Wärmequelle finden- welcher (günstige) Sensor?

[Zachso]

Hallihallo!

Ich bin jetzt mitm abi fertig und hab auch endlich wieder mal zeit für meinen Roboter jetzt. Nun hab ich mir gedacht, Gegenständen ausweichen is ja ganz nett, aber es könnte langsam ein wenig mehr sein :). Und bin jetzt auf die Idee gekommen dass ich ihn ja nach Wärmequellen suchen lassen könnte. Bei Roboter-teile gibts dazu nen guten Sensor, ist mir jedoch etwas teuer. Gibts da vllt. eine günstigere Möglichkeit?
Ich habe einen Wärmesensor schon für den ASURO gefunden, aber ich weiß nicht was der Taugt und wo dazu die Schaltpläne stehen. Außerdem soll mein Roboter sich ja auf die Wärmequelle ausrichten können (bzw. einen Aufbau darauf ausrichten), und da ich sowas noch nie gemacht habe frage ich mich ob dazu solch ein Sensor überhaupt genügt oder ob man da schon etwas mehr braucht.

würde mich über zahlreiche Antworten freuen, mfg, Zachso

[Besserwessi]

Dazu sollte man mal die Suchfunktion benutzen, es gibt viele tasks dazu.
z.B.:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=15156

[uffi]

Hab hier ein nettes Beispiel mit einem PIR Sensor (pyroelektrischer Infrarot Sensor) gezeigt, inkl. Software in C für einen Lego Mindstorm NXT Roboter:

http://freenet-homepage.de/uffmann/SensorNXT4.html


http://freenet-homepage.de/uffmann/SensorNXT.html

Ich denke, sowas wäre für Deinen Zweck geeignet, oder?

Gruß, uffi.

[Zachso]

ähm ne, leider is das nix so wie ich das möchte. ich suche je einen sensor mit dem ich eine wärmequelle bestimmen kann und deren lage im raum oder zumindest schonmal 2D. ein PIR wie aus dem Bewegungsmelder ist aber wenn ich das richtig verstanden haben für unterschiede zuständig zur Umgebung und erkennt diese, hat dazu auch einen sehr großen Öffnungswinkel und es ist nicht auszumachen woher die Wärmequelle kommt, nur dass eine da ist. damit kann ich leider keine flamme ordentlich feststellen.
der link von besserwessi sieht schon sehr viel versprechend aus, mein Problem dabei ist dass ich damit keinen Wasserstrahl ausrichten kann sondern nur erkenne in welche Richtung, aber nicht wie weit entfernt etwas steht, aber da es sich eh immer um eine Kerze handelt kann ich das eventuell mit einem US bzw. IR-sensor klären. und dann darf die löschvorrichtung halt nicht im Strahl sondern als Nebel agieren.
nun hab ich jedoch noch eine kleine Frage: und zwar, welchen Sensor bräuchte ich denn dazu? beim Asuroaufbau wurde sowas hier verwendet:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=A54;GROUPID=3045;ARTICLE=475 16;START=0;SORT=-preis;OFFSET=1000;SID=283c2IU6wQARwAAFGKCVk0b0008e f5ab716539e51f57764c51f09

geht das auch für diese Spiegel-Methode?

vielen Dank, mfg, Zachso

[Thoralf]

zachso, den Sensor von Reichelt würde ich auch nehmen. Der scheint gut geeignet zu sein.
Evtl. muß man über Blenden den Öffnungswinkel begrenzen.

Aber etwas muß geklärt werden:

1. für deine Zwecke ist es egal, ob ein Sensor die Absoluttemperatur oder Differenezn zur Raumtemperatur mißt. Du benutzt ja eh als Bezugspunkt die Raumtemperatur

2. der PIR-Sensor (mit eingebautem Verstärker) ist zu träge und liefert nur bei Veränderungen (als f(t)) ein Signal, das dem Ereignis ziemlich hinterherschleppt.

