Создание лазерной рулетки.
- Автор темы gross
- Дата начала
Ivan Stone
Команда форума
А чего сложного? Посылаешь лучь, ловишь его отражение, считаешь время и расстояние, сам лазер нужен как узкий пучок дабы через 50м не разползался в "большое" пятно
У меня была идея создания такого девайса на базе двух указок.
Одна указка крепится к основанию-палке под 90 градусов, другая закрепляется на угловой шкале на расстоянии от первой. Угловая шкала градуируется в метрах, путем хитрых пересчетов по правилу треугольника. При измерении лучи совмещаются в одной точке, а на шкале смотрится растояние. Вот и вся идея.
Одна указка крепится к основанию-палке под 90 градусов, другая закрепляется на угловой шкале на расстоянии от первой. Угловая шкала градуируется в метрах, путем хитрых пересчетов по правилу треугольника. При измерении лучи совмещаются в одной точке, а на шкале смотрится растояние. Вот и вся идея.
На 0.3 метра (лейки ловят даже меньшие растояния) время задержки 2 нсек ( 0.002 микросекунды ). Так что необходима быстродействующая схема-расширитель времени в 1000-10000 раз, после нее уже можно использовать ТТЛ логику. Именно про эту схемотехнику я и хотел узнать. Дальше схема сопрягается с процессором 8051 для обработки данных.Ivan_Stone написал(а):
Кстати, какое быстродействие у ТТЛШ?
Идея интересная.DIVAS написал(а):
- Но скорость таких измерений оставляет желать лучшего.
- Возможны большие погрешности при нанесении делений/пересчете.
- На больших расстояниях - погрешность будет расти просто дико (сжатие шкалы на больших расстояниях).
gross написал(а):
А теперь думаем головой.
Скорость света = скорость сигнала по проводам = 3*108 м/с = 300 тыс. км./с
Вы какие расстояния собрались измерять? Тысячи километров? А меньше и не получится.
Даже если брать расстояние 1 км, то это время отклика 1.55*10-6, то есть 1.55 микросекунд. Но при этом еще нужна точность до метра, значит, различать надо где-то порядка одной десятой наносекунды, то есть 10-10.
Значит, рабочая частота вашего девайса должна быть 1010 Гц, то есть 10 ГГц!!!!!!
Даа... для тех, кто не знает, почитайте, как георадар действует- он с э/магн. волнами работает, и измеряет от долей метра,а не звезды выслеживает. И комп там простенький.. Весь соль- стробоскопирование нада делать. Суть эффекта- как в радиоприемнике с гетеродином-
складываешь волну 500кгц с 400кгц- получаешь волну на выходе около 100кгц.
складываешь волну 500кгц с 400кгц- получаешь волну на выходе около 100кгц.
Нашел необходимую информацию по микросхемам.
Привожу ссылку ACAM TDC-GP1.
Микросхема позволяет измерять интервалы от 0.125 наносекунд (т. е. расстояния 1.625 см).
Стоит она всего $33 под заказ. Вывод результата в цифровом виде. Контроллер плюс еще $20. И лазер импульсный еще в $20 выльется. Остальное - мелочевка.
Нашел два способа создания лазерных рулеток:
1) Посылается импульс, по его фронту запускается отсчет времени. Принимается отраженный импульс, остановка счета времени. Получаем время (t) движения импульса туда и обратно. L=ct/2, где с=3*10^8 м/с (скорость э/м волны). Запоминаем это расстояние. Многократное повторение этой процедуры, усреднение результата.
2) Второй способ описывать подробно не буду, еще не разобрался. Суть метода указанна Cobalt'ом. Только называется он не стробоскопированием. Непрерывно горящий лазерный луч модулируется. Измеряется разность фаз. Используется плавающая частота. При изготовлении заводской модели он предпочтительнее: ниже цена компонентов (необходимы значительно менее быстродействующие компоненты). Но это при серийном производстве. Также более сложна оптика данного устройства и более сложна обработка данных.
