Infrarot-Radar-Drehtisch

[shakespear]

Ich weiß, es gibt schon einiges, aber ich habe noch nirgends fertige Bauanleitungen dafür gefunden, aber schon viele Ideen gesehen.
Die Idee ist, dass sich z.b. ein Tischventilator oder der Drehtisch, auf dem ein Computer steht automatisch in die Richtung des Menschen dreht. Dazu soll ein IR Radar gebaut werden.

IDEE HannoHupmann: IR Sensor der die menschliche Wärme misst. Aus der Spannung kann eine Entfernung abgeleitet werden.

[HannoHupmann]

Menschen zu dedektieren bzw. im Raum zu bestimmen bei einer Distanz von 2m sollte realtiv einfach mittels Infrarot gehen. Dabei meine ich keine Abstandsmessung sondern eine reine Wärmeerfassung. Durch unsere relative Körpertemperatur von 36°C heben wir uns von unbelebten Gegenständen (außer Heizkörpern) recht gut ab.
Um eine exaktes Tracking zu ermöglichen, benötigt man lediglich zwei unabhängige IR Sensoren die erkennen ob das Ziel (der Mensch) sich in der Mitte befindet oder nur links bzw. rechts.
Wenn die Regelungstechnik hinter dem System gut genug ist wird es auch nicht zu Rucklern kommen, sondern ein sanftes verfolgen ermöglichen.

Allerdings sieht die Mechanik für das ganze System noch etwas unausgereift aus und ich denke nicht, dass sie verlässlich funktioniert wenn man auf den "Tisch" mehr als nur ne Blumenvase stellt.

[shakespear]

Muss ich dann nicht die IR Sensoren weit auseinander bauen, damit sie genug Spannungsdifferenz aufweisen, um eine Positionsbestimmung zu ermöglichen?

Der Drehtisch ist ein extra Bauteil, und ist nicht auf der Zeichnung. Er wird durch einen Motor mit Gummikupplung und nem Zahnreifen angetrieben und steht auf Kugeln in Rillen.

Das auf der Zeichnung ist nur das Radar(ca. 5-6cm groß hab ich mir mal vorgenommen)

Danke, fuer den Tip. Hab mir zu dem Thema schon was durchgelesen, aber ich hab mir ueberlegt, obs im Winter bei warmer Heizung, oder Hochsommer nicht zu störungen kommt. Das System müsste dann bei stark schwankender Temperatur kalibriert werden.

Wuerde nicht dauernd regeln, nur alle 10 sekunden nachregulieren, oder bei starker veränderung der Sensorspannungen.

[HannoHupmann]

Ruckler bekommst du nicht aufgrund der Mechanik sondern aufgrund der Regelungstechnik

Die Auflösung der IR Sensoren wird natürlich bei 30°C aussentemperatur schlechter, da die Differenz zur Körpertemperatur geringer wird.
Im Winter muss man nur dafür sorgen, dass die die Sensoren nicht auf den Heizkörper gerichtet sind.

Der Abstand lässt sich am besten experimentell bestimmen und oder mit viel Mathe errechnen. Schau mal nach Infrarotsensoren und was die für Auflösungen im Temperaturbereich haben und Anforderungen etc.

[shakespear]

Hab welche gefunden
Artikel-Nr.: 172170 - 62 (Conrad)
Haben eine Reichweite von 7m und eine Genauigkeit von 6-10 "mü"m.

Klingt cool. das heißt, ich bekomme die Entfernung meines am nächsten gelegenne Körperteils zum Sensor. Frag mich dennoch, ob das nicht ungenau wird, fuer eine Steuerung z.B. des Computers. Außer ich bringe sie in Kopfhöhe an. Da muss ich schon die Hände heben, damit Störungen auftreten, wobei Hände geben eh nicht soviel Wärme ab, wie z.b der Kopf oder das Herz. Coole Idee.
Wie genau(mV,cV,dV:-)...) kann ich mit nem AD-Wandler eigentlich die Spannung messen? Hab das noch nie gmacht.

Ich ueberleg mir trotzdem das mit dem IR Transponder nochmal, wär einfach interessant, wenn das System meine genaue Position zurückgibt, und auch, dass ich es bin. Außerdem kann man mehrere Personen erkennen?
Wie bekomme ich ca. die Reichweite des IR Senders? bzw. hat wer erfahrungen?

