Genau Lichtschranke mit bewegl. Sender / Empfänger

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Liebe Experten,
ich habe folgendes Problem:
Ich möchte die Geschwindigkeit einer Feldhockeykugel und die des Feldhockeyschlägers beim Schlag messen.

Dazu brauche ich zwei genaue (16-24 GHz) Lichtschranken, deren Empfänger und Sender ich weit auseinander stellen kann(c.a. 2m), und die zweite sehr eng an die erste stellen kann -> ohne Genauigkeitsverlust.

Ich habe schon ausgiebig gesucht, aber es gibt nur diese Sportler-Lichtschranke, die zwar „beweglich“ sind (zum breiten aufstellen -> zum Durchschießen), aber viel zu ungenau.

Ich freue mich über jeden Tipp, Hinweis oder sogar Fund

LG
Lukas K.

#2

Hallo Lukas,

mit diesem Thema habe ich selbst noch keine Erfahrung.
Mir scheint Deine „Lichtschranke“ jedoch auf Radar zu basieren (wegen 24 GHz und so).
Evtl. ist die Genauigkeit mit Durchtrittsschranken gar nicht erreichbar wegen:

  • Apertur
  • Rundung des Objekts
  • Fehler durch schrägen Durchtritt

Wenn es ein öffentliches Event ist, lässt sich evtl. der Fanclub Blau-Silber motivieren als Imagepflege eine dieser Lichtschranken für Fahrzeugmessungen für Dein Thema zu verwenden.
Ob der Messbereich für Feldhockey ausreicht weiß ich aber nicht.
Andererseits könnte man evtl. ganz auf Schranken verzichten und auf Radar übergehen. D.h. frontal aus Flugrichtung messen. Bzw. für den Schläger dahinter.
Eine weitere Alternative wäre eine der immer billiger werdenden Zeitlupenkameras. Der Vorteil ist, dass auch schräge Flugbahnen vermessen werden können.
Und für Physiker bleibt noch die Auswertung der Flugparabel um auf die Startgeschwindigkeit zu schließen.

Ich möchte die Geschwindigkeit einer Feldhockeykugel und die
des Feldhockeyschlägers beim Schlag messen.

Dazu brauche ich zwei genaue (16-24 GHz) Lichtschranken, deren
Empfänger und Sender ich weit auseinander stellen kann(c.a.
2m), und die zweite sehr eng an die erste stellen kann -> ohne
Genauigkeitsverlust.

#3

Hallo Lukas,
ich habe für meine Firma eine Lichtschranke für Geschwindigkeitsmessungen an einem Ballschussgerät gebaut und programmiert. Von Conrad habe ich 2 Laserlichtschranken(2x100,-Euro) gekauft welche Impulse bei Durchgang ausgeben. Diese sind auf 4 billigen Fotostativen befestigt. Die Impulse werte ich mit meiner Soundkartensoftware aus. Am Anfang kann man einfach eine Waveeditorsoftware nehmen und sich dann die Geschwindigkeit per Taschenrechner ausrechnen. Mit der Zeit nervt das, so das ich mein Soundkartenlautsprechermessprogramm dafür modifiziert habe. Bei den heutigen Abtastraten von 96KHz oder manchmal 192kHz HZ bekommt man eine gute Auflösung. 1/192000= 5,208 Mikrosek Auflösung. Ich glaube die Lichtschranken hatten ein Trägheit von 30 Mikrosek. Da diese 30Mikrosek bei der Start- und Stop Lichtschranke gleich sind, sollte die Laufzeitdifferenz gleich bleiben. Angenommen man will für eine annehmbare Genauigkeit mindestens 100 Abtastsignalwerte haben 100x5,208= 520,8 Mikrosek Laufzeit und die Lichtschranken stehen 1m auseinander. 1m*1/520,8Mikrosek= 1920m/s
1920m/s*3,6= 6912km/h Das sollte doch reichen, vorausgesetzt ich habe hier in der Eile keinen Denkfehler drin.
Ich hoffe das hilft Dir weiter. In meiner Firma funktionierts super, allerdings brauchen wir nur so bis 80kmh. Beste Grüße sendet Gerald Matz

#4

Hallo,
für diese recht spezielle Anwendung bin ich kein Experte.
Möchte trotzdem folgende Idee beitragen:
für die Steuerung von Lenkraketen aus Hubschraubern, werden neben anderen Verfahren Drähte verwendet.

Ausgehend davon zum Meßproblem Hockey-Ball:

Hier werden verschiedene Signale gebraucht,

  1. kein Ausholen, kein Kontakt zum Ball, kein Abschlagen, z. B. 10 cm rechts neben Schläger (wenn nach links abgeschlagen wird)

2)Zeit und Punkt vom Ausholen des Schlägers (Anfang, Schlagweglänge z. B. 1,50 Meter)

3 und 4)Zeit und Punkt Treffen des Schlägers auf den Ball,
ggf. Beschleunigungsbereich (Ball wird verformt oder vom Schläger gequetscht, Beschleunigungsweg z. B. 20,0 cm) würde zu 2 Punkten führen

5)beliebiger Punkt z. b. 1,00 Meter nach Abschlagpunkt als Meßpunkt für die Geschwindigkeit.

Würde nun der Ball mit 4 Leitungen z. B. Telefonadern
unterschiedlicher Längen (vorher probieren, Länge 4 = 2,80 Meter, Länge 3 = 1,80 Meter, Länge 2 = 1,60 Meter, Länge 1 = 0,10 Meter versehen,

kann man als Abriß-Schaltung (Kontakte mit ISO-Band Millimeterweise verklebt) 4 Stoppuhren (mit analoger Anzeige) die Strecken zeitlich messen.

Vielleicht würde eine Anfrage bei der Sendungg mit der Maus und andere (Galileo …) eine Versuchsschaltung mit den gewünschten Ergebnissen liefern.
Denkbar wäre auch eine Anfrage bei der RW-TH Aachen (je nach Wohnort) oder einer FH in dem Bereich Elektrotechnik. Oder das Problem einfach googlen.
Mit freundlichem Gruß
Fitzliputzli 1