Also es gibt noch eine weitere Varinte, man kann das IR Signal nicht nur als Start sondern auch als Stop-Signal nutzen. Also z.B. Bake sendet US und und sobald der RP6 das US signal hat antwortet er ASAP mit einem IR impuls. Die Bake emfängt den IR Puls und berechnet dann die Laufzeit.
Aber wir nähern uns der Frage nach dem Aufwand und da ist zunächst die Geschichte mit den 8 Baken mal aufzunehmen. Ich behaupte... das müsste man dann noch mal verifizieren... das man nicht 8 einzelne Baken braucht.. es reicht wenn man eine Bake mit bis zu 8 Sateliten hat. Man kauft sich ja auch keine 6 Stereoanlagen mit je einem Speaker wenn man 5.1 sound haben will... sondern eine Anlage mt 6 Speakern! Wenn wir uns darauf einigen wären wir auch da ein Schritt weiter. Von mir aus können wir aber gern bei den Satelliten dann jeweils von Baken reden und diese auch mit 8 angeben. Zur Begriffsklärung, bisher habe ich die Steuereinheit der Satelliten als Bake bezeichnet.
Ohne in diesem Textabschnitt eine Senderichtung für den US Impuls vorgeben zu wollen halte ich es grundsätzlich für einfacher, wenn immer nur ein Schallgeber sendet und nur ein Schallgeber empfängt. Dies minimiert Probleme mit Schallechos weil grundsätzlich der direkte Weg immer schneller ist als der umweg, man muss aber sicher und auch unter schlechten Bedingungen den ersten US Impuls feststellen können. Das hat zur Folge, das eine komplette Lokalisation (anmessen durch 2 bis max 8 Satelliten) ggf. quasi nacheinander erfolgt und damit bis zu 8 Messungen erfordert. Schall legt üblicher Weise 330m/sek oder 33m/100ms zurück. Bei einer Reichweite von 10m messdistanz und einer Abklingphase wo sich das US-Signal beruhigen/verstreuen kann, muss man also mit 50ms Messzeit und min. 50-70ms Abklingphase rechnen. Mit dem Ansatz lassen sich die 8 erforderlichen Messungen bequem auf 1 Sek. verteilen - das heisst im Umkehrschluss, eine vollständige Lokalisation ist innerhalb 1 Sek abgeschlossen.
Der Schallpegel darf aber damit auch nur so laut sein das er 33m oder 100ms nicht signifikant überschreitet weil sonst echos aus der vorherigen Messung einstreuen. Daher muss der Schallpegel entweder des Senders und ggf. auch die Empfindlichkeit des bzw. der Empfänger(s) ggf. per Poti oder Steuerung in gewissen Grenzen anpassbar sein oder man muss länger zwischen den US Signalen warten bis sie sich im Raum garantiert totgelaufen haben.
Dann betrachten wir uns die Informationen selbst, die übertragen werden. Man kann mit IR Informationen übertragen - wie der IR-Morsetreiber zeigt - aber schaut man sich die Übertragung genauer an, sieht man das der Treiber mit 9600 Baud arbeitet. Das bedeutet aber das auch ein Zeichen... z.B. als Startsignal... Zeit braucht. Daran ändert sich auch nichts, wenn man die Baudrate erhöhen würde. Diese Zeit muss man aber mit Berücksichtigen wenn man getimte Signale verschickt. Das gleiche gilt auch für Informationsübertragung per US was auch gehen würde. Da wir zunächst nur an der reinen Laufzeit des US Signals interessiert sind, stell sich die Frage, ob man in den eigentlichen Messzyklus auch noch zusätzlich Informationen übertragen muss zumal diese auch noch verarbeitet werden muss, also weitere Zeit benötigt. Mein standpunkt dazu: Ja aber nur wenn es nicht anders geht. Die Frage lautet also.. geht es anders? Ich denke ja.
Die Steuereinheit der Bake sollte sich mit dem RP6 per IR unterhalten können. Soweit waren wir uns schon einig. Wärend einer Messung sollte sich der Informationsaustausch aber auf die reinen Messzeiten beschränken. Das bedeutet in der Umsetzung aber, das z.B. nur jede 2.te Sekunde Messungen ausgeführt werden und in der jeweils freien Sekunde ein Fenster besteht wo der RP6 die Kommunikation per IRDA zur Bakensteuereinheit aufnehmen kann. Diese Zeitscheiben Aufteilung ist wichtig damit keine IR-Pulse, welche zur Messung gehören, in den Datentransport zwischen Bake und RP6 einsteuen. Man könnte es sogar so ausbauen, das der RP6 immer per IRDA mit der Bake reden kann, und nur auf seine Anforderung hin ein US/IR-Messung erfolgt, in der der RP6 dann Ruhe sicherstellt. Hat man 2 oder mehr RP6, würde das Zeitscheibenverfahren mehr Sinn machen da sonst alle anderen RP6 überwachen müssten ob ein Nachbar-RP6 eine Messung anfordert - oder die Bake müsste eine Messung ankündigen da sie weiss, mit
welchem RP6 sie grade redet, allerdings nicht ob RP6er unternander per IR reden. Mehrfachmessungen und Signalschedulling weichen aber jetzt etwas vom Anforderungsprofil mit einer Bake und einem RP6 ab. Die Schlussfolgerung aber bleibt - man sollte die Messung und Datenaustausch zeitlich voneinander trennen um möglichst präzise Messungen zu bekommen.
Betrachten wir uns die eigentliche Messung noch mal genauer. Da wir aus vorherige Überlegung davon befreit sind, komplizierte Datenpakete wärend der Messung übertragen zu müssen, können wir das ganze sehr einfach gestalten. Es gibt 2 Ansätze.
1. Man überträgt vom Sender gesehen einen US und einen IR Impuls (Startsignal) und am Empfänger misst man die Laufzeitunterschiede.
2. Man überträgt vom Sender einen US Impuls und der Empfänger antwortet AS SOON AS POSSIBLE mit einem IR Impuls, der US Sender misst dann Laufzeit.
Beide Verfahren gehen jeweils mit dem RP6 wie auch mit der Bake als US-Sender - wir haben also 4 Möglichkeiten.
1. Bake sendet US + IR, RP6 misst US Laufzeit ausgelöst durch IR. (Triangulation der Messung auf RP6) 2. Bake sendet US, RP6 echot mit IR, Bake berechnet Laufzeit. (Triangulation der Messung auf Bake, Datentransport per IR-UART an RP6) 3. RP6 sendet US + IR, Bake misst US Laufzeit ausgelöst durch IR. (Triangulation der Messung auf Bake, Datentransport per IR-UART an RP6) 4. RP6 sendet US, Bake echot mit IR, RP6 berechnet Laufzeit. (Triangulation der Messung auf RP6)
Aus der Liste ist ersichlich, das nur Lösung 2 und 3 der Anforderung aus den Wunschlisten entgegen kommen, wonach die Berechnung des Standortes auf der Bake passieren soll um dann an den RP6 per IR-UART transportiert zu werden. Dabei zu Bedenken ist, jedes Echo Verfahren birgt gewisse Ungenauigkeiten weil die Messgenauigkeit davon abhängt, wie schnell der echo Teil das Signal beantwortet. Lösung 2 MUSS also sicher stellen, das der RP6 Base wärend einer Messung das Signal sofort und unabhängig von dem was er sonst grade macht, 8 mal pro Sek per IR beantwortet. Leider kann da auch eine M32 nicht bei helfen denn das muss der RP6 selbst regeln da nur er direkten Zugriff auf die IR Anlage hat. Baut man sich eine IR-Sende/Empfangsanlage auf die M32, sieht das anders aus. Aber auch da müssen sich M32 und Base dann einig sein wer wann was sendet! Zusätzliche Laufzeitprobleme durch das TWI Interface zwischen RP6 und Base lass ich jetzt mal ganz ausser acht.