[Thoralf]

noch eins: prinzipiell liefert immer einer dieser Sensoren nur ein Richtungssignal. Wenn du die Entfernung brauchst mußt du eben 2 Sensoren in einem bestimmten Basisabstand aufbauen und die Entfernung über Triangulation bestimmen

[Zachso]

ich hoffe das mit den 2 sensoren kann ich mir sparen indem ich einfach damit eine richtung habe. ich stelle mir das mal vor wie ein koordinatensystem mit 2 Achsen, die dritte, also die höhe brauche ich nicht da ein feiner wassernebel eh die ganze kerze nass macht. (zumindest in der Theorie)
ich hatte es so geplant mit dem Spiegel gleichzeitig einen sharp ir-sensor zu bewegen und somit dann die Entfernung zum Gegenstand zu messen der dann genau vom Sensor erfasst wird. ich hoffe nur das funktioniert, ne Kerze is ja nicht gerade dick. damit hätte ich dann die Richtung durch den Wärmesensor und den Abstand durch den IR-Sensor. dürfte klappen, hoffe ich. wenn nicht dann halt wirklich einen Sensor pro ecke und dann über Dreiecksberechnung, wobei ich nicht sicher bin ob das zuverlässig klappt, bin nicht so der Typ der feine und genaue Sachen baut. aber ich hab ja jetzt zeit :)

vielen dank jedenfalls erstmal, das wird dann wohl meine nächste reicheltbestellung werden. und dann noch 2 Servos von Conrad, na ja, noch bin ich kein Student, noch hab ich ja Geld ;)

vielen dank, mfg, zachso

[Besserwessi]

Die PIR Sensoren ragieren nicht auf ein DC Signal, sondern auf zeitliche Veränderungen. Wenn man den Sensor samt spiegel schnell genug dreht, solle man auch mit einem PIR sensor auskommen. Die untere Grenzfrequenz liegt je nach Verstärker (oft eingabaut) in der Größenordung 1 Hz.

Wenn es wirklich um eine Kerze geht, könnte man auch mit einer Photodiode mit IR Filter auskommen. Die sind deutlich billiger and da kann man noch eine normale Linse nehmen.
Den Abstand könnte man bei bekannter Quelle auch über die Intensität abschätzen. Sonst könnte man die Triangulation auch mit einem Sensor aber Verfahren des Bots machen.

[Zachso]

also ich denke ich baue den sensor von manf nach, da da anscheinend eine recht gute positionsbestimmung möglich ist. nun muss ich nur noch warten bis mal ne nivea-Dose leer wird, unsere keksdosen sind nämlich leider recht groß.
dann hab ich aber gleich noch ne frage hier: den sensor, wie muss ich den beschlatenß ich hab es so verstanden dass da eigentlich nur der widerstand der Thermosäule? (engl. thermopile) gemessen werden muss und dann haben wir darin noch einen Thermistor mit dem man die Temperatur des Sensors bestimmen kann(wir gebraucht um den Fehler zu minimieren, wenn ich das richtig verstanden habe?).
also würde ich da jetzt auf eine Seite +5v drauf geben und auf die andere einen anderen Widerstand (10kOhm z.b.) und dann zu GND so dass ich den Spannungsabfall über den thermosensor messen kann mit meinem AD-Port und daraus kann ich dann auf die Temperatur schließen. ist das so erstmal richtig? oder wurde irgendwas wichtiges vergessen?

viel Dank schonmal für die Hilfe, mfg, Zachso

[Thoralf]

zachso, deine Schaltung sollte gehen. Das ganze auf einen Servo...
Dann den Servo solange drehen, bis deine Pile-Widerstandsanordnung Maximum anzeigt.

[Zachso]

cewl, da freut mich, dann muss ich mich mal um nen servo kümmern und dann mal schauen was geht :) ich werd meien ergebnisse dann natürlich vorstellen und hoffe dass ich keien größeren probleme bekomme. ich hab aber mal gelesen bei analogen Anwendungen solle man keine Kohleschichtwiderstände verwenden, ist das richtig? oder ist es im Prinzip egal? wenn mir das noch jemand verraten würde wäre ich fürs erste glücklichen, danke schonmal :) und danke natürlich auch allen die geholfen haben!

mfg, zachso

[Besserwessi]

Der thermopile sensor aus dem Link oben hat 2 Sensoren drin. Einer ist ein NTC für die Gehäusetemperatur und wird eigentlich nur für sehr genaue Messungen gebraucht. Der andere ist das eigentliche Thermopile. Das sind viele Thermoelemente in Reihe, eine Seite an der Detektorfläche , die andere am Gehäsue. Dieser Teil gibt eine Spannung aus, die man erst noch mal etwas (ca. 1000 fach) Verstärken sollte.

