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positionsbestimmung durch frequenzänderung
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> positionsbestimmung durch frequenzänderung
 
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wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 15 Okt 2009 - 20:23:22    Titel: positionsbestimmung durch frequenzänderung

hallo, ich hab heute zum spaß überlegt wie ein roboter eigentständig durch messungen seine position bestimmen kann. dabei schnall ich einen ultraschallsensor auf die vorderseite des roboters. wenn der sensor signale abgibt und wieder einfängt dann kommen die mit der gleichen wellenlänge zurück falls sich der roboter nicht bewegt, aber wenn sich der roboter zum beispiel vorwärts bewegt, dann ändere ich erste die wellenlänge, wenn das signal gegen eine wand trifft und wieder zurück kommt, nehme ich das reflektierte signal nochmals mit verkürtzer wellenlänge war. also die wellenlänge müsste doch dann 2 mal verkürtzt werden, 1 mal beim aussenden durch die vorwärtsbewegung und einmal beim einfangen durch die entgegengesetzte bewegungsrichtung.
also ändert sich die frequenz doppelt , oder? wenn das so ist, kann ich die frequenzänderung mit der ursprünglichen frequenz vergleichen und irgenwie die geschwindigkeit berechnen, um später die positionsänderung zu wissen, muss ich vorher einen timer gestartet haben der dann in jemen zyklus stoppt und die positionsänderung ausgibt. wäre das eine gute idee?


Zuletzt bearbeitet von wallew am 15 Okt 2009 - 20:50:44, insgesamt einmal bearbeitet
sm00ther
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Anmeldungsdatum: 27.01.2008
Beiträge: 4451

BeitragVerfasst am: 15 Okt 2009 - 20:29:15    Titel:

Geht es dir prinzipiell erstmal um eine Erfindung, die Positionsmessung realisieren zu können?

Du sagst, dass der Robotor ein Signal ausstrahlt. Im Prinzip musst du zweidimensional denken, denn sowohl in x- als auch in y-Richtung kann sich das Ding bewegen.

Wie schnell wird das Signal denn reflektriert bzw. wie schnell kommt das Signal beim Robotor an? Im Prinzip bräuchtest du doch einen Zähler, der im nanosekunden Bereich zählt, um überhaupt eine zeitliche Änderung bemerken zu können.

Und die Rechenverarbeitung im uC muss entsprechend schnell vonstatten gehen.

Aber im Prinzip willst du einen Wal realisieren, verstehe ich dich richtig?
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 15 Okt 2009 - 20:41:08    Titel:

jetzt hätte ich fast das wichtigste vergessen, mir ist noch was aufgefallen.
stellt euch einen kleinen kasten vor wo innen auf der linken seite ein sensor befestigt ist das meinetwegen infrarot abstrahlt (also diesmal kein ultraschall). auf der rechten seite im kasten ist eine reflektierende schicht. wenn sich der kasten nicht bewegt, dann wird das infrarotlicht unverändert abgestraht, unverändert reflektiert und unverändert wieder eingefangen.
wenn sich der kasten aber jetzt bewegt, dann wird die strahlung z.b bei einer vorwärtsbewegung verändert (wellenlänge kürzer) und bei der reflektion wieder in den normalzustand zurückverändert ( wellenlänge verlängert) ABER wärhend diese reflektierten strahlen zurückfliegen, steuern sie direkt in die arme des sensors der genau in die entgegengesetzte richtung fliegt, damit wird wieder die frequenz erhöht die abhängig von der geschwindigkeit des kastens ist.

meine frage: kann sowas funktionieren oder hab ich das was übersehen und freue mich umsonst?


danke im voraus.


EDIT: wenn sowas funktionieren könnte, dann wären alle meine probleme zur positionsbestimmung gelöst, weil ich in diesem fall nicht mehr von irgendwelchen wänden oder flachen untergrund abhängig bin, ich hab nur einen kleinen, netten kasten, so eine art beschleunigungssensor, nur dass es abhängig von der geschwindigkeit ist und nicht von der beschleunigung und somit der rechenaufwand für einen computer geringer ist (=schneller verarbeitet).


