Abstandserkenung mit IS471F - (Sensor gesucht)

[cb01]

Hi,

ich benötige für ein kleines Projekt einen Sensor, der die Entfernung zu einem Objekt misst und diese dann als Spannung proportional ausgibt.
Sprich, wenn Hinternis weit weg = wenig Spannung, wenn Hinternis ganz dicht = "hohe" Spannung.
Beim Sensor hatte ich zwei Ideen entweder mit Magnet und einem Hallsensor oder über Infrarot, sprich das Hindernis sendet etwas und das "Fahrzeug" wertet es aus.

Die Reichweite sollte etwa 10cm betragen, und die Maximale Spannung darf nicht höher als 5V sein und das ganze muss leider auch noch recht klein sein, da ich von Sensoren leider keine Ahnung habe, würde ich mich sehr freuen, wenn jemand einen Tipp/Empfehlung für mich hätte.

Gruß

Chris

[Manf]

Du kannst Dich ja schon einmal auf der Seite hier umsehen, für Baugröße und Entfernung.
Manfred

https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Sensorarten#GPD120_Messkurve

[RoboLeo]

Hi

Wie Manf schon schrieb einfach mal bischen reinlesen.
Ich denke das für deine Anwendung ein Infarotsensor wohl besser geeignet ist. Bei Hallsensoren könnte eine Reichweite von 10cm schwierig werden. Außerdem kannst dir dann den Magneten sparen.
Schau doch mal hier - http://www.robotikhardware.de/ - die haben einiges im Angebot.

Gruss

[cb01]

Hi,

erstmal vielen Dank für die Hilfe, der Sharp Sensor wäre eigentlich nicht schlecht, aber ist mir leider zu teuer :-(.
Ich habe noch das gefunden: https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Sensorarten#Distanzsensor_IS471F
leider bin ich nicht so ganz schlau draus geworden, ob der Sensor nur zwischen Hindernis und kein Hindernis entscheiden kann oder auch die Entfernung misst.

Gruß

Chris

[Jon]

Der IS471F kann nur zw. Gegenstand und kein Gegenstand unterscheiden. Ausgabe ist über I/O.

jon

[Manf]

Ich habe noch das gefunden: https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Sensorarten#Distanzsensor_IS471F
leider bin ich nicht so ganz schlau draus geworden, ob der Sensor nur zwischen Hindernis und kein Hindernis entscheiden kann oder auch die Entfernung misst.
Der Sensor erkennt ein Hindernis nur und gibt ein binäres Signal aus.
Manfred

[cb01]

Hi,

ich hab mir jetzt nochmal ausgiebig Gedanken zum Sensor gemacht, und bin nun zum Ergebnis gekommen, das ein Hallsensor für meine Anwendung doch besser ist.Da ein IR Sensor in meinem Fall leider auch entgegenkommende Fahrzeuge als Hindernis erkennen würde, dies wäre bei einem Hallsensor so ziemlich ausgeschlossen.Das mit dem Magneten ist auch nicht weiter schlimm, hab noch div. Magnete aus Festplatten.
Auch über die Reichweite habe ich mir in dem Zusammenhang nochmal Gedanken gemacht, weniger wäre auch ok, also zum Beispiel 5cm...
Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand einen Empfehlung für einen Sensor hätte, was für mich sehr wichtig ist, das er möglichst leicht erhältlich ist, also zum Beispiel bei Reichelt oder so.

Gruß

Chris

[Manf]

auch entgegenkommende Fahrzeuge als Hindernis erkennen
dies wäre bei einem Hallsensor so ziemlich ausgeschlossen
Könntest Du das Prinzip nach dem Du die Erkennung realiseren möchtest etwas nächer beschreiben.
Egal ob es nachher geht oder nicht, es ist vielleicht nur etwas unüblich.
Manfred

[cb01]

Hi,

ich habe mal eine kleine Zeichnung gemacht, ist zwar nicht hitverdächtig, aber man erkennt das Wichtigste:

http://test.vs184078.vserver.de/temp/abstand.PNG

Es geht mir insgesamt darum das Fahrzeug 1 das Fahrzeug 2 erkennt und dementsprechend die Geschwindigkeit reduziert, das Softwaremäßige ist momentan nicht so das Problem sondern eher die Sensorik, die ich hierfür nutzen kann.Bei Ir habe ich die Sorge,das auch der Gegenverkehr als Hindernis erkannt wird..., deshalb halte ich Hallsensoren für die bessere Lösung, aber ich lasse mich natürlich gerne eines besseren belehren...

