2010/2011 Entfernungsbestimmung

Entfernungsbestimmung durch Laufzeitmessung

Die Idee hinter diesem Projekt war es eine Distanzmessung ohne direkten Sichtkontakt zu ermöglichen. Die Lösung konnte daher nicht auf einer optischen Version basieren und musste folglich funkgestützt ermöglicht werden.

Eine Abstandsmessung durch Funk ist soweit nichts neues, da bei Verfahren wie z.B. Radar ebenfalls Funkwellen ausgesendet werden, welche am Messobjekt reflektiert werden und die Zeitspanne bis zum Eintreffen der ausgesendeten Wellen bestimmt wird. Für dieses Verfahren muss das Messobjekt jedoch eine Form und Oberfläche besitzen, welche die Funkwellen möglichst optimal reflektiert. Beim Radar an Flughäfen wird dies durch die große Oberfläche am Flugzeug ermöglicht. Für ein ziviles und in kleinem Maßstab anwendbares Projekt ist dies daher jedoch ungeeignet und weiter muss bekannt sein in welcher Richtung sich das Messobjekt befindet und der Sender auf den Reflektor möglichst exakt ausgerichtet werden.

Durch das von mir erdachte und entwickelte Verfahren ist weder eine Ausrichtung noch ein großer Reflektor nötig. Alles was am Messobjekt benötigt wird ist ein Kreditkarten große Platine, welche in jeder Lage eine Messung erlaubt. Am andern Messpunkt ist ebenfalls nur ein kleiner Aufbau in der Größe eines DIN A5 Blattes nötig.

Die neunstellige Anzeige gibt nach Abschluss der Messung den ermittelten Abstand an, welcher mit 5 multipliziert werden muss um die Distanz in Meter zu erhalten.

Aufbau der Messeinrichtung

Grundlegend besteht die DIN A5 große Messeinrichtung aus einem Sender, hier 433 MHz, einem Empfänger auf anderer Frequenz sowie einer schnellen Zählereinheit und Start-Stop-Logik. Dabei wird durch das betätigen eines Tasters ein Impuls an das 433 MHz Sendemodul gegeben, welches diesen überträgt. Gleichzeitig beginnt der Zähler zu laufen. Wird der Impuls am zweiten Messpunkt detektiert, so wird dieser an den Sender auf anderer Frequenz direkt übergeben, d.h. der Ausgang des Empfängers ist mit dem Sender durch einen zweifachen Schmitttrigger-Inverter verbunden. Wird das Signal des zweiten Senders am 1. Messpunkt registriert so wird der Zähler angehalten. Ein Auftreten einer Verzögerung ist selbstverständlich nicht auszuschließen, kann jedoch durch die Verwendung von analogen Sendern sehr gut stabilisiert werden, was es erlaubt die nach dem Einschalten ermittelte Verzögerung an einem simplen Vorzähler mittels Jumper voreinzustellen. Dies führt dazu, dass der Zähler erst nach Ablauf des Vorzählers freigegeben wird.

Messergebnisse

Die Diagramme zeigen die mehrmals durchgeführten Versuche und deren realen Ergebnisse.

Entfernung in Relation zu den ermittelten MesswertenZur besseren Darstellung der ermittelten Messwerte über mehrere Messungen hinweg:

Die hier deutlich erkennbaren falschen Messwerte im Bereich von 10 Meter konnte bis heute nicht erklärt werden. vermutet wird eine Störung des Zählers durch die Funkmodule. Der Messfehler ab einer Distanz von 100 Meter kann jedoch durch die geringe Sendeleistung erklärt werden, diese Leistung kann jedoch nicht erhöht werden ohne dass eine Zulassung als Amateur Funker erworben wird

Dieses Projekt wurde im Reginalwettbewerb Jugend forscht 2011 mit dem 1. Platz ausgezeichnet und erreichte im Landeswettbewerb Bayern den 4. Platz.

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