Sharp GP2Y0A02YK im Bereich von 0..10cm?

[BlackBox]

Bin gerade auf der Suche nach einem günstigen Abstandssensor. Messen will ich die Auslenkung eines Pendels im Bereich von +/-2cm (also maximale zu messende Amplitude rund 4cm + etwas Abstand zum Messobjekt).

Beim durchforsten des Forums (wie immer sehr erfolgreich) bin ich auf den Sharp GP2Y0A02YK gestoßen. Eigentlich als Abstandssensor für den Bereich von 20..150cm gedacht. Allerdings hat er laut Datenblatt im Bereich von 0..10cm eine lineare Kennlinie.
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/images/artikelbilder/sensoren/gp2y0a02yk_diagramm.gif
Bild geborgt von Sensorarten-RN-Wissen.

Sollte demnach auch ideal für diesen Bereich sein.
Hat schon mal jemand den Sensor in diesem Bereich eingesetzt?


Für andere Vorschläge bin ich natürlich auch offen. Das Pendel schwingt mit 2..4Hz. Bei Abstandsmessung wäre ein analoges Signal von Vorteil, da die Messwerte mit einem PC-Oszi ausgewertet werden. Auflösung von 0,5..1mm sind ausreichend. Natürlich je genauer, um so besser.

Möglich wäre auch den Drehwinkel per Encoder zu messen, wobei mir die Abstandsmessung lieber wäre. Die Aufhängung des Pendels ist starr. Eine Gabellichtschranke wie z.B. in der Maus fällt allerdings aus, da dafür kein Platz vorhanden ist (bzw. der konstruktive Aufwand zu hoch ist). Seitlich könnte ich allerdings eine Encoderscheibe und die entsprechenden Abtastsensoren (optisch, induktiv oder auch kapazitiv) im Bereich der Drehachse anbringen. Auslenkung beträgt maximal +/-15°.

Danke schon mal fürs Lesen und alle Antworten.

Gruß
BlackBox

[Edit] Bei RN-Wissen mal etwas nach oben geblättert und was was fällt mir ins Auge? https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373. Wäre genau das richtige als Encoder. Aber wie gesagt, Abstandsmessung wäre mir lieber.

[oberallgeier]

Hi
... günstigen Abstandssensor--- +/-2cm ... Sharp GP2Y0A02YK ... im Bereich von 0..10cm eine lineare Kennlinie ...Was heißt schon günstig? Beim CSD bekomme ich den GP2D120 für die Hälfte. Dieser Bereich der abfallenden Kennlinie - bist Du sicher, dass dieser (eher verbotene?) Teil der Kennlinie so ist, wie das dargestellt wird? Immerhin ist dieser Bereich ausserhalb der Spezifikation, der Sensor wird für den von Dir genannten Bereich angeboten. Allerdings kann ich nicht wirklich etwas dagegen sagen, da ich diesen Bereich immer gemieden hatte.


... Messwerte mit einem PC-Oszi ausgewertet ...Ist das sehr pfiffig? Das läuft doch auf: ablesen und umrechnen von Hand raus. Ts ts ts.

Die +/- 2cm würde ich als Abstand zwischen z.B. 4 und 8 cm messen - klar? Daher würde ich einen ~D120 auf 6 cm Abstand setzen und mit einem controller auswerten - schon ein Tiny13 könnte das erledigen, wegen der praktischen Ausgabe auf USART würde ich aber nen mega8 nehmen. Die Umrechnung erledigt Dir der Controller durch eine einfache Division, klick mal hier. (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=384168&sid=95b92caf5f5462f9ac89046917dc91f5#384168) Das läuft bei mir sehr sauber als Abstandsmesser (nochnKlick). (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=446958&sid=bf836b4b45b8910f68853fdf01357ab4#446958) Allerdings hatte ich einiges unternommen, um den Sharp zu entstören (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=37624&highlight=) - und Dein Favorit GP2Y0A02YK hat vermutlich die gleichen Unarten wie der Rest der Familie.

4 Hz ist natürlich in dieser Anwendung dann schon heftig. Der Sharp misst mit 25 Hz, wer es sehr genau haben will, macht sogar mehrfache Messungen (ist bei Dir eh nicht wirklich drin). Bei 4 Hz wären das bei einfacher Messung nur 3 Messungen pro Halbschwingung. Das dürfte Dir ja wohl nicht gefallen.

Sonst könnte ich mir für Deine Anwendung diese Lösung mit einem Sharp gut vorstellen.

Jedenfalls: viel Erfolg, wie immer Du das auch löst.

[BlackBox]

Hallo Oberallgeier,


Was heißt schon günstig? Beim CSD bekomme ich den GP2D120 für die Hälfte. Dieser Bereich der abfallenden Kennlinie - bist Du sicher, dass dieser (eher verbotene?) Teil der Kennlinie so ist, wie das dargestellt wird? Immerhin ist dieser Bereich ausserhalb der Spezifikation, der Sensor wird für den von Dir genannten Bereich angeboten. Allerdings kann ich nicht wirklich etwas dagegen sagen, da ich diesen Bereich immer gemieden hatte.


Deswegen frage ich ja eigentlich. Beim GP2D120 sieht die Kennlinie in dem unteren Bereich alles andere als linear aus. Nur beim GP2Y0A02YK scheint die Kennlinie in dem Bereich relativ linear zu sein.