Gruß

Chris

[Manf]

Ach so, jetzt, die Fahrzeuge fahren in Spuren hintereinander und sollen Abstand halten.
Man kann Licht oder IR schon bündeln, bei den Sharp Sensoren ist der Strahl-Durchmesser nur 1-2cm, aber die waren ja etwas teuer.
Manfred

[cb01]

Hi,

ja der Sensor ist mit knapp 20,- etwas teuer, da ich mit einem ja nicht auskomme...

Gruß

Chris

[TorstenO]

Hallo,
bin zwar neu hier, gebe aber um so mutiger meinen Kommentar ab. 8-[


Der [highlight=red:9440900ab7](billige)[/highlight:9440900ab7] ISF471F gibt ja bei einer intern definierten Empfangsleistungsschwelle ein digitales High-Signal ab und ist im ersten Moment dafür nicht zu gebrauchen.

Um quasi eine Entfernungsinformation mit diesem IC trotzdem zu erhalten, schlage ich zunächst mal ganz abstrakt folgendes vor:

1. Am Hinterteil des voranfahrenden Fahrzeugs befindet sich ein selbstklebender Reflexfolienstreifen (z.B.:10mm hoch und fast so breit wie das Fahrzeug, Bezugsquelle z.B.: 3M)
2. An der Front des verfolgenden Fahrzeugs ist der IS471F, daneben, mit optischer Entkopplung, eine IR-LED (z.B.:LD271)
3. Mittels [highlight=red:9440900ab7]einfacher[/highlight:9440900ab7] Elektronik wird die Sendeleistung der IR-LED von einem minimalen bis zu einem maximalen Wert durch einen MC zyklisch erhöht (gewobbelt, PWM-Signal, das proportional zur Sendeleistung ist, genügt). Je nach Entfernung wird dann die Empfangsschwelle des IS471F früher oder später erreicht. Die in diesem Moment erreichte Sendeleistung ist ein Maß für die Entfernung.

Es gilt ja hier: Je näher dran, desto mehr Empfangsleistung.
In Gegensatz zur rein diffusen Reflexion (weißes Papier, quadratisches Entfernungsgesetz)) dürfte die Reflexfolie hier sogar die Kennlinie etwas "begradigen".
Das Ganze funktioniert aber nur reproduzierbar, wenn die Reflexfolien nicht nennenswert verschmutzt werden und die Temperatur (Schaltschwelle des IRF471F) möglichst konstant sind.
Es handelt sich hierbei nämlich um ein energetisches und nicht um ein geometrisches Entfernungsverfahren.

Das zu später Stunde :roll:

[Manf]

Der [highlight=red:68c2448a63](billige)[/highlight:68c2448a63] ISF471F gibt ja bei einer intern definierten Empfangsleistungsschwelle ein digitales High-Signal ab und ist im ersten Moment dafür nicht zu gebrauchen.

Um quasi eine Entfernungsinformation mit diesem IC trotzdem zu erhalten, schlage ich zunächst mal ganz abstrakt folgendes vor:

3. Mittels einfacher Elektronik wird die Sendeleistung der IR-LED von einem minimalen bis zu einem maximalen Wert durch einen MC zyklisch erhöht (gewobbelt, PWM-Signal, das proportional zur Sendeleistung ist, genügt).

Die vom IS471F generierten Impulse des sollen mit PWM gewobbelt werden?
Meinst Du vielleicht man sollte eine einfache Fotodiode als Empfänger nehmen?
Manfred

[TorstenO]

Hallo,
sorry, ich habe mich gestern total bekloppt und missverständlich ausgedrückt. Es war wohl doch ziemlich spät.

Ich habe die Mittagspause genutzt und im Anhang findet ihr den eigentlichen Gedankengang in Wort und Bild.

Gruß
Torsten

[TorstenO]

Ich habe noch einen Nachtrag zu diesem Verfahren:

- Es genügt, wenn man das Tastverhältnis D, bei dem Vo gerade geschaltet hat, zu betrachten. D ist genauso ein Maß für die Entfernung wie die Zeit Tr. Das heißt, dass keine Zeitmessung erforderlich ist.
Somit wird das Verfahren noch einfacher.

- Die Rampensteigung der Empfangsleistung Pe ist abhängig von der Entfernung. Pe ist aber auch abhängig von den Reflexionseigenschaften der Reflexfolie und von deren Verschmutzung.

Allgemein: Pe=K(d)*Kr*Kv*Ps
wobei:
Ps: Sendeleistung
k(d): entfernungsabhängiger Faktor (was eigentlich interessiert)
kr: Reflexionsfaktor der Folie (=konstant, weil an jedem Fahrzeug gleich)
Kv:Reduktionsfaktor durch Verschmutzung (möglichst gering halten)

Die Folie sollte deswegen so breit wie das Fahrzeug sein, damit auch bei seitlichem Versatz der Fahrzeuge in Kurven definierte Reflexionen zustande kommen.

Unter normalen Verhältnissen ohne große Verschmutzung wird dieses Verfahren m.E. reproduzierbare Ergebnisse liefern.

[Manf]

Hast Du es einmal ausprobiert?, es wäre sich er gut wenn man ein paar Erfahrungswerte, dazu angeben könnte. Bei LED Typ und Re oder den Abstand als Funktion des PWM Wertes.
Manfred

[TorstenO]

Nein, ich habe es nicht ausprobiert.
Es ist einfach nur die Idee eines billigen und kleinen Quasi-Entfernungsmessers auf Retroreflexfolie.
Da ich mir aber lauthals diese Suppe eingebrockt habe, werde ich sie auch wieder auslöffeln:
Ich werde in absehbarer Zeit das anhängende Konzept aufbauen und Messungen mit den konkreten Randbedingungen machen.
Dabei versuche ich, ohne kostspielige und aufwändige Optik auszukommen. Die Sende-LED wird in einen Tubus mit ca. 20mm Länge gesteckt, der IS471F wird sich direkt neben diesem Tubus im vorderen Bereich befinden.
Der Abstrahlwinkel der Sende-LED (wahrscheinlich SFH484) wird ca. +/-8° sein. Daraus resultiert, ohne die Randstrahlen, ein Leuchtfleckdurchmesser=ca. 30mm bei 100mm Abstand. Eine Beeinflussung entgegen kommender Fahrzeuge kann damit fast ausgeschlossen werden, sofern sie parallel zueinander fahren.
Den Einsatz eines kleinen MC (ATtiny13) schlage ich vor, weil hiermit auch eine annähernde Linearisierung zwischen gemessenem Tastverhältnis D und gewünschter Messwertausgangsspannung möglich wäre.

[Manf]

Ich bin mal gespannt auf die Ergebnisse, oder ZwischenErgebnisse.
Manchmal gibt es etwas Probleme mit den Impulsen und der Versorgungspannung, aber wenn man darauf achtet wid es ja gehen.
Für eine Meßkurve könnte man auch pro konstantem PWM Wert ermitteln, bei welchem Abstand die Erkenung eintritt.
Viel Erfolg und berichte bitte auch falls es nicht geht.
Manfred

[TorstenO]

Hallo,

wie versprochen hier Ergebnisse.

Ich habe den ursprünglichen Ansatz, die Sendeleistung rampenförmig bis zu Erreichen der Empfangschaltschwelle (=Maß für die Entfernung) geändert, sodass keine externe Ansteuerung mittels MC mehr notwendig ist. Die Erzeugung einer PWM ist auch nicht mehr nötig.

Als Egebnis kommt ein Oszillator mit optischer Rückkopplung heraus, dessen Frequenz ein Maß für die Entfernung ist.

Die Schaltung besteht nur noch aus dem IS471F, einer LED, zwei Transistoren, vier Widerständen und drei Kondesatoren.

Meines Erachtens können sich die Ergenisse durchaus sehen lassen, für Kritiken und Anregungen bin ich aber sehr dankbar.

[Manf]

Das sieht ja wirklich beeindruckend aus.

Hier wird ein IS471F mit seiner oberen und unteren Hysteseschwelle so eingesetzt, dass er über zwei Kleinsignaltransistoren verstärkt seine Ausgangsleistung zwischen den beiden Schwellen regelt.

Die Periodendauer der Zweipunktregelung mit Tiefpass ist abhängig von der Streckendämpfung und kann bei konstanten Reflexionsverhältnissen gleich als Ausgangsgröße der Entfernungsmessung genommen werden.

In einem Experiment wurde damit ein Abstand bis 300mm gemessen.

Wirklich ein sehr schönes Ergebnis.
Auch wenn bei geringerer Entkopplung oder geringerer Reflexion nur ein kleinerer Abstand erricht wird, sollte man die Schaltung für einfache Abstandsregelungen in Betracht ziehen.
Manfred