Zuletzt bearbeitet von wallew am 15 Okt 2009 - 20:59:11, insgesamt einmal bearbeitet
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 15 Okt 2009 - 20:45:27    Titel:

Zitat:
Aber im Prinzip willst du einen Wal realisieren, verstehe ich dich richtig?


oh, da war die natur wiedermal ein schritt schneller.

ja, unzwar bin ich nur davon ausgegangen dass ich nur die x-richtung messe, für die y-yrichtung bräuchte ich dann einen zweiten sensor.
mein frage war aber folgende: stimmt es dass sich die wellenlänge 2 mal verkürzt? 1mal beim aussenden und einmal bei einschlag in den sensor zurück?
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 16 Okt 2009 - 00:42:41    Titel:

Ich schieb nochmal hoch:


etzt hätte ich fast das wichtigste vergessen, mir ist noch was aufgefallen.
stellt euch einen kleinen kasten vor wo innen auf der linken seite ein sensor befestigt ist das meinetwegen infrarot abstrahlt (also diesmal kein ultraschall). auf der rechten seite im kasten ist eine reflektierende schicht. wenn sich der kasten nicht bewegt, dann wird das infrarotlicht unverändert abgestraht, unverändert reflektiert und unverändert wieder eingefangen.
wenn sich der kasten aber jetzt bewegt, dann wird die strahlung z.b bei einer vorwärtsbewegung verändert (wellenlänge kürzer) und bei der reflektion wieder in den normalzustand zurückverändert ( wellenlänge verlängert) ABER wärhend diese reflektierten strahlen zurückfliegen, steuern sie direkt in die arme des sensors der genau in die entgegengesetzte richtung fliegt, damit wird wieder die frequenz erhöht die abhängig von der geschwindigkeit des kastens ist.

meine frage: kann sowas funktionieren oder hab ich das was übersehen und freue mich umsonst?


danke im voraus.


EDIT: wenn sowas funktionieren könnte, dann wären alle meine probleme zur positionsbestimmung gelöst, weil ich in diesem fall nicht mehr von irgendwelchen wänden oder flachen untergrund abhängig bin, ich hab nur einen kleinen, netten kasten, so eine art beschleunigungssensor, nur dass es abhängig von der geschwindigkeit ist und nicht von der beschleunigung und somit der rechenaufwand für einen computer geringer ist (=schneller verarbeitet).
Psycho7765
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Anmeldungsdatum: 27.01.2009
Beiträge: 668

BeitragVerfasst am: 16 Okt 2009 - 01:27:49    Titel:

wallew hat folgendes geschrieben:
jetzt hätte ich fast das wichtigste vergessen, mir ist noch was aufgefallen.
stellt euch einen kleinen kasten vor wo innen auf der linken seite ein sensor befestigt ist das meinetwegen infrarot abstrahlt (also diesmal kein ultraschall). auf der rechten seite im kasten ist eine reflektierende schicht. wenn sich der kasten nicht bewegt, dann wird das infrarotlicht unverändert abgestraht, unverändert reflektiert und unverändert wieder eingefangen.
wenn sich der kasten aber jetzt bewegt, dann wird die strahlung z.b bei einer vorwärtsbewegung verändert (wellenlänge kürzer)


Stop. Das würde schon mit Schall nicht funktionieren, weil du in einem Kasten die Luft ja mitführst. In diesem Kasten gäb es weder einen bewegten Empfänger noch einen bewegten Sender, also keine Frequenzänderung. Beim Licht kommt dann noch erschwerend hinzu, dass es ein Analogon zur Luft als 'Wellenträger' gar nicht erst gibt (siehe die ehemalige Äthertheorie).

