costruzione sensore di distanza tramite laser

[Athlon]

Originariamente inviato da Matro
Urca ! Non la sapevo... Particolare insignificante

Questa velocita' (comunemente detta "c" ) non e' solo quella della luce ma e' comune a tutte le onde elettromagnetiche (onde radio, microonde,RaggiX , Raggi Gamma , Ultravioletti , infrarossi)

[Matro]

Originariamente inviato da xenom
davvero non lo sapevi?

Quando mi metto a fare le cazzatine di elettronica e coi pic, sono abituato a tempi nell'ordine del uS. Fisica a scuola è da un pezzetto che non la faccio, per cui avevo il buco (in testa )

[gpc]

Originariamente inviato da Athlon
la minima distanza rilevabile penso che sia intorno a 3-4 volte la distanza tra il fotodiodo e la sorgente di luce altrimenti sono fuori asse ed il fotodiodo non "vede" la luce.

Per la distanza massima penso che non si possa superare i 5-6 metri in ambiente luminoso o i 10-15 in ambiente buio.

L'intensita' della luce riflessa varia con il quadrato della distanza.

No, forse non ci capiamo.
Devo misurare una distanza con la precisione di un centimetro, per esempio.
Questo vuol dire che il rilevatore deve avere una risoluzione per la grandezza che va a misurare pari al cambiamento che avviene in un centimetro nel fascio laser usato.
Per cui la domanda è, che risoluzione deve avere il tuo sistema di rilevamento per potersi accorgere delle variazioni di un centrimetro nel percorso del laser?

[khri81]

no a me occorre un rilevatore ben più potente parlo di 100 metri!
mi sa che devo comprare un laser velox!

no vi spiego sto facendo x l'univ un progetto di una macchina autoguidata che deve evitare gli ostacoli e seguire i percorsi indicati dal pc, frenare automaticamente in caso di ostacolo senza andarci a sbattere, insomma tutt'altro che facile, è più facile fare un riconscitore di ostacoli ottico che tramite laser!

peccato l'idea di farla frenare da sola mi piaceva troppo!

[gpc]

Originariamente inviato da khri81
no a me occorre un rilevatore ben più potente parlo di 100 metri!

Aridaje, non ci capiamo.
Se tu usi un pic e il tempo impiegato dal raggio laser a tornare indietro, avendo una istruzione ogni milionesimo di secondo, la minima distanza che puoi rilevare è quella percorsa dalla luce in un milionesimo di secondo diviso due (andata e ritorno). Quindi:
300.000Km/2.000.000=0.15Km=150 metri, idealmente.
Avresti uno strumento in grado di misurarti anche la distanza terra-luna (un secondo circa per l'andata e un secondo circa per il ritorno) con una risoluzione di 150 metri, ma al di sotto dei 150 non potresti andare.
Non è una questione di misura massima fattibile, è una questione di *minima* misura, come cercavo di spiegare ad Athlon: se tu utilizzi un certo fenomeno per compiere una misurazione di un'altra grandezza, devi essere in grado di rilevare e misurare la variazione di quella grandezza che avviene in corrispondenza della risoluzione che vuoi avere, e con la luce, per avere risoluzioni di centrimetri, usando la sua velocità significa usare dei sistemi mostruosamente veloci.
Proprio per questo si misura la fase...

[cicoandcico]

ma come si potrebbe fare per misurare la fase?
un dsp magari...?

[gpc]

Originariamente inviato da cicoandcico
ma come si potrebbe fare per misurare la fase?
un dsp magari...?

Non so di preciso, ma credo che si possa fare con un PLL.
Ricordatevi che l'elettronica analogica è venuta prima della digitale...

[Athlon]

Originariamente inviato da gpc
No, forse non ci capiamo.
Devo misurare una distanza con la precisione di un centimetro, per esempio.
Questo vuol dire che il rilevatore deve avere una risoluzione per la grandezza che va a misurare pari al cambiamento che avviene in un centimetro nel fascio laser usato.
Per cui la domanda è, che risoluzione deve avere il tuo sistema di rilevamento per potersi accorgere delle variazioni di un centrimetro nel percorso del laser?

Un rilevatore che utilizza come metodo di misura l' INTESITA' luminosa ha una risoluzione variabile con il quadrato della distanza..

per capirci , sulle lunghe distanze il sensore avrebbe una risoluzione nell' ordine dei metri .. in pratica passando da 10 a 5 metri il segnale RADDOPPIA.

Mano a mano che la distanza diminuisce la risoluzione AUMENTA .. ad esempio se si passa da una distanza di 20 cm ad una distanza di 10 il segnale RADDOPPIA ANCORA.

Quindi il primo raddoppio corrisponde ad una risoluzione di 5 metri , mentre l'altro ad una risoluzione di 10 cm.


Un sensore di questo tipo e' OTTIMO per robot che devono evitare ostacoli perche' ha una risoluzione grossolana quando gli ostacoli sono lontani mentre diventa sempre piu' preciso quando le distanze si riducono.


In piu' non serve NESSUNA logica veloce perche' il sensore misura solo l' INTENSITA' DELLA LUCE RIFLESSA e la variazione di questa grandezza ha una velocita' paragonabile alla velocita' del robots (pochi Km/h)

Ad esempio con un ENCODER a 4 bit ed un sensore tarato per una distanza minima di 5mm avresti le misurazioni alle seguenti distanze:

5mm , 10mm , 20mm , 40mm, 80mm , 160mm , 320mm , 640mm.

Come vedi la risoluzione cambia moltissimo tra le misurazioni ad un estremo della scala rispetto a quelle all' altro estremo.

[gpc]

No no Athlon, proprio parliamo due lingue diverse
Tu mi stai dicendo una cosa e io un'altra, forse non riesco a farti capire qual'è il problema per una realizzazione casalinga del tuo sistema.

