von Marc Niggemann
2000
Einfaches System zur dreidimensionalen Positionsbestimmung per Ultraschall
In diesem Projekt haben wir uns mit der Entwicklung einer Schaltung zur Positionsbestimmung im dreidimensionalen Raum beschäftigt. Die Idee zu diesem Projekt Einstand aus der Notwendigkeit die Position des Flugobjektes aus dem Projekt Neukonstruktion eines Hubschraubers mit drei Rotoren und energieeinsparender Gashülle zu bestimmen. Die gängigen Systeme wie z.B. Global Positioning System (GPS) [1]waren zu ungenau und zu teuer. Deshalb entwickelten wir diese alternative. Die Position wird durch triangualtation bestimmt. Im Raum befindet sich ein Ultraschallsender, am Boden befinden sich drei Empfänger. Der Sender sendet einen Ultraschallimpuls aus, die Empfänger fangen den Impuls wieder auf. Ein Mikroprozessor misst die Laufzeit der Ultraschallwelle durch die Luft. Da die Schallgeschwindigkeit[2] in der Luft eine feste Konstante ist, wenn Druck und Temperatur sich nicht ändern, kann man aus der gezählten Laufzeit die Entfernung zum Sender bestimmen. Schematischer Aufbau siehe Rückseite.
[2] In trockener Luft und bei einer Temperatur von 0 °C
beträgt die Schallgeschwindigkeit 331,6 Meter pro Sekunde. Mit steigender
Temperatur wird die Schallgeschwindigkeit größer: Bei 20 °C
liegt sie bei 344 Metern pro Sekunde. Solange die Dichte konstant ist,
haben Änderungen des Druckes praktisch keine Auswirkung auf die Schallgeschwindigkeit[1]