Zitat:

und bei der reflektion wieder in den normalzustand zurückverändert ( wellenlänge verlängert) ABER wärhend diese reflektierten strahlen zurückfliegen, steuern sie direkt in die arme des sensors der genau in die entgegengesetzte richtung fliegt, damit wird wieder die frequenz erhöht die abhängig von der geschwindigkeit des kastens ist.

meine frage: kann sowas funktionieren oder hab ich das was übersehen und freue mich umsonst?


Dass so ein System nicht funktionieren kann siehst du ja schon an Folgendem: Angenommen dein abgeschlossener Kasten misst eine Geschwindigkeit. Aus welchem Grund sollte das ausgerechnet die Geschwindigkeit des Kastens im Bezug zum Boden sein? Da der Messprozess von außen nicht beeinflusst wird, könnte es genau so die Geschwindigkeit im Bezug zur Sonne oder sonstwas sein. Deine Idee würde eine eindeutig definierte 'absolute' Geschwindigkeit in der natur vorraussetzen, die es aber nicht gibt (Relativitätsprinzip).
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 16 Okt 2009 - 12:59:05    Titel:

Zitat:
Aus welchem Grund sollte das ausgerechnet die Geschwindigkeit des Kastens im Bezug zum Boden sein?


wieso nicht, wenn ich den kasten auf die rotationsgeschwindigkeit der erde (an diesem punkt der erde) abstimme?

EDIT:
wenn ich z.b mit extrem hoher geschwindigkeit auf eine ampel zu fahre, dann müsste ich doch auch eine veränderung der farbe merken oder nicht?
Und wenn die ampel z.b der reflektor wäre und das auto wäre der sensor, und die erdrotation wäre extrem schnell und das auto sich nicht bewegt sondern sich einfach vor die ampel stellt, dann müsste ich doch auch eine farbänderung erkennen.
Psycho7765
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Anmeldungsdatum: 27.01.2009
Beiträge: 668

BeitragVerfasst am: 16 Okt 2009 - 13:27:18    Titel:

Zitat:
wieso nicht, wenn ich den kasten auf die rotationsgeschwindigkeit der erde (an diesem punkt der erde) abstimme?


Und wie soll so eine Abstimmung aussehen?

Zitat:
wenn ich z.b mit extrem hoher geschwindigkeit auf eine ampel zu fahre, dann müsste ich doch auch eine veränderung der farbe merken oder nicht?


Ja, in dem Fall bewegst du dich ja auch auf den Sender zu. In deinem Kasten sind Sender und Empfänger aber zueinander unbewegt.

Zitat:
Und wenn die ampel z.b der reflektor wäre und das auto wäre der sensor, und die erdrotation wäre extrem schnell und das auto sich nicht bewegt sondern sich einfach vor die ampel stellt, dann müsste ich doch auch eine farbänderung erkennen.


Die Sache mit der Erdrotation macht das etwas komplizierter, weil eine Rotation auch noch eine beschleunigte Bewegung ist. Im Prinzip ist die Antowort aber nein: wenn Ampel und Auto zueinander unbewegt sind, ist völlig egal wie schnell sich (Ampel+Auto) im Bezug zu irgendwas bewegen, es gibt keine Farbänderung.
wallew
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Anmeldungsdatum: 06.10.2008
Beiträge: 165

BeitragVerfasst am: 16 Okt 2009 - 14:18:36    Titel:

achso ja, hast recht. dann hab ich doch einen schritt übersprungen nähmlich die reflexion am reflektor, da ist die frequenz im vergleich zur aussendefrequenz gleich, d.h der spiegel merkt keine farbänderung weil er sich mit dem sender bewegt.

ok, dann dürfte sowas mit anderen sendearten wie ultraschall auch nicht möglich sein. nehmen wir wieder einen sensor (diesmal ultraschall) und parallel gegenüber einen reflektor. was würde es für einen unterschied für die frequenzen machen wenn das ganze in einem kasten wäre oder offen an der freien luft, außer dass die luft, wenn es ein kasten ist, mitgerissen wird?
es wäre also eigentlich egal ob es frei ist oder in einem kasten, am ende müsste doch das gleiche ergebnis rauskommen (nähmlich NICHTS).
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