Привожу ссылку ACAM TDC-GP1.
Микросхема позволяет измерять интервалы от 0.125 наносекунд (т. е. расстояния 1.625 см).
Стоит она всего $33 под заказ. Вывод результата в цифровом виде. Контроллер плюс еще $20. И лазер импульсный еще в $20 выльется. Остальное - мелочевка.
Свет - э/м волна. И используется свет, т. к. необходима достаточная точность (иначе будет большая неточность при больших длинах волн: они легко огибают препятсвия порядка длины волны). См. устройства фирмы Leica: диапазон от 15 - 40 см до 50 - 300 м с точностью 1.5 - 3 мм.Cobalt написал(а):
Нашел два способа создания лазерных рулеток:
1) Посылается импульс, по его фронту запускается отсчет времени. Принимается отраженный импульс, остановка счета времени. Получаем время (t) движения импульса туда и обратно. L=ct/2, где с=3*10^8 м/с (скорость э/м волны). Запоминаем это расстояние. Многократное повторение этой процедуры, усреднение результата.
2) Второй способ описывать подробно не буду, еще не разобрался. Суть метода указанна Cobalt'ом. Только называется он не стробоскопированием. Непрерывно горящий лазерный луч модулируется. Измеряется разность фаз. Используется плавающая частота. При изготовлении заводской модели он предпочтительнее: ниже цена компонентов (необходимы значительно менее быстродействующие компоненты). Но это при серийном производстве. Также более сложна оптика данного устройства и более сложна обработка данных.
может быть я скажу глупость! )) да и не приводя ни каких циферок!
помойму принцип лазерных рулеток не в замерах времени за которое луч отразится и вернется а по количеству фатонов попавших в приемник! (чем бальше тем меньше) у дальномеров не знаю может быть и время замеряетося а у рулеток нет!
помойму принцип лазерных рулеток не в замерах времени за которое луч отразится и вернется а по количеству фатонов попавших в приемник! (чем бальше тем меньше) у дальномеров не знаю может быть и время замеряетося а у рулеток нет!
хм, вообще вопрос в том какая точность нужна от прибора и какие расстояния мерить и есть ли возможность подхода с линейкой "до стены".
лазером, призмой с расчеплением луча на 0,56 градуса и метровой линейкой можно +-20 сантиметров измирять расстояния до 100 метров: 1 см расхождения лучей на удаленном объекте равен 1му метру до объекта, никаких вычислений не требуется.
лазером, призмой с расчеплением луча на 0,56 градуса и метровой линейкой можно +-20 сантиметров измирять расстояния до 100 метров: 1 см расхождения лучей на удаленном объекте равен 1му метру до объекта, никаких вычислений не требуется.
gross написал(а):
33+20+20=73$
Плюс заказ микросхемы(да и будет ли принят заказ из-за одной штуки?), плюс доставка из США, плюс оптика, плюс достаточно качественный приемник, плюс экранчик, плюс мелочевка, которая хоть и стоит по мелочи, но ее много, плюс время на разработку/изготовление/программирование/отладку... А ты уверен, что не дешевле будет купить ее за 300-350$, а б.у. и еще дешевле?
Вообще-то говоря, те рулетки которые продаются в стройтоварах и предназначены для небольших расстояний, работают не на лазере. Лазер у них используется лишь как указатель, не более того. А для измерения расстояний они используют узконаправленное ультразвуковое излучение. И вот там как раз измеряется время между исходящим и принятым сигналом.