[shakespear]

Rotierender Teil
• AVR Steuert Motorfrequenz
• Aufnahme des Signals durch IR-SENSOR-1
• Filter,…
• AVR mit AD Wandler wandelt um in Digital
• AVR verarbeitet Position(Winkel) und Stärke des Signals
o Bei Stärke in einem bestimmten Bereich wird Stärke auf Skala von 1-500 samt Position abgespeichert und weitergeschickt.
o Andernfalls>loeschen des Vektors
• AVR gibt ueber Ausgang mit Infrarot Diode die betreffenden Positionen aus

\/ IR Signal /\ Stromversorgung über Schleifkontakte

Nicht rotierender Teil
• Infrarot Empfänger(TSOP 17..) nimmt das Signal auf
• Verstärken des Signals

\/ Digitales Signal /\ Stromversorgung

Computer(USB Anschluss)
• Emfang des Signals
• (zusätzlicher AVR, der das Signal empfängt und den Winkel zwischen Mensch und Computer/anderen Drehscheiben ausrechnet und so sofort eine bzw. mehrere Drehscheiben ansteuert (alle 10 Sekunden, außer bei signifikanter Positionsänderung)
• Stromversorgung der Bauteile
• (Zeichnen der Umgebung in Visual Basic for Applications)

Was sagt die Allgemeinheit zu der Idee?
Theoretisch steht im Datenblatt, dass der Sensor eine Genauigkeit von ca. 10mü"meter hat, das heißt, man kann ziemlich genau das Relief im Raum bestimmen und auch mehrere Menschen erkennen, sofern sie nicht hintereinander stehen

[Manf]

Was sagt die Allgemeinheit zu der Idee?
Theoretisch steht im Datenblatt, dass der Sensor eine Genauigkeit von ca. 10mü"meter hat, das heißt, man kann ziemlich genau das Relief im Raum bestimmen und auch mehrere Menschen erkennen, sofern sie nicht hintereinander stehen
Es kann schon gehen mit den Sensoren, nur die Empfindlickeitsangabe bezieht sich auf den Wellenlängenbereich der Strahlung für die der Sensor empfindlich ist.
Es ist eine Strahlung mit 7µm bis 10µm Wellenlänge, also etwa um Körpertempertur.
Der Öffnungswinkel gibt die räumliche Auflösung an.
Manfred

[shakespear]

Wenn die Abstandserkennung vom IR-Sensor oben nicht ganz funktioniert, kann das ganze immer noch umgebaut werden auf Ultraschall, oder einfach als Barken-Empfängerschaltung.

Also der AVR sendet mit 16kHz ein Signal über den Ausgang an den IR Empfänger: Struktur:
__.__.__.__.__.|¯|_._|¯|._|¯|._|¯|._|¯|._|¯|._|¯|. _|¯|.|¯|_.|¯|_.|¯|_.|¯|_.|¯|_.|¯|_.|¯|_.|¯|_._._._
Kein Signal;Entfernungsbyte;Winkelbyte;Ende 1. Paket

Das Signal wird vom IR-Empfänger TSO1736 empfangen und an den AVR weitergeleitet, der all 1/32000 Sekunden den Zustand überprüft, und ihn in bits schreibt, und diese dann in 2 Bytes zusammenfasst.
Der ATMEGA8 hat 8 Mhz, also kann ich das während den anderen Prozessen, wie Motorsteuerung, machen.
Ich habe also 128Stufen der Entfernung, und 128 Stufen für Winkel, das heißt, ich bekomme alle 2,8 Grad ne Übertragung. Oder ich hänge noch ein Bit für obere Kreishälfte und untere Kreishälfte an, dann hab ich 1,4°, aber das kann ich mir dann noch beim Programmschreiben überlegen.

Wär gut, wenn mir jemand sagen kann, ob das alles so passt, oder ob das absoluter Blödsinn ist, den ich hier von mir gebe:-).

[shakespear]

Sry,
ich habe bei 8 bits natürlich 255 Stufen für den Winkel/die Entfernung. Das sind also 1,41Grad Stufen für den Winkel.

[Michael]

Hallo shakespear,


Also der AVR sendet mit 16kHz ein Signal über den Ausgang an den IR Empfänger:
.
Das Signal wird vom IR-Empfänger TSO1736 empfangen...

Der 1736 erwartet aber 36 kHz, keine 16.

Mit welcher Drehzahl rotiert das System?

Gruß, Michael

[shakespear]

Oh, sry, dann sende ich also mit 36 khz. Wie schnell das System rotieren soll, da bin ich mir noch nicht ganz sicher, weil ich nicht weiß, wie lang der IR Sensor oben braucht, um die IR Strahlen zu empfangen, also wie lang die IR Strahlen brauchen, um vom Menschen zum Sensor zu gelangen. Ich hab mir mal für den Anfang vorgenommen, das ganze mit entweder 1 Hz, oder 1/2 Hz zu betreiben. Dann nehm ich alle 1,4Grad(wegen byteverträglichkeit(=360°/255)) die Intensität, also die Spannung des

[shakespear]

Noch ein kleines Bild der Planung. Alles sehr eng.

Ab jetzt beschäftige ich mich mit der Elektronik und dem Programm bzw. der Frequenzrechnung. Sobald ein grober Schaltplan fertig ist, wird mit dem Fräsen bzw. Gravieren der Teile begonnen.
Für die Stromübertragung nehm ich schleifkontakte und einen Spannungsregler 78S05.

[shakespear]

Ich bräuchte dringend Ideen, wie ich den Winkel am besten auslese...?

Ich will mit einem einfachen 5V Motor arbeiten, eher keinen Schrittmotor, weil die doch teurer sind, als so ein kleiner Motor, den man überall ausbaun kann. Den betreib ich dann mit PWM, um ihn auf die gewünschte Drehzahl zu bringen, das heißt, er dreht einmal 4 Runden, und misst mittels HALLSENSOR die Zeit, dann wird die Pulsweite soweit geregelt, bis er exakt genug dreht. Während der Signalaufnahme kann dann noch nachgeregelt werden. Wenns zu ungenau ist, kann ich noch mehr Magneten anbringen, allerdings ists wohl besser noch einen HALLSENSOR anzubringen, da ich dadurch immer noch weiß, wo der Startpunkt ist(die Magneten ham ja keine Codierung, aber beim Hallsensor weiß ich an welchem Anschluss er dranhängt.)

Hat wer bessere Ideen, bzw. Erfahrungen? Ich hab mir auch überlegt, irgendwie mit den Zahradzähnen zu arbeiten, hat da wer Ideen?
Please Help!

bzw. Wie erzeug ich an einem bestimmten Punkt am Umfang das Magnetfeld für die Hallsensoren?? Finde da keine passend kleienn Magnete... BITTE um IDEEN

[Excalibur]

Nur Ideen, aber nicht ausgearbeitet. Aber vieleicht als Ansatz brauchbar.

1. Mit einen Microschalter die "Zahngipfel" detektieren. Es gibt welche die haben einen längeren federgelagerten Hebel mit Rolle dran. Genauigkeit ist abhängig von der Zahnanzahl. Wenn auch die "Zahntäler" detektiert werden, verdoppelt sich die Auflösung.

Vorteil: Primitiv, Störunanfällig. Digital(hier sehr beliebt)

Nachteil: Keine Feststellung der Drehrichtung (bei Fremdeinwirkung, sonst weiß man ja wie der Motor dreht), kein definierter Nullpunkt.

2. Eine Art Graukeil auf dem Zahnkranz. Auslesen mit Reflexlichtschranke.

Vorteil: Beliebige Auflösung. Definierter Nullpunkt. Drehrichtung ist detektierbar. Jede Position ist absolut.

Nachteil: Störanfällig durch Verschmutzung. Genauigkeit ist stark abhängig von der Sorgfalt beim Bau.

MfG

Michael

[shakespear]

Hier, die fertige Mechanik mit angedachter Technik.

Jetzt gehts ans Schaltpläne machen, und Programmieren.

Werde dazu noch jede Menge Fragen stellen:-)

Anregungen?

Alle Teile sind Normteile, die Zahräder von Maedler, die IR LED, Sensor,... vom Conrad. Das Kugellager ist ein Normlager(siehe FAG).
Der Motor ist ein 5V Solarmotor. mal schaun, obs der dapackt.
Alle Teile sind mit den tatsächlichen maßen versehen. Das ganze ist jetzt ca. 50mm hoch und hat einen Durchmesser von 60mm.