Entfernungsmesser (sehr große Reichweite), Ultraschall oder Laser ... für Arduino?

Als Hintergrund zum Hacken eines vorhandenen LASER-Entfernungsmessers ist hier ein sehr guter Bericht über den Versuch eines Mannes, einen Aparkfun Prexiso LASER-Entfernungsmesser zu verstehen und seriell anzuschließen - er scheiterte, gibt aber äußerst interessante und wahrscheinlich nützliche Informationen über das, was er gefunden hat.

Sparkfun Utrasonic Rangwefonder-Modul .
Teuer, wenn man bedenkt, was ein LASER-Tap-Maß kostet.

Varianten und grundlegende Spezifikationen . 25 Fuß Reichweite beansprucht. Nützliche Informationen.

Ein Doppler-RADAR, das HF verwendet und bei einigen hundert MHz arbeitet – möglicherweise mit einem Gunn-Türöffnermodul aus früheren Zeiten – kann eine Reichweite von „sehr groß“ haben. Ich besaß einmal einen APN1 Radio Altimeter von einem Bristol Freighter (Flugzeug) und es schaffte 1000 Fuß mit Boden als "Reflektor" - zugegebenermaßen viel Boden - und verwendete Eichelröhrenthermionikventile. Sie sollten in der Lage sein, mit RF so viel Reichweite zu bekommen, wie Ihr Herz begehrt.

Der APN 1 verwendet eine einfache, aber nützliche Methode, um die Flugzeit NICHT explizit messen zu müssen. Time-of-Flight (TOF)-Messungen sind möglich, erfordern aber bei kurzen Entfernungen SEHR kurze Zeiten. Eine Nanosekunde ist ein leichter Fuß Zeit weise!.
Der APN1-Sender wurde frequenzgewobbelt und das empfangene reflektierte Signal wurde mit dem aktuellen gesendeten Signal gemischt. Das zurückkehrende Signal hat die TX-Frequenz, wenn das Signal gegangen ist, und die TX-Frequenz wurde auf eine andere Frequenz verschoben, indem das Signal zurückkehrt. Die Differenzfrequenz, die durch Mischen von TX und reflektiertem Signal erhalten wird, gibt ein direktes Maß für die Reichweite.

Diskussion - Dies bezieht sich zwar auf HF-Geräte aus dem 2. Weltkrieg, ist aber direkt auf eine moderne Kurzstreckenversion anwendbar

Grundprinzip:

Yee Ha!!!

Sie könnten einen Winkel verwenden, der zwei Punkte auf einem klassischen Entfernungsmesser misst. Dies könnte einen LASER verwenden, um zwei Punkte zu erzeugen, die Sie so anordnen, dass sie unter Arduino-Steuerung zusammenfallen. Ein altmodischer Ansatz, aber einer, der durchaus machbar ist.
Wenn Sie eine 1-Meter-Basislinie verwendet haben und ein Strahl gerade ausging und der andere auf Konizid verschoben wurde, und Sie dann den Winkel des beweglichen Punkts gemessen haben.
Bei 5 Metern beträgt die Winkeländerung für 1 Meter Anstieg 78,7 Grad bis 80,6 Grad = + 1,85 Grad
10 bis 11 Meter, Winkeländerung = 0,516 Grad
15 bis 16 = 0,238 Grad
20 bis 21 = + 0,14 Grad
25 bis 26 ~= 0,1 Grad
30 bis 31 Grad = +0,06 Grad

Sie können entscheiden, in welchem ​​Bereich die Gradänderung zu schwer ist, um sie genau abzulesen.
Eine längere Basislinie verringert die Position in der Tabelle. zB ergibt eine 2-Meter-Grundlinie ein effektives Ergebnis von 30/2 = 15 Grad.

