DIY Chonograph

[apaloosa]

Gali,
jetzt hab ich Dich
Was fehlt Dir denn (liste es auf), kann das jemand vom FC ausleihen.....

Harald

[biker99]

PLL Schaltung
Quelle Wiki

Hallo zusammen.

@Archerbald und Galighenna

Schaut auch mal im Wiki die PLL Schaltung (Phasenregelschleife) an.
Link auf Wiki: http://de.wikipedia.org/wiki/Phasenregelschleife

Die Spulen kommen in einen LC Schwingkreis . Ich würde den Schwingkreis so abstimmen, dass er etwa mit 20-30 kHz schwingt. Dieses Signal wird der PLL – Schaltung zugeführt. Was die PLL Schaltung macht erklärt das Wiki. Die PLL – Schaltung reagiert hinter dem Phasenkomparator ausgesprochen sensibel auf Frequenzänderungen. Dort ist der richtige Punkt ein sauberes Signal des Pfeildurchgangs zu bekommen.

Nur, und jetzt fangt die Arbeit an, kann es sein das man das für beide Spulen braucht. Das kann man nur im Versuchsaufbau feststellen. Denn es wäre möglich, dass der Durchgang durch die zweite Spule noch in die Ausregelzeit des ersten Durchgangs fällt. Er kann dann nicht erfasst werden.
Die PLL – Schaltung gibt es fertig als CD4046B oder MC14046B.

maruk
Nur mit magnetisierten Spulen waren in Versuchsaufbau zu sehen. In gehe davon aus, dass du mit einer normalen Soundkarte am Line – In gemessen hast. Das wären dann etwa 2 Vss mit 12 Bit Auflösung. Also etwa 0.488 mV pro Bit. Ok. Dann muss ich mal meine Spulen wickeln. Mit einem kleinen Mikrofonvorverstärker müsste man das ausreichend messen können. Da ich nur Stahlspitzen habe ist das wohl die schnellste Möglichkeit. Als Software kann ich dann mein Programm abändern und einsetzen. Magnetisiert Pfeilspitzen haben ja auch einen Vorteil. Sie werden durch die Stahlstangen in den Tieren angezogen. Dadurch wird das treffen leichter.

Gruß

Biker99

[walta]

Was der Gali (und auch meine Wenigkeit) braucht ist ein Oszilloskop - und das kostet ein paar Hunderter :-(
Die Schaltung selber ist dann nicht teuer und bewegt sich im Taschengeldbereich (je nachdem wo man die Teile besorgt kann es um den Faktor 10 teurer oder billiger werden). Aber zuerst muss ein Prototyp gebaut werden - das nachbauen ist dann billig. Ausser man rechnet die Entwicklungszeit dazu - dann sind wir wieder auf 100-200 Euro :-)

walta

[MoeM]

Ja leut- Crowdfunding heißt das Zauberwort- Ich und 50 andere bestellen das Gerät bei Gali, zahlen unsere 10-20 Ocken und wenn ers hat kriegen wir je eins und der reguläre VK ist 1,5 bis 2fach so hoch...

[biker99]

Hallo Galli, Hallo Walter,

wir bewegen uns da ein einem Frequenzbreich der noch im Audiobreich liegt. Das geht alles noch mit dem Soundeingang des PC/Laptop. Und dafür gibt es frei Software um jeden Line - In in ein Oszii zu verwandel. Wenn man Angst um seinen PC hat baut man einen Einfachen Spannungsbegrenzen davor.

Gruß Biker

[apaloosa]

MoeM,
ich glaub da wäre ich dabei,
Also wer hat 'nen Oszi?

Harald

[Galighenna]

@biker
Ich bin mir jetzt nicht ganz sicher, aber ich denke ich verstehe das richtig:
Wir beschicken die Spulen mit einer Wechselspannung von sagen wir 30kHz, gespeist von einem Schwingkreis. Durch die Änderung der Induktivität beim Durchtritt der Spitze verändert sich kurzzeitig die Frequenz des Schwingkreises. Die PLL arbeitet dabei als komparator, der die Schwingkreisfrequenz mit einer fest eingestellten Referenzfrequenz vergleicht. Ändert sich nun die Schwingkreisfrequenz nur ein wenig, erzeugt das sofort einen deutlich messbares Fehlersignal, das wir als Zeitnehmer-Trigger benutzen können. Richtig?
Die Idee ist gut. Da müsste man dann tatsächlich mal ausrechnen wie lange die Schaltung braucht um sich wieder ein zu regeln. Wenn das passt, dann scheint mir diese Schaltung sehr robust gegen viele Störeinflüsse zu sein. Von der Komplexität erscheint mir diese Technik aber als die aufwändigste. Da wird man erstmal viel Rechnen und Messen müssen um eine Funktionierende Schaltung zu entwickeln.

