1-Kapsel Ultraschall Sensor (Arduino kompatibel)

[spunky9003]

wo kann man solche Sensoren finden: https://www.ebay.de/itm/272334264558

Gibt es die auch günstiger? Haben die eine bestimmte Bezeichnung?

Welche arbeiten auch bei kurzer Distanz korrekt (1-5 cm)?

MfG.

[Ceos]

das problem bei den versionen mit nur einem kopf hast du sog. ring-down-time, also zeit in der der piezo noch am wackeln ist (trägheit/resonanz) und währenddessen kann der natürlich keine echos hören, das macht dann die blindzone aus! es kommt auf den wandler an wie klein der bereich sit aber 1cm halte ich für kaum möglich!

bei so einer distanz würde ich auf andere messverfahren setzen, z.B. einen ToF sensor, der misst optisch und ist recht zuverlässig

[Manf]

Nach meiner Erfahrung arbeiten 40kHz Sensoren nicht auf so kurze Entfernung. Der Sendeimpuls ist ja schon 64mm lang.

[spunky9003]

ok, dann muss ich mir was anderes überlegen, danke.

[oberallgeier]

.. dann muss ich mir was anderes überlegen, danke.Etwas "anderes" könnte ein SRF05 sein - allerdings hat der zwei "Kapseln" - also eine zum senden und eine zum empfangen. Laut Datenblatt kann der bis runter auf 1 cm messen; wie groß dann die Auflösung ist, kann ich nicht sagen. Ich arbeite mit dem SRF02, der hat eine Kapsel und misst ab minimal 15 cm (ist oben schon erklärt warum).


.. Gibt es die auch günstiger? Haben die eine bestimmte Bezeichnung? ..Auf die Schnelle finde ich bei eBucht 1,22 Steine für nen SRF05.

[spunky9003]

ok, mit zwei Kapseln würde auch gehen, ich probier das mal.

[Manf]

Mit Ultraschall geht es grundsätzlich physikalisch, aber die Sensoren sind nicht dafür gebaut.
Wenn es wirklich sein muss dann sollte man wenigstens versuchen, den Bereich von 1-5cm auf 11-15cm zu verlagern.
Es bleibt schwierig wenn die Hüllkurve eines Signals der Länge 64mm (32mm Entfernungsauflösung) ausgewertet wird.

In dem Bereich sind solche und ähnliche besser:
https://www.adafruit.com/product/3025
https://www.adafruit.com/product/1927 (https://www.adafruit.com/product/3025)

[oberallgeier]

Mit Ultraschall geht es grundsätzlich physikalisch .. In dem Bereich sind solche und ähnliche besser ..Die von Manf verlinkten Sensoren kenne ich nicht, nur die typähnlichen, neueren Sharps dieser Bauform. In Betrieb habe ich einen Sensor für 10cm - 150 cm - und andere, älterer, grösserer Bauart. Zur neuen, kleinen Bauart ein paar Anmerkungen:

Diese Typen Sharpsensoren messen mit Infrarotlicht und werten das empfangene Echo per Triangulation aus. Fazit: im Bereich von ca. 25% bis 50 % der maximal angegebenen Messweite haben die eine gute Auflösung, darüber liefert die Messkurve eine relativ grobe Auflösung. Es wird ein kleiner, wenige Millimeter großer (je nach Messabstand) Messfleck ausgewertet. Bei dem von Dir genannten Messbereich müsste genau darauf geachtet werden, dass der Sendestrahl (es sendet NUR EIN Auge der zweiäugigen Sensoren) gut lokalisiert wird - sonst zielt man evtl. ins Leere. Beispiel für typische Signalkurve; klick hier (https://www.roboternetz.de/community/threads/36884-Basic%28-Billig-Baby%29-Mono-Wheel?p=352718&viewfull=1#post352718).
Die Sensoren messen bis zu einem minimalen Abstand und geben dort den maximalen Messwert als (maximale) analoge Spannung aus. Beim Unterschreiten des spezifizierten Minimalabstandes fällt die Messpannung ebenso ab wie bei grösseren Abständen. Das sollte man abfangen.
Der Stromverbrauch ist relativ niedrig - laut Datenblatt. DAS Problem : es ist ein zeitlich gemittelter Bedarf. Beim Sendepuls des Messtrahles kann so ein Sensor schon mal ein Amperchen ziehen - das führte bei mir (und etlichen andern) schon zu Rückstreuung von Störungen in die umgebende Schaltung. Abhilfe durch Kondensatoren - die bereits auf Platine befestigten Sensoren von Pololu haben diese Pufferung bereits angebracht, siehe zB diese Produktinformation (https://www.pololu.com/product/1132) von Pololu, siehe Schaltung unten.
Die Sensoren dieser neuen Bauart haben gegenüber den alten eine hohe Abtastrate - es sind Werte über 200 Hz genannt (füher etwa 20 Hz).

Ansonsten: ich kann dies Dinger aus eigener Erfahrung nur empfehlen. Ultraschall ist nicht so genau, breit/er gestreut und etwas empfindlich auf Temperaturänderungen (ändert die Schallgeschwindigkeit und damit Laufzeit von Signal und Echo).

[spunky9003]

also ich will das Fließverhalten in einem Rohr (Durchmesser 4-5 cm, lockeres Schüttgut im Luftstrom) prüfen, ich brauch also keine genauen Messwerte, wenn etwas fließt bekomme ich ein "Rauschen" zurück gemeldet, ist das Rohr leer oder verstopft, bekomme ich einen eindeutigen Wert geliefert.

Ich habe mal verschiedene Sensoren bestellt (HC-SR04, Popolu GP2Y0D805Z0F), dann kann ich das mal testen, welcher am geeignetsten ist.

[HaWe]

also ich will das Fließverhalten in einem Rohr (Durchmesser 4-5 cm, lockeres Schüttgut im Luftstrom) prüfen, ich brauch also keine genauen Messwerte, wenn etwas fließt bekomme ich ein "Rauschen" zurück gemeldet, ist das Rohr leer oder verstopft, bekomme ich einen eindeutigen Wert geliefert.

Ich habe mal verschiedene Sensoren bestellt (HC-SR04, Popolu GP2Y0D805Z0F), dann kann ich das mal testen, welcher am geeignetsten ist.

du misst also immer direkt im Rohr-Inneren?

[spunky9003]

durch ein Loch an der Seite vom Rohr ins innere.

[oberallgeier]

.. Fließverhalten in einem Rohr (Durchmesser 4-5 cm, lockeres Schüttgut im Luftstrom) prüfen .. verschiedene Sensoren bestellt (HC-SR04, Popolu GP2Y0D805Z0F) .. mal testen, welcher am geeignetsten ist.Hmmm, gut dass Du die eigentliche Aufgabe skizzierst. Ein mikroskopisches Bisschen über fluidisierte Schüttströme hatte ich mal aus "dem Nebenzimmer" mitbekommen, ist aber nicht mein Fachgebiet. Klingt auch weniger als Hobbyprojekt als nach Schule oder Uni?

Beim Rohrdurchmesser um die 5 cm dürften die Partikel kaum grösser als 5+ mm (Sauterdurchmesser) sein oder die Konzentration ist winzig. Ich vermute, dass Du da mit Ultraschall üblicherweise "vorