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Stroboskop mit besonderen Anforderungen

Basil Estermann

Titel

Stroboskop mit besonderen Anforderungen

Autor/in

Datierung

09.06.2023

Beschreibung

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Stroboskops, welches höhere Blitzraten erreicht
als kommerzielle Standardprodukte. Es soll das veraltete Exemplar der Physik-Vorlesung ersetzen
und zur Betrachtung von schnellen Bewegungen in Forschungsprojekten der Hochschule Luzern
dienen. Mit Messungen wird eine Hochleistungs-LED mit kurzer Reaktionszeit evaluiert und eine
schnelle analoge Steuerung entwickelt. Die Eingabe von Parametern wie Blitzfrequenz oder Intensität
erfolgt über eine Bedieneinheit. Ein SoC-FPGA steuert das System. Die Software interpretiert die
User-Einstellungen und evaluiert die gültigen Parameter, während die digitale Hardware taktgenaue
Signale zur Ansteuerung der Lichtquelle generiert. Testversuche zeigen, dass das Stroboskop
Lichtblitze mit minimaler Dauer von 1μs und Frequenzen bis zu 500kHz erzeugen kann. Die
Validierung belegt, dass das Stroboskop periodische Vorgänge visualisieren kann, die von blossem
Auge nicht sichtbar sind. Dank der Synchronisations-Funktionalität kann der Stroboskop-Takt mit
externen Geräten abgestimmt werden. Dies ist insbesondere bei der kombinierten Verwendung von
Stroboskop und Highspeed-Kamera zur Ablichtung von sehr schnellen Bewegungen von Interesse.

This thesis deals with the development of a stroboscope that achieves higher flash rates than
commercial standard products. It is intended to replace the outdated specimen used in the physics
lecture and to be used for the observation of fast movements in research projects at the Lucerne
University of Applied Sciences and Arts. Measurements are used to evaluate a high power LED with a
short response time and to develop a fast analog control system. Parameters such as flash frequency
or intensity are entered via a user control unit. An SoC FPGA controls the system. The software
interprets the user settings and evaluates the valid parameters, while the digital hardware generates
clock-accurate signals to drive the light source. Test experiments show that the stroboscope can
generate light flashes with minimum durations of 1μs and frequencies up to 500kHz. Validation
proves that the stroboscope can visualize periodic processes that are not visible to the naked eye.
Due to the synchronization functionality, the stroboscope clock can be coordinated with external
devices. This is of particular interest for the combined use of the stroboscope and a high-speed
camera for imaging very fast movements.

Urheberrechtshinweis