Wie schnell muss ein Objekt sein, damit es die Lichtschranke nicht auslöst?

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7 Antworten

Die Lichtschranke kann nur in einem bestimmten Takt auslesen. Somit würde sie einen Gegenstand nicht erkennen wenn dieser vollständig zwischen den Auslesezyklen die Lichtschranke durchquert. Da diese im Mega Herz bereich liegen können (sagen wir mal ein viertel ATMega328 mit oszi Takt: 4 MHz) würde der Sensor 4 Millionen mal pro Sekunde ausgewertet werden. Das bedeutet: 1000ms / 4*10^6 = 0,00025ms. Also müsste das Objekt in 250 Nano Sekunden die Lichtschranke durchqueren. Bei einer länge von 1 cm: v = s/t
v = 1cm / 250ns = 0,01m / 2,5*10^-9 s = 4000000 m/s

Lichtgeschwindigkeit ist: 299.792.458 m/s

Stoerakustik 03.05.2016, 23:40

Gute Antwort, Daumen hoch

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Franz1957 04.05.2016, 00:26

Was hindert uns denn daran, einen Trigger dazwischenzuschalten, der auch kürzere Ereignisse mitbekommt und in hinreichend langen Impulsen an die Logikschaltung meldet?

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Tobihogh 04.05.2016, 00:49
@Franz1957

Danke, du hast recht, ein Trigger kann signale von einer wechselzeit bis zu 15ns triggern. Ähnliche Werte würden auch für fast alle Logig-Bausteine ohne Takt zu treffen. Also für unser Beispiel:

v = 1 cm / 15ns = 0,01m / 1,5 * 10^9s = 666,667 Mm/s

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Tobihogh 04.05.2016, 00:53
@Tobihogh


Wenn unsere Schaltung keinen Takt hätte wären wir nur durch die
Zeit die die Bausteine zum erkennen einer Flanke benötigen begrenzt. Ansonsten kann mit einem Trigger auch keine zwei schenelle Signale direkt hintereinander bearbeiteten, weil diese sonst als eins erkannt werden würden.



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Tobihogh 04.05.2016, 01:12
@Tobihogh

Ich hab in beide Rechnungen einen Fehler drinn. Und keiner hats gemerkt ;) Naja ist schon spät für Physik.

250ns = 2,5 * 10^(-7)s      und       15ns = 1,5 * 10^(-8)s

Dann ist die mittlere Geschwindigkeit in der das Objekt (mit einem Zentimeter) die Lichtschranke durchqueren muss ohne erkannt zu werden bei einem Auslesetakt von 4MHz 40 km/s und ohne Takt mit einem Trigger oder Logikbausteinen 666,667 km/s

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Franz1957 04.05.2016, 10:45
@Tobihogh

Ja, wenn man die Ereignisse auseinanderhalten und zählen will, dann muß die ganze Apparatur schnell genug dafür sein.

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styli1000 04.05.2016, 08:40

Was sind diese 1000ms?

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Tobihogh 05.05.2016, 19:03
@styli1000

eine Sekunde, Herz wird immer auf eine Sekunde angegeben.

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Nein, müsste es nicht. Es müsste nur schnell genug sein, um die Lichtschranke als Ganzes durchqueren zu können. Wieviel das ist, ist antiproportional zur Länge des Objekts, denn es muss ja als Ganzes dadurch, bevor die Lichtschranke »was merkt«.

Angenommen der Gegenstand, der die Lichtschranke durchfliegt, ist groß genug, dass er genug vom Lichtstrahl verdeckt: Man müsste schneller sein als das Gerät Dunkelzeiten registrieren kann. Wenn das Gerät beliebig kleine Dunkelzeiten messen kann, dann müsste die Geschwindigkeit gegen unendlich gehen, was ja nicht geht. Naja wenn man die relativistische Längenkontraktion beachtet, dann gegen Lichtgeschwindigkeit, damit der Gegenstand so kurz wird, dass das Gerät keine Abdunklung registriert.

Wie gesagt es hängt ab von: Reaktionszeit des Empfängers, Länge des Gegenstands, vermutlich sogar breite des Lichtstrahls usw. Es ist echt eine interessante Frage. Nach längerem überlegen würde ich außerdem behaupten, dass wenn die lichtschranke technisch einwandfrei ist, dass es unmöglich ist diese auszutricksen, denn es wird, egal wie schnell es ist irgendwann die lichtschranke kreuzen, das ist nicht zu vermeiden. und das wird die lichtschranke feststellen, sofern sie maximale Leistung bzw Perfektion hervorbringen kann..

JohnWilliams 03.05.2016, 23:38

Nach weiterem überlegen muss ich die letzte Vermutung zurücknehmen, da es die Schranke ja kein "seil" oder ähnliches ist, was zerstört wird. Die frage ist mir zu kompliziert für heute abend, aber in deiner Berechnung bzw überlegung müsstest du auf jeden Fall die oben erwähnten Punkte einbeziehen und außerdem fällt mir Grad noch ein dass die Länge der lichtschranke selbst, also die Entfernung zwischen Sender und Empfänger quasi noch eine Rolle spielt. Je kleiner der Abstand, desto höher muss die Geschwindigkeit sein. Aber soviel sei gesagt: die Antwort Lichtgeschwindigkeit kann auf jeden Fall nicht richtig sein. vllt musst der Gegenstand weniger Länge besitzen als der Abstand zwischen Empfänger und Sender bei gleicher Geschwindigkeit oder so..

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JohnWilliams 03.05.2016, 23:43

Nach längerem überlegen komme ich doch wieder zum ersten Entschluss dass es unmöglich ist wenn das Gerät perfekt ist, denn es würde selbst die allerkleinste Unterbrechung wahrnehmen. Also du musst auf jeden Fall auch die Leistung des Gerätes mit einbeziehen. So jetzt schickts.. vllt hab ich dir ja ein paar Ansätze geliefert.. LG

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Also wenn eine eine falsch Antwort gibt komm schnell viele richtige Antworten...;-))

Gruß

Sneiper72

Je nachdem wie lang es ist

FrbA248 03.05.2016, 23:24

Also wenn etwas x lang ist und es y Geschw hat, um die Schranke nicht auszulösen, dann muss es, wenn 2x lange, 2y Geschw haben?

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JohnWilliams 03.05.2016, 23:26

klingt für mich plausibel frba248.. Ja.

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Orney 03.05.2016, 23:27

Jo

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Kommt auf die Reaktionszeit des Empfängers an.

FrbA248 03.05.2016, 23:24

Wenn man den vernachlässigen würde?

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Chefelektriker 03.05.2016, 23:27
@FrbA248

Dann muß man nur schneller sein, als die Laufzeit vom Sender zum Empfänger oder in der Schule besser aufpassen.

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