... Messwerte mit einem PC-Oszi ausgewertet ...Ist das sehr pfiffig? Das läuft doch auf: ablesen und umrechnen von Hand raus. Ts ts ts.


Ist mehr als pfiffig, da noch weiter Messwerte aufgenommen werden, die unter anderem mit dem gemessenen Abstand zusammenhängen.
Umrechnungen etc., auch bei nichtlinearem Verhalten erledigt problemlos die Software. Die Messwertvektoren werden dann bei Bedarf noch mit SciLab weiterverarbeitet.


Die +/- 2cm würde ich als Abstand zwischen z.B. 4 und 8 cm messen - klar? Daher würde ich einen ~D120 auf 6 cm Abstand setzen und mit einem controller auswerten - schon ein Tiny13 könnte das erledigen, wegen der praktischen Ausgabe auf USART würde ich aber nen mega8 nehmen. Die Umrechnung erledigt Dir der Controller durch eine einfache Division, ...

Stimmt, ich hatte mich so auf den anscheinend linearen Bereich eingeschossen, dass ich mir den GP2D120 gar nicht näher angesehen habe. Ist natürlich die bessere Alternative. Vor allem wird der Sensor in dem Bereich betrieben, für den er ausgelegt ist. Auswertung/Umrechnung macht wie gesagt die Oszi-Software. Kostengünstiger ist er zusätzlich auch noch.



Jedenfalls: viel Erfolg, wie immer Du das auch löst.

Danke! Vor allem auch für deine schnelle Antwort um diese Urzeit.

Bin momentan am überlegen, ob der Drehwinkel evtl. doch günstiger ist.
Da wäre dieser Magnetsensor zwar ideal aber das Problem ist, ich komme nicht direkt an die Drehachse dran. Also mal sehen.

Gruß
BlackBox

[Edit]
So wie es aussieht, hast Du die Sensoren schon mal eingesetzt.
Wie verhalten die sich, wenn sich der Winkel der Reflektionsfläche ändert?
Ist wie gesagt ein Pendel. Die Reflektionsfläche kann ich nur direkt daran befestigen. Der Winkel ändert sich dabei um ca. +/-15°. Hat das einen Einfluss auf die Messwerte?

[Manf]

Der Winkel der Messfläche hat kaum einen Einfluß. Zu beachten ist aber, dass Kanten der Messfläche, senkrechte Kanten, die Messung verfälschen können. Das Problem kann auftreten wenn der Lichtstrahl in einem bestimmten Winkelbereich auf die Kante der Messfläche wandert. Wenn man darauf achtet, läßt es sich durch Justierung der Sensorposition beheben.

Die magnetischen Drehwinkelsensoren sich recht genau und einfach einzusetzen. https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=322373#322373

[oberallgeier]

... Sensor ... Bereich betrieben, für den er ausgelegt ist. Auswertung ... Oszi-Software ...Hast Du meinen Hinweis auf die Frequenz beachtet, wie schnell vom Sharp Daten bereitgestellt werden? Hatte ich vielleicht etwas missverständlich ausgedrückt mit "... Der Sharp misst ...". Der misst schneller, aber er aktualisiert sein analoges Ausgangssignal nur alle 40 ms. Und da frage ich mich, ob das für Deine Messaufgabe reicht.

Das ist ja leider das dämliche an der Sensorik, dass man nicht nur ihre Genauigkeit, sondern auch ihre Ansprechgeschwindigkeit und die Aktualisierungsfrequenz ihrer Messwerte berücksichtigen muss. Sonst gilt das üble Wort: wer (viel) misst, misst Mist.

[BlackBox]

Danke für Eure Antworten.

Ich habe mich jetzt doch für die Erfassung des Drehwinkels entschieden. Ist die einfachste und auch genauste Variante, die mir im Moment einfällt.

Den Magneten kann ich zwar nicht direkt auf der Drehachse montieren aber mit einer kleinen Hilfskonstruktion geht das auch.

Habe mir mal Samples vom AS5046 bestellt. 12Bit, macht 0,088° Auflösung. Das ist für die Anwendung mehr als ausreichend.

@oberallgeier
Den Hinweis mit den 40ms hatte ich gestern glatt überlesen (war schon spät). Schon von daher wäre der Sensor ungeignet.

Gruß
BlackBox

[Manf]

Wir genau muss man da eigentlich rechnen oder messen?
Die 2cm bei 15° entsprechen wohl 7,7cm Pendellänge.
Im Gravitationsfeld der Erde hat das als Fadenpendel eine Eigenfrequenz von ca. 1,8Hz.

[BlackBox]

Wir genau muss man da eigentlich rechnen oder messen?
Die 2cm bei 15° entsprechen wohl 7,7cm Pendellänge.


Ja, die Rechnung passt. Ich brauche nur ungefähr die Auslenkung des Pendels. 0,5mm würden prinzipiell schon ausreichen. Mit dem Magnetsensor kein Problem.

Es geht um einen Versuch mit einem fremderregten Federpendel. Ich will im Prinzip das Verhältnis zwischen Anregungsamplitude und resultierender Amplitude des Pendels bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen während des Einschwingvorganges und im eingeschwungenen Zustand aufnehmen. Also Übertragungskennlinie etc..

Sollte eigentlich auch nur eine Pi*Daumen Lösung werden. Mit dem AS5046 wird es aber doch eine recht genaue Geschichte.

Gruß
BlackBox