Ideen zur Verlängerung eines Lichtwegs ;-)

[sonic]

Sodele, jetzt ist mal wieder ein bisschen Rummspinnen angesagt.

Viele wünschen sich ja einen bezahlbaren Laserscaner/Abstandssensor.
Die Prinzipien sind ja schon hinreichend durchgekaut. Obwohl andere Methoden einfacher zu realisieren sind, wäre die ToF-Methode ja ideal weil fast nur Elektronik und keine Mechanik benötigt würde. Mal von der Triangulation per PSD abgesehen.

Bei ToF besteht das Problem in den extrem kurzen Zeitabständen die zu messen sind.

Nun mein Gedanke, wenn der Bastler nicht zum Berg will, warum geht der Berg dann nicht zum Bastler?

Warum nicht einfach den Lichtweg verlängern?
Mein Gedanke war den Laser zuerst durch ein langes Glasfaserkabel zu schicken, das verlängert die ToF dann künstlich. Andere Möglichkeit wäre gewesen den Strahl zuerst im ZickZack durch 2 parallele Spiegel zu schicken, durch die Reflektion würde sich die ToF auch verlängern...

Hört sich nicht schlecht an, aber es bringt nichts ;-( weil nicht die Gesamtzeit entscheident ist, sondern die Differenz (dt) zwischen Senden und empfangen. Durch die oben genannten Massnahmen würde sich einfach der Zeitpunkt des Abschickens verzögern. Auf die Genauigkeit, also die zu messenden dt's hätte das keinen Einfluss.

Wer findet trotzdem eine Möglichkeit das Verfahren zu vereinfachen?
Gespannt bin,

Sonic

[der aller dümmste Anfänge]

Ich glaub das müsste funkt. du schickst den Laser durch verschiedene duchsichtige Stoffe und dann müsste die differenz verlängern

[sonic]

Hm wieso sollte das die Differenz verlängern? Erklär mal genauer. Auf alle Fälle gäbe es durch Teilreflektionen große Verlusste in der Lichtmenge...

[der aller dümmste Anfänge]

nein das ist wie mit zwei verschiedene schnelle vörderbänder das eine fährt langsammer und das andere schneller jetzt wird auf das langsame Vörderband material aufgelegt mit bestimmer differenz und jetzt läuft es. Das Material fällt auf das schnellere und wird mit dem Höheren tempo. Die Differenz vergrößert sich. Stimmt oder?

[sonic]

Kann man Licht verlangsamen? Und wenn ja, ändert sich der zu messende Zeitunterschied um die Entfernung zu bestimmen?

[Manf]

Grundsätzlich geht es darum, die Zeit zu erfassen und in eine andere leichter meßbare Größe umzusetzen. Bei einer Rampe die 5V in 50us durchläuft kann man bei Auswertung von 10mV etwa 100ps auflösen wenn es gelingt den Vorgang linear zu gestalten und Randeffekte zu kompensieren. Das geht mit etwas Übung sogar mit einer Schaltung auf dem Steckbrett.

Ein paar Schritte auf dem Weg kann man sich genauer ansehen.

Linearen Teil einer Rampe zur Auswertung nutzen. Hierzu Verzögerung der Aussendung nach Start der Rampe. Das geht in Richtung der angesprochenen Delay Line, wird aber viel einfacher durch elektrische Impulsverzögerung realisiert.

Vergleich der Laufzeit bei unmittelbarer Reflexion am Ausgang des Meßgerätes und nach Laufzeit zum Meßobjekt und zurück, alternierend, in aufeinander folgenden Messungen. Vergleich der Laufzeit beim Empfang von Impulsen gleicher Amplitude. Hierzu optische Dämpfung zum Abgleich der Amplitude des Referenzimpulses.
Manfred

[der aller dümmste Anfänge]

Kann man Licht verlangsamen? Und wenn ja, ändert sich der zu messende Zeitunterschied um die Entfernung zu bestimmen?

Licht kann man verlangsamen z. B. im Vakoum (Weltall) ist das licht schneller als es in Glas ist. usw.