Diciamo che io emetto un raggio laser e voglio misurare una distanza con una risoluzione di un centimetro (pessima). Diciamo che ad un metro di distanza il segnale letto dal rilevatore abbia l'ampiezza di 1V. A 1mt+1cm, quanto sarà? In altre parole, quanto decade in termini relativi un segnale luminoso (laser) in un centimetro? Se ci pensi, è una quantità talmente minuscola che ti vuole prima di tutto un sensore estremamente sensibile per rilevarla, e secondo ti vuole una elettronica estremamente sensibile per leggerla. Tieni presente che i fasci laser sono "rinomati" per essere fasci collimati, quindi con una piccolissima dispersione in lunghe distanze.
Altro problema: l'intensità del raggio riflesso varierebbe a seconda dell'angolo di incidenza, del materiale su cui si riflette e del suo colore.
Vedi tu...
Non sto dicendo che in teoria sia scorretto, sto dicendo che in pratica è di estrema difficoltà di realizzazione.

[khri81]

ma come funziona allora un laser velox???

cioè fatemi capire da quello che dici sembra impossibile costruire un rilevatore di distanza serio, ma un laser velox funziona abb bene.
nn potrei fare un laser velox a costo ridotto???

[gpc]

Te l'ho detto, i misuratori di distanza (e uno di velocità non è altro che un misuratore di distanza che fa due misure e le divide per l'intervallo di tempo) usano la differenza di fase dei segnali inviati e riflessi.

[gpc]

Originariamente inviato da Athlon
Un rilevatore che utilizza come metodo di misura l' INTESITA' luminosa ha una risoluzione variabile con il quadrato della distanza..

E comunque, idealmente, il laser non ha nessun calo di intensità luminosa in funzione della distanza, ora che mi viene in mente
Quello che dici tu è la variazione di intensità con un campo che viene emesso seguendo una geometria sferica.

[Athlon]

Originariamente inviato da gpc
E comunque, idealmente, il laser non ha nessun calo di intensità luminosa in funzione della distanza, ora che mi viene in mente
Quello che dici tu è la variazione di intensità con un campo che viene emesso seguendo una geometria sferica.

Dopo una riflessione su un qualunque oggetto diverso da uno specchio piano un fascio laser cessa di essere tale e diventa una normale fonte luminosa che di attenua con la distanza.


Prova a priettare un laser su un muro intonacato , vedrai che quello che torna indietro non ha per nulla le caratterisitche del fascio laser

[gpc]

Originariamente inviato da Athlon
Dopo una riflessione su un qualunque oggetto diverso da uno specchio piano un fascio laser cessa di essere tale e diventa una normale fonte luminosa che di attenua con la distanza.


Prova a priettare un laser su un muro intonacato , vedrai che quello che torna indietro non ha per nulla le caratterisitche del fascio laser

Appunto: le caratteristiche del segnale di ritorno dipenderebbero da un'infinità di fattori rendendo impossibile una misura.
E in ogni caso, l'attenuazione per centimetro è infima...

[khri81]

si insomma l'unico modo sarebbe quello di avere i soldi x costruire un apparecchiatura sofisticata come un laser velox!
e a onde radio nn si può far nulla???

[Zontar]

Originariamente inviato da gpc
uno di velocità non è altro che un misuratore di distanza che fa due misure e le divide per l'intervallo di tempo

Se non sbaglio invece il velox misura direttamente la velocità sfruttando l'effetto doppler

[gpc]

Originariamente inviato da Zontar
Se non sbaglio invece il velox misura direttamente la velocità sfruttando l'effetto doppler

L'effetto doppler di un fascio di luce alla velocità di un'auto?
Va bene che ci sia chi corre, ma direi che la velocità di un'auto non è paragonabile con la velocità della luce... Se ci fosse l'effetto doppler luminoso con la velocità delle auto le vedresti cambiare colore quando ti passano davanti...

[Zontar]

Originariamente inviato da gpc
L'effetto doppler di un fascio di luce alla velocità di un'auto?
Va bene che ci sia chi corre, ma direi che la velocità di un'auto non è paragonabile con la velocità della luce... Se ci fosse l'effetto doppler luminoso con la velocità delle auto le vedresti cambiare colore quando ti passano davanti...

Se la velocitá e costante non cambiano colore , cmq. considera che a velocita molto piu' basse di quelle della luce (v) (velocitá umane) lo shift c'e' e puo essere approssimato a

shift = v/ lunghezza d'onda della radiazione

e quindi si dovrebbe ottenere uno spostamento misurabile . Un cellulare a 900mhz su una macchina che va a 200km/h ha uno shift di circa 180Hz, non mi sembrano pochi.

EDIT: chiaramente per ottenere un cambiamento sulla scala del visibile ce ne vuole di velocitá ma questo non significa che giá a velocitá relativisticamente basse l'effetto non possa essere misurato

[gpc]

Il cambiamento di colore ce l'avresti quando ti passa davanti, perchè passa da una velocità di avvicinamento ad una di allontanamento...
Perchè dici che non avreti cambiamenti nel visibile? Tanto un laser non è così lontano dalla frequenza della luce visibile... per cui...
Boh, a me sembra molto strano che invece di usare un metodo semplice e rapido come la misura di due distanze debbano scomodare l'effetto doppler delle onde luminose per la velocità di una macchina.
Tieni presente che l'autovelox non funziona solo con macchine che vanno ai 200 all'ora ma anche con quelle che vanno ai 50... e se ai 50 all'ora l'effetto doppler della luce è apprezzabile, allora quando vado in bici lascio la scia

[khri81]

cmq un laser velox è abb preciso forse xchè l'elettronica che lo compone è molto sofisticata!