Distanz
........Grad
................. Delta Grad
1... 45,0
2... 63,4... 18,4
5... 78,7 .. .2,7
10..84,3 ...0,63
15.. 86,2... 0,27
25.. 87,7... 0,10
30.. 88,1... 0,07

HINZUGEFÜGT:

Ich habe den APN1-Hauptschaltplan so viel zum Spaß beigefügt, um zu zeigen, was 1940 mit Acorn-Röhren gemacht werden konnte, ABER im Grunde ist es potenziell nützlich für Ideen. Das obige Diagramm ist lesbar, wenn Sie es wie geliefert in voller Größe betrachten. (Rechtsklick und dann kopieren oder speichern oder öffnen). Dies ist die Qualität "wie geliefert" - jemand hat das Original in ein GIF in 2 Farben "Schwarzweiß" gescannt.

Ich habe einen Teil der Schaltung unten kopiert und Notizen hinzugefügt. So etwas ließe sich mit modernen Komponenten "relativ leicht" [tm] realisieren.
Der besondere Zauber wird durch den Modulator geboten - hier ein von einer Schwingspule angetriebener variabler Kondensator, der den Sender über einen Frequenzbereich scannt. Das moderne Äquivalent ist eine Varacror-Diode - variable Kapazität mit Sperrspannung. Der Oszillator rechts in der Mitte treibt diesen Modulator an.
Der Sender ist ein Paar Push-Pull-Eichelröhren, die die Sendeantenne unten links antreiben. Ein "Schnüffeln" [Fachbegriff :-) ] von RF wird vom TX zum RX oben links gesendet. Ein symmetrischer Detektor - hier ein Paar Acorn-Röhren V101 und V102, aber heutzutage ein Schottky-Dioden-Ringmischer oder ähnliches nimmt den TX-Sniff und das empfangene Echo und mischt sie, um ein Differenzsignal am Ausgang oben rechts bereitzustellen. Dieses wird dann als Entfernungssignal verstärkt. Die Umsetzung mit "Festkörper"-Teilen würde zu einem einfachen und möglicherweise sogar effektiven Ergebnis führen. Die Strahlbreite des Senders wäre ein wichtiger Gesichtspunkt. Ein GHZ-Oszillator oder so und eine lange Pringles-Dosenantenne (oder zwei) können ausreichen. Moderne Handy- und WLAN-Komponenten sind so gut verfügbar (ggf. Überschuss), dass die "harten"

Wie Russell vorgeschlagen hat, ist es möglich, Ihren eigenen Laser-Entfernungsmesser mit Winkeln herzustellen. Es kommt darauf an, wie viel Arbeit es wert ist. Sie sind schwierig zu bauen und genau zu machen, und am Ende wünscht man sich vielleicht, man hätte gerade den Stanley gekauft.

Im Grunde strahlt man einen Laserstrahl aus und schaut dann mit einer kleinen Kamera auf die Stelle. Da es sich um eine 1D-Anwendung handelt, können Sie tatsächlich ein lineares CCD-Array sowie ein Objektiv zum Fokussieren des Bildes und einen IR-Filter zur Verbesserung des Kontrasts verwenden.

Beginnen Sie mit eingeschaltetem Laser und nehmen Sie ein Bild mit dem CCD auf. Das CCD kann 1024 Pixel breit sein. Speichern Sie sie im Speicher des Aduino. Schalten Sie nun den Laser aus und nehmen Sie ein weiteres Bild auf. Wenn Sie die Daten für dieses Bild einlesen, subtrahieren Sie sie vom gespeicherten Bild. Wenn der CCD den Laserpunkt sehen kann, sollten Sie ein Bild des Punkts erhalten. Finden Sie heraus, wo die Mitte des Flecks von 0-1023 liegt.

Jetzt sieht man das Problem. Wenn Ihr Punkt perfekt fokussiert ist und nur ein Pixel der Kamera abdeckt, beträgt die beste Genauigkeit, die Sie erreichen können, 1 mm über den Bereich von 1,023 m. Das ist wahrscheinlich nicht gut für ein Maßband. Ihre Optionen sind:

1. Verwenden Sie einen CCD mit höherer Auflösung. Ich denke, sie kommen in Auflösungen bis zu etwa 6000 Pixel.
2. Versuchen Sie, die Mitte des Flecks subpixelgenau zu bestimmen.