Чтобы была приличная точность - указки на полметра придется разноситьDIVAS написал(а):
А иначе - проще купить в фотокомиссионке примитивный дальномер за 200р (такой, где 2 половинки картинки совмещаешь). Или таскать с собой ФЭД или Зоркий, предварительно отъюстировав дальномер и приведя его в соответствие со шкалой на объективе. Только точность все равно будет допустимая в очень узком диапазоне (скажем, от 1,5 до 4 метров).DIVAS написал(а):
Лень лезть в документацию, однако, на сколько помню, ультразвуковые линейки так и называются ультразвуковыми и имеют растояние измерений 10-15 метров. А лазерные имеют расстояние измерений порядка 300 метров при удачной обстановке. Причем меряют именно по лазеру. Т.к. моя Лейка Дисто 5А при том, что ночью брала не напрягаясь гдето 380-400 метров (хотя по паспорту до 300) в яркий солнечный день не смогла взять 30-40 метров с прицелом в стену дома (световой луч терялся). Если бы в ней лазер только для наведения, то она эти несчастные 40 метров взяла ненапрягаясь, т.к. по будке 12х6 метров с этого расстояния имея оптический прицел промазать просто невозможно.
Позвольте не согласиться. Комплект для создания компаса стоит 1100р, процессор 700р, лазер с оптикой 600р, сама микруха для дальномера 900р, ну еще 700р всякая мелочевка (ист питания, схема для программирования, пассивные компоненты и т. п.). Заказ одной микросхемы из германии допустим, пару фирм уже нашел. Причем, $33 - цена розничная.Main Urod написал(а):
Итого 3800р.
Плату я сам развести могу (в промышленности разводка такого типа платы стоит $500-$5000). Напечать - другое дело. Но попробовать можно. В крайнем случае печать будет стотить 500-1500р.
Итого по маскимуму получаем 5300р за лазерный дальномер + компас с точностью измерения углов 1 градус, расстояний - 1.5 см.
В стройтоварах продаются строительные у/з рулетки за небольшие суммы (1000р-5000р). Лазерные у них стоят в районе 15000р-40000р.DIVAS написал(а):
Такими у/з рулетками можно мерить расстояние до плоской стены, как заметил IS. Я с ним в этом согласен, размазывание луча, его интерференция при использовании звука просто огромны. Да и точность оставляет желать лучшего: порядка длины волны (несколько см обычно). Из-за переотражений реальная точность упадет в несколько раз по сравнению с документированной.
В лазерных рулетках(дальномерах) используется метод измерения времени между отправлением и приемом отраженного сигнала. Это позволяет заменить сложную оптику на сверхбыстродействующую электронику, что несомненно уменьшает стоимость и повышает надежность прибора.
Это связанно с тем, что нужна достаточна интенсивность отраженного пакета, чтобы дальномер ее мог зарегистрировать на фоне шумового освещения. Поэтому те же Лейки имеют такие (100м-500м) ограничения на дальность. При использовании более мощных лазеров (опасных для человека мощностей) дальность без проблем повышается до десятков км (например, корабельные дальномеры на ик-лазерах).Main Urod написал(а):
К сожалению, в дискуссии участвовать не смогу с 25.07 до 06.08-07.08. Как появятся деньги начну покупать компоненты. Готовый девайс надеюсь сделать в феврале 2007. Возможно раньше при наличии средств/времени.
UP
С электроникой все более-менее понятно. Возможно будут вопросы с формированием импульсов 0.1-15 нс (нет определенности со схемой, формирующией крутой фронт импульса).
Мощность лазера предпологаю 5-15 мВт (2 класса, по всем описаниям, что я видел используются ик-лазеры 1-2 класса).
Возник вопрос с оптической схемой. Кто сталкивался с оптикой безотражательных дальномеров, огромная просьба дать ссылки.
С электроникой все более-менее понятно. Возможно будут вопросы с формированием импульсов 0.1-15 нс (нет определенности со схемой, формирующией крутой фронт импульса).
Мощность лазера предпологаю 5-15 мВт (2 класса, по всем описаниям, что я видел используются ик-лазеры 1-2 класса).
Возник вопрос с оптической схемой. Кто сталкивался с оптикой безотражательных дальномеров, огромная просьба дать ссылки.