Elektrotechnik ist die Optik naturgemäß recht anschaulich. Man sieht direkt selber, was passiert.
Genau. Eine dieser simplen Grundregeln ist: "Strahlenwege sind umkehrbar".
So ist es.
Wenn die Linse groß genug ist und die Sonne genau auf der Mittelachse des optischen Systems liegt und lange genug einwirken kann: Ja, klar.
Allerdings: Wenn du den "Sender" deiner Lichschranke genausogroß oder sogar größer gestaltest als die Linse vor dem Empfänger... Die Linse liegt dann im kritischsten Moment, wenn sich die Sonne auf der Mittelachse des optischen Systems befindet, sozusagen im Kernschatten einer totalen Sonnenfinsternis. Eine Weile vorher und nachher können zwar ein paar Sonnenstrahlen durchaus noch die Linse treffen, aber nicht mehr den Phototransistor.
Rafael Deliano schrieb:
Hallo,
stört bei den genannten IR-Fernsteuerempfänger-ICs nicht der interne Filter im Empfänger der ja auf eine feste Frequenz eingestellt ist für eine universelle Drehzahlmessung?
Bernd Mayer
Klar, aber erst bei Drehzahlen, die man nur in wenigen Bereichen der Technik vorliegen hat (Kleinturbinen oder sowas).
Der übliche Kram spielt doch so bei maximal ein paar 1000u/min. Beispiel: Flügelrad mit fünf Flügeln und 5000u/min Maximum. Effektiv zu messende Maximalfrequenz ist dann 5*5000/60, das sind gut 400Hz. Die höchsten auftretenden Modulationsfrequenzen üblicher IR-FBs liegen erheblich darüber, so im Bereich von 1,5..3kHz (je nach Verfahren und verwendeter Bitrate).
->Das paßt schon.
Vermute ich einstweilen auch. D.h. wie im thread schon vorgerechnet ist das geforderte Signal maximal 2kHz, die Taktfrequenz dieses Empfängers ist 50kHz. Wenn man sich der Taktfrequenz/Samplefrequenz nähert wird natürlich die Frequenzauflösung schlecht. Es mag auch sein daß bei sehr niederigen Frequenzen ( 10Hz ) es optisch nichtmehr funktioniert. Wäre aber für die Anwendung ( Flugzeupropeller Modellbau ) kein Problem. Manche Geräte haben deshalb wohl auch mechanische Kontaktierung als Alternative:
Wahre high-tech Geräte geben überigens Reichweite "max 8 Meter" an:
Wenn man Aufwand/Leistung erhöhen will/muß würde man vermutlich Synchrondemodulator der die Lichtquelle und den Empfänger synchron taktet vorsehen.
MfG JRD
Nicht nur bei benzingetriebenen. Mittlerweile gibt es auch Elektro-Helis mit > 1m Rotordurchmesser - dank Brushless-Antrieb und LiPo Akkus. Nachdem ich gerade mal wieder gelesen habe, wie sich jemand damit zwei Finger beim Drehzahlmessen abgetrennt hat, habe ich mein Projekt "Drehzahlmesser der auf dem Boden stehen kann" gestartet...
Der zu erwartende Abstand zwischen Fotodiode/transistor und der Rotorebene könnte also durchaus auch mal so um die 20-30cm betragen bei größeren Helis... je weiter möglich, umso besser.
Ciao... Markus
Eine Lichtschranke mit Laserpointer als Lichtquelle sollte auch mit 10m Abstand noch funktionieren.
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Die optische Komponente beider Geräte scheint mit einer Lichtquelle zu arbeiten.
Ja, so könnte man es wohl machen. Man taktet die Lichtquelle hoch genug, sodaß man auch bei schnellen Umdrehungen noch genügend Wellen pro Reflektion empfängt, schickt die durch einen Bandpassfilter und misst die Amplitude am Ausgang. Das sollte analog relativ leicht machbar sein und man bekommt ein schönes Rechtecksignal am Ausgang, insbesondere wenn man auch die Reflektoren noch aufklebt.