Kohleschichtwiderstände haben fast nur nachteile gegenüber Metallfilm Widerständen. Sie haben oft einen höherern Temperaturkoeffizienten, mehr Alterung und bei Stromfluß mehr Rauschen. Nur bei ganz großen Widerständen sind die Metallfilmwiderstände auch nicht so toll. Für Viele Anwendungen, z.B. Digitalschaltungen oder Vorwiderstände kommt es auf den Widerstandswert oder das Rauschen nicht an, und man kann genausogut noch Kohleschichtwiderstände nehmen.

[Thoralf]

muß mich korrigieren. Besserwessi hat recht, man muß eigentlich nur die Thermospannung messen. Die Gehäusetemperatur liegt bei der Umgebungstemperatur, die im Zimmer ziemlich konstant ist und gegenüber einer Kerzenflamme vernachlässigbar ist.
Irgendwie bin ich zu doof, die Empfindlichkeit im Datenblatt zu finden. Dort steht was von Volt/Watt. Nur was soll das? Sind die Watts die Strahlungsleistung?
Wie groß wäre denn etwa die zu erwartende Thermospannung? Dann könnte man die Verstärkung abschätzen.

[Besserwessi]

Die Angabe V/W ist schon die Empfindlichkeit. Das ist wie schon vermutet die Stahrlungsleistung. Wie viel man von einer Kerze erwarten kann ist eine gute Frage. Könnte man sicher nachrechnen, wird ader nicht einfach, und nachmessen ist wahrscheinlich einfacher. Die Starhlung hängt natürlich auch vom Abstand ab. Als Grobe Größenordnung würde ich man für eine Kerze mit 10 W rechnen, verteilt auf etwa 1 Quadartmeter. Für die 0,5 mm^2 Empfängerfläche kann man dann also mit etwa 5 Mikrowatt. Bei 35 V/W wären dass dann 175 Mikrovolt. Man wird also eine Deutliche VErstärkung brauchen, so 1000-10000 fach wäre ein erster Wert zum Testen.

Durch den Hohlspiegel wird allerdings die Strahlung noch einmal gebündelt. Wie gut der Spiegel geformt und justiert ist, ist schwer zu sagen. Ich würde so auf 10-100 fache höhere Strahlung schätzen.
Mit Spiegel hat man dann also ein paar mV und bräuchte etwa 100 fache Verstärkung. Passende Verstärker sollten raucharme Chopperstabilierte OPs sein, eventuell auch ein Rauscharmer Pezissions JFET OP.

[Zachso]

Oha, gut, nun hab ich natürlich ein Problem, hab nämlich noch nie was mit Operationsverstärkern gemacht, und auch sonst von schaltungstechnik ehr wenig Ahnung.
nun hab ich ja das Problem dass ich keine Ahnung habe welchen opamp ich dazu benutzen sollte? Gibts da vorschläge? worauf ist zu achten? gibts evtl. nen standartopamp bei reichelt der hier gehn würde? bei rn-wissen gibts ja ne seite über opamps, aber so ganz werd ich daraus auch nich schlau, leider...

Zachso

[Besserwessi]

Operationsverstärker sind eigentlich gar nicht so schierig. Für den Anfang würde ich den LM358 und/oder TLC272 empfehlen. Die sind relativ günstig und arbeiten auch nahe an 0 V noch gut. Wenn die Schaltung wirklich empfindlich sein soll müßte man als OP so etwas wie den AD8551, AD743 oder LTC1250 nehmen, für den Anfang sollte aber der LM358 oder TLC272 reichen, auch wenn sie beiden nicht optimal sind.

Hier mein Schaltungsverschlag für eine ca. 100 fache Verstärkung. Der Poti dient dazu um einen definierten leich positiven Gleichspannungswert von etwa 5 mV am Eingang einzustellen und den Offset Fehler des OPs zu kompensieren.
Für den Thermosensor habe ich dsa Sicherungssymbol genommen, da ich auf die schnelle kein passendes Symbol in Eagle gefunden habe. Der OP könnte mit 5 V Versorgt werde. Der Widerstand R4 parallel zum Poti sollte die Temperaturabhängigkeit des Potis reduzieren helfen. Die 5 V sollten stabilisiert sein.

[Zachso]

ah super, vielen dank, ich werde das mal bestellen und dann so aufbauen und dann mal gucken. die 5V werden bei mir durch nen einfachen 7805 erzeugt, denke das sollte funktionieren. leider habe ich kein Oszilloskop um meine Ergebnisse zu prüfen, aber ich hoffe mal ich schaffe das mit diesem Sensor ohne ein oszi. vielen Dank jedenfalls erstmal.

mfg, Zachso