Insgesamt denke ich gerade folgendes:
Am leichtesten um zu setzen erscheint mir, Stahlspitzen durch die Spulen zu schießen und die induzierte Spannung über einen hochohmigen Verstärker als Trigger für einen Zeitmesser zu nutzen.
Da es sich hierbei um ein einzelnes puls-artiges Signal handelt ließe sich dieses meiner Meinung nach zur Entwicklung der Schaltung gut Fouriertransformieren, um zu bestimmen mit welchen Filtern man dieses Signal gut gegen Störsignale und Rauschen Filtern kann.
Dann erhält man folgenden Aufbau:

Spule -> hochohmiger Vorverstärker -> Filterschaltung (Bandpässe etc) -> Verstärker -> Triggerschaltung -> Zeitmesser -> µC für Display steuerung und berechnung der fps und m/s

Ob man jetzt 2 Verstärker nimmt oder nur einen und ob vor dem Filter oder nach dem Filter, müsste man sehen.

PS: Wegen Oszi:
Ich hab da gerade was in der Bucht gesehen. Läuft heute Abend aus und steht noch bei 25 Tacken. Ansonsten gibt es auch Oszis für den PC als USB Gerät. Die kosten so ab 69-80 Tacken. Hab da welche gesehen für 12 und 20MHz. Wie gut die sind kann ich aber nicht sagen.

[biker99]

Hallo Galli,

fast richtig. Die Spule ist Bestandteil des Schwingkreises. Das nennt sich dan RL-Multivirbrator. Ich such mal einen Schaltplan für dich raus. Filter brauchst du keins. Es gibt kein schmalbanbigers Filte für eine bekannte Frequenz als eine PLL - Schaltung. Die meisten Störungen (Antenne) wirken auf beide Spulen fast gleichmäsig ein. Schaltest du die Spulen gegensinnig, dann werden die eingefangenen Störungen eleminiert.

Gruß Biker99

[Galighenna]

Ja nee die Filter habe ich ja nur in der von mir bevorzugten Magnet-Induktions-Version vorgesehen. Das man die bei der PLL Schaltung nicht braucht konnte ich mir denken.

[biker99]

Hallo Galli,

für die Version mit der Induktionsspannung brauchst du aber wieder magnetisierte Spitzen oder Magnete an den Pfeilen.
Bei der Schwingkreisversion sollten auch Messing und Aluspitzen gehen. Die ändern auch die Induktivität der Spule und erzeugen dadurch eine Frequenzabweichung.

Gruss Biker99

PS: Du weist aber schon, dass ein Verstärker schwingt und ein Schwinkreis das absolut nicht tunen will.

[Netzwanze]

MoeM,
ich glaub da wäre ich dabei,
Also wer hat 'nen Oszi?

Ich habe mehrere davon.

Zur Erklärung:
Zwei Analogspeicher (mit Nachleuchtbildschirm) und einen digitalen.
Der erste ist ein Riesengerät und war mir irgendwann zu groß und zu schwer (soll eigentlich verkauft werden; hatte bisher aber keine Muße dazu). Der zweite ist moderner, kleiner und leichter und war als Ersatz für den großen gedacht. Es gibt auch viele Signalformen, für die ein Digitaloszi (und speziell eines in einer Preislage, die mir genehm ist) nicht geeignet ist.
Trotzdem hatte ich mir dann noch einen Digitaloszi (nur ein Hobbygerät) zugelegt.

Ich habe aber keine Zeit mich mit einem Messaufbau zu beschäftigen. Wenn aber jemand in der Nähe wohnen sollte, der den Aufbau macht, helfe ich gerne mit meinen Messgeräten aus.

Zum Messvorgang:

Es gibt zwei Aufnehmerspulen. Der Pfeil muss irgendwas aus Metall an sich haben (die Spitze). Ein Alupfeil (oder Alu-Carbon) wird schwierig, da er sich kurzzeitig im Aufnahmebereich beider Spulen befindet.