[sonic]

Kann man Licht verlangsamen? Und wenn ja, ändert sich der zu messende Zeitunterschied um die Entfernung zu bestimmen?

Licht kann man verlangsamen z. B. im Vakoum (Weltall) ist das licht schneller als es in Glas ist. usw.

Jawoll das stimmt. Man hat es sogar schon fertiggebracht Photonen einzufangen...aber bringt einem diese Verzögerung effektiv etwas?

Grundsätzlich geht es darum, die Zeit zu erfassen und in eine andere leichter meßbare Größe umzusetzen. Bei einer Rampe die 5V in 50us durchläuft kann man bei Auswertung von 10mV etwa 100ps auflösen wenn es gelingt den Vorgang linear zu gestalten und Randeffekte zu kompensieren. Das geht mit etwas Übung sogar mit einer Schaltung auf dem Steckbrett.

Ein paar Schritte auf dem Weg kann man sich genauer ansehen.

Linearen Teil einer Rampe zur Auswertung nutzen. Hierzu Verzögerung der Aussendung nach Start der Rampe. Das geht in Richtung der angesprochenen Delay Line, wird aber viel einfacher durch elektrische Impulsverzögerung realisiert.

Vergleich der Laufzeit bei unmittelbarer Reflexion am Ausgang des Meßgerätes und nach Laufzeit zum Meßobjekt und zurück, alternierend, in aufeinander folgenden Messungen. Vergleich der Laufzeit beim Empfang von Impulsen gleicher Amplitude. Hierzu optische Dämpfung zum Abgleich der Amplitude des Referenzimpulses.
Manfred

Ok, das muss ich jetzt langsam durchkauen. Das mit der Rampe, der Risetime und der Auflösung ist klar. Linear damit man besser auswerten kann. Aber weiter komm ich nicht mit.

Beim Lesen bekam ich allerdings ne andere Idee, anstatt die Zeit z.B. per Zähler zu stoppen, könnte man doch auch eine Art Sample and Hold Glied nehmen, z.B. starten der Aufladung eines Kondensators beim Senden des Signals, Stop bei Empfang des reflektierten Signals. Danach messen auf wieviel Volt der C geladen wurde.

Die Risetime müsste entsprechend klein sein und ich hab keine Ahnung wieweit andere Parameter darauf Einfluss haben.

Gruß, Sonic

[Wolferl]

Das mit S&H Units hab ich auch schon versucht. Ich hab mich zu dumm gestellt. Ich konnte nicht mal die Verzögerungszeit von 74igern reproduzierbar messen. Das muß natürlich nix heißen, da meine Elektronikkentisse ... nun ja.

Das Problem liegt in der Detektion der Reflexion. Es kommt bei 5m Abstand (weiße Wand) grad mal ca ein tausendstel zurück zum Detektor (Fläche ca. 45mm Durchmesser).

Wolfgang

[sonic]

Das mit S&H Units hab ich auch schon versucht. Ich hab mich zu dumm gestellt. Ich konnte nicht mal die Verzögerungszeit von 74igern reproduzierbar messen. Das muß natürlich nix heißen, da meine Elektronikkentisse ... nun ja.

Lol, des steht doch im Datenblatt
Ne, schon klar was du meinst

Das Problem liegt in der Detektion der Reflexion. Es kommt bei 5m Abstand (weiße Wand) grad mal ca ein tausendstel zurück zum Detektor (Fläche ca. 45mm Durchmesser).

Wolfgang

Ja ich hatte das mit Manf in nem älteren Thread schon mal überschlagsmässig durchgerechnet, oder zumindest probiert.
Wir hatten uns auf PIN-Dioden als Empfänger geeinigt, da gibt es auch welche mit relativ großer Fläche und Sammellinse.
Rein Formeltechnisch fehlt mir aber immer noch der Zusammenhang zwischen empfangener Lichtmenge (z.B. W/m^2) und dem daraus entstehenden Signal der Diode...da komm ich nur mit den Datenblättern leider auch nicht dahinter ;-(


Gruß, Sonic