Wäre aber mal interessant, ohne eigene Lichtquelle zu versuchen sowas aufzubauen. Rein theoretisch sollte das möglich sein, da ich per Auge das ja auch sehen kann (wenn es sich nicht zu schnell dreht, also < 1 Hz). Voraussetzung wäre daher wahrscheinlich, möglichst punktförmig zu messen, wenn man nicht gleich eine Hochgeschwindigkeitskamera nehmen will. Daraus ergibt sich dann wohl, je nach zu messenden Flügeln, ein Sägezahnsignal, jeweils unterbrochen von hohem Pegel (gegen den Himmel gemessen) oder niedrigem Pegel (gegen dunkleren Hintergrund gemessen).
Man könnte es vielleicht so angehen: Erst eine FFT durchführen, um ungefähr die Grundfrequenz zu ermitteln. Anschließend einen digitalen Bandpassfilter, mit nachgeschaltetem digitalem Nulldurchgangsdetektor. Das sollte ein sauberes Signal liefern, sofern die Umdrehungszahl über einen gewissen Zeitraum jeweils stabil bleibt. Da die FFT nur von Zeit zu Zeit durchgeführt werden braucht, um die Bandpassfrequenz nachzuführen, müsste das wohl auch mit einem Microcontroller statt einer DSP machbar sein.
-- Frank Buss, fb@frank-buss.de http://www.frank-buss.de, http://www.it4-systems.de
Scharfsinnig erkannt. Ist bei Reflexoptokopplern meist so ...
Man kann sich eher Gedanken darüber machen ob ein Laser als fokussierter roter Punkt technisch viel Sinn macht. Der Empfänger wird immer im IR am empfindlichsten sein. Auf kurze Entfernung benötigt man roten Punkt nicht zur Ausrichtung. Auf weite Empfernung wird man ihn bei rotierndem Ziel nicht sehen können.
Der Takt der IR-Diode steuert im Empfänger einen Analogschalter. Quasi Multiplikation mit +/-1 statt mit Sinus. Entsprechend viele Oberwellen die aber ein Tiefpaß dann entfernt. D.h. kein Bandpaß. Problem bei der Schaltung mit einem Kanal ( statt I Q ) ist natürlich daß die Phasenlage schlecht sein kann weil der Vorverstärker zu stark verzögert. Kann man aber wohl durch feste Verzögerung des binären Signals kompensieren. 2 Timer im Controller die Frequenz erzeugen können deshalb wünschenswert.
Ich dachte Makus Warenhandel war der FFT-Fan. Dann muß der Rest der Schaltung zu seinen Ehren auch mit LM324 gebaut werden.
MfG JRD
Solange es den Empfänger nicht übersteuert wird und die Messung gut genug auf einen Punkt fokussiert ist, sollte das eigentlich nichts ausmachen.
Das könnte eine entsprechend hohe Samplingfrequenz des Detektors abfangen, sodaß man auch an den Flügespitzen messen könnte und somit vielleicht auch die Chance geringer ist, Finger zu verlieren.
Bei Reflexoptokopplern wäre das vielleicht wirklich ein Nachteil, aber vermutlich würden die genügend in alle Richtungen streuen, sodaß man sich darüber keine Gedanken machen braucht.
Klingt gut. Habe ich mal mit Mathematica simuliert:
Hier das Notebook dazu:
Schönes neues Feature in Mathematica 7 ist, daß man Steuerknöpfe anbringen kann, womit man die Werte interaktiv testen kann. Wenn man damit ein wenig herumspielt, sieht es so aus, daß die Scanfrequenz (also die Trägerfrequenz, mit der der Laser getaktet wird) mindestens zehnmal so hoch sein muß, wie die Rotor-Frequenz. Außerdem sollte die AD-Samplerate auch möglichst ein hohes Vielfaches der Scanfrequenz sein. Dann funktioniert es recht sauber rein digital. Den Tiefpassfilter müsste man aber wohl per Software noch entsprechend dynamisch nachregeln, falls die Rotorgeschwindigkeit zu hoch wird und in die Nähe der Scanfrequenz gerät, oder um ein stärkeres Signal zu bekommen.
-- Frank Buss, fb@frank-buss.de http://www.frank-buss.de, http://www.it4-systems.de
Rafael Deliano schrieb:
[...]
Ich habe hier einen Drehzahlmesser für Modellflieger, der rein passiv arbeitet. Kannst Du gerne mal ausprobieren, so weit auseinander sind wir ja nicht. Einen Modellflieger bring ich auch noch zum Laufen, wenn Du es mir vorher ankündigst.
Servus
Oliver
-- Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)
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