Sobald sich die Spitze einer Spule nähert, wird sich hier etwas verändern. Am besten baut man auf der Spule einen Schwingkreis auf bei dem die Schwingung gemessen wird.
Sobald sich ein metallischer Gegenstand nähert, wird sich die Schwingfrequenz und oder die -amplitude verändern (gedämpft).
Das muss man nun messen.
Am besten schickt man das Signal über ein Integrierglied. Dieses liefert den Flächeninhalt der Schwinung unter der Kurve als Spannung. Es wird sich nun eine Art Glockenkurve zeigen.
Diese kann man nun über einen Vergleicher schicken, welcher einen definierten Impuls liefert, wenn sich die Spitze in der Mitte der Spule befindet (oder kurz davor/danach - aber immer genau an der gleichen Stelle).

Nun hat man zwei Impulse und den Abstand der Spulen zueinander.
Daraus lässt sich die Geschwindigkeit berechnen - was ja bekannt ist.

Es werden also nur zwei einfache Spulen benötigt aus denen je ein Schwingkreis gebaut wird (Achtung, das ist ein Sender! und nicht bzw nur in bestimmten Frequenzbereichen erlaubt).
Weiterhin benötigt man einen Verstärker, der eine schwache Änderungen der Amplitude (die interessiert uns hier besonders) in eine größere Spannungsänderung umwandelt.
Dann noch einen passend berechneten Filter (Widerstand und Kondensator; ein sogenanntes RC-Glied).

Christian

[Galighenna]

@biker
Nun... meistens werden für die normalen Scheibenpfeile Stahlspitzen benutzt. Die lassen sich ja leicht magnetisieren. Klar, es ist blöde wenn man gerade Alu oder Messingspitzen schießt, dann geht das nicht. Das ist natürlich der Vorteil der aktiven Messung. Ein ganz ganz großer Nachteil ist, wie Netzwanze schon erwähnt hat, das Ding ist ein Sender. Damit fällt man ab 9kHz unter die Regulationsbestimmungen der Bundesnetzagentur. Da gibt es Richtwerte, Grenzwerte, Nutzungseinschränkungen und und und, an die man sich halten muss. Da habe ich gerade mal geguckt ob ich rausfinden kann, auf welchen Frequenzen man überhaupt irgendwas machen kann. Leider kostet der Frequenzplan 18€.
Wenn man das also machen will, dann muss man sich an bestimmte Frequenzen halten, die ich nicht kenne, und Ausserdem muss das Gerät abgeschirmt werden und sollte mit einer möglichst kleinen Sendeleistung auskommen. Das ist mächtig vertrackt und schade...

Ich hab mir mal ein Programm runtergeladen, das einen beliebigen Eingang der Soundkarte in ein Oszilloskop verwandelt. Mal gucken was sich da tut, wenn man nen Magneten durch eine Spule mit 10 Windungen und 5" Durchmesser oder so, wirft, und was passiert wenn man das mit einer einfachen Stahlspitze macht. Um einfach mal irgendwie eine Messgröße zu haben, falls man da überhaupt was messen kann.
Dann kann man ja schonmal die Amplitude schätzen und die Zeitliche Ausdehnung des Signals, sowie das Signal/Rauschverhältnis grob ausmachen. Vielleicht reicht es ja schon, wenn man die Spule auf 7" verkleinert, und dann statt 50 eben 200 oder 500 Windungen nimmt. Dazu eine magnetisierte Stahlspitze und dann mal testen. Ein wenig Kupferlackdraht hab ich noch hier, aber das sind nur 5m oder so. Da kommt nicht viel bei rum an Windungen und heute Abend schaffe ich das auch nicht mehr.

[kra]

Wenn man bei beiden Spulen den Zähler auf dieselbe Flanke des Signals triggert ist die Signalform und Dauer (in 1. Näherung) kein Problem mehr.

[Archerbald]

Ich komm hier kaum mit dem Lesen nach, wie soll ich da noch was basteln...
Zu Weihnachten 2011 habe ich mir ein UNI-T UDT2102CEL geschenkt, 100Mhz Digitalspeicherscope. Zum Wohle des FC leihe ich das gern mal aus (aber versenden tue ich's nicht).
@Gali: ja, beim Metallsucher-Ansatz hat man erst mal keine saubere Flanke, da muss man vermutlich erst das Maximum bestimmen (wenn die Spitze im Spulenzentrum ist)
Aber jetzt ist hier erst mal 2.SDBBT abgesagt

[biker99]

Guten Abend.

@galli

Mach mal einen Versuchsaufbau. Aber halte uns auf dem Laufenden.

Gruss

Biker