Es bleibt damit eigentlich nur Lösung 3 übrig. Der RP6 muss dazu ca. 8x per Sek. ein IR und ein US Signal synconisiert abfeuern. Die Bake(n) messen den Lichtimpuls und warten dann jeweils mit einem Satellitenreceiver auf das Eintreffen des ersten US Signals. Da wir keine Informationen in den Signalen übertragen kann das Signal extrem einfach angelegt sein... es reicht im Prinzip ein einzelner analog erzeugter Klick/Blitz mit genügend großer Flankensteilheit aus da wir von möglichst ungerichteten Signalen ausgehen (hab ich vorher im Thread schon mal erklärt). Nach wenigen Durchgängen hat die Bake die Laufzeiten und kann daraus eine Position berechnen welche der RP6 per IR-UART dann abfragt.
Es stellt sich dann noch die Frage, wie man möglichst ungerichtete Signale für IR und US erzeugt bzw. empfängt. Dazu gab es z.B. in dem verlinkten Thread die Lösung mit dem 120° Kegel über der US Kapsel. Ich will den Ansatz hier nicht kritisieren aber ich denke, das dies einfacher geht. Eine einfache kleine Piezzo-Hochtonkalotte für wenige Euros auf dem RP6 sollte schon genug Energie abgeben können, das man ein US Klick Puls im Bereich von 22KHz oder höher auch im Umkreis von 10m noch klar und deutlich messbar ist. Um es noch mal zu widerholen... wir müssen weder die Signalform auswerten, noch Impulse zählen, wir müssen nur die Zeit messen, indem irgendwas ultraschallartiges in einem Zeitrastrer von 100ms ab einem IR Blitz messbar ist (Thema geringe Anforderungen). Ähnliches gibt es zum Thema IR zu sagen. Man kann sich natürlich sowas selbst zusammen löten aber es gibt auch fertige IR-Scheinwerfer, die man modifizieren könnte. Eigentlich kann man den IR Puls sogar vom US Puls nehmen/ ableiten. Es braucht also keine komplizierte separate IR Steuerung für den IR Blitz, selbstverständlich kann man aber auch die IR Steuerung vom RP6 nutzen, mann müsste dann eben nur die vorhandene Schaltung um ein zuschaltbaren Ultraschallgeber erweitern. Baut man sich das ganze für die M32 auf, (wo eh ein eigener IR-Teil drauf müsste) , könnte man das direkt berücksichtigen.
Ok.. wie schaut dann das Bakensystem aus? Es müsste in jedem Fall ein IR-Sender/Empfänger haben um mit dem RP6 reden zu können. Ansonsten besteht es eigentlich nur aus 8 verteilten Mikrofonen, welche das US-Schallsignal orten bzw nacheinander messen und einem IR-Empfänger für den Blitz. Um sicher zu stellen das die Bake das IR Puls Signal mitbekomt könnte man an jedes Mikrofon noch eine IR-Empfängerschaltung bauen falls die IR Abgabe der LEDs auf dem RP6 zu sehr gerichtet ist. Da der RP6 aber auch zur Decke strahlt, reicht meist Indoor ein gegen die Decke gerichtetes IR-Empfangssystem. Outdoor oder in einer Halle wird genau das Probleme machen! Wie umgeht man das?
Am einfachsten indem in jedem Satellit je ein IR Empfangssystem verbaut ist welches sogar parallel geschaltet sein darf - und der Hoffnung das der RP6 immer zu mindestens einem Sateliten direkten Sichtkontakt hat. Dann kann man aber auch einen IR Sender pro Satelit (parallel) vorsehen, ist ja quasi nur eine Sendediode.
Damit haben wir unsere Bake aber quasi zusammen.
1 Bake mit Logik und 8 Satteliten welche je aus einem US-Mic bzw. Receiver und einem IR-Sender/Empfänger bestehen sowie dem RP6 welcher ein modifizierten IR sender bekommt, der mit dem IR Blitz ein US Klick abstrahlen kann. Die IR-Sender/Empfänger sind quasiparallel ausgelegt, die Mics sind besser einzeln anmessbar, könnten aber zumindest gemultiplext arbeiten. Auf dem RP6 wie auf der Bake muss zudem der IR-Uart laufen damit die Daten in einem Zeitfenster übertragen werden wo weder die Messung läuft noch das ACS aktiv ist. Wo man sich die Microfonsatelliten hinstellt ist dann nur noch eine Frage der Kabellänge, ggf. muss man noch ein NF-Verstärker für jedes Mic vorsehen... das wars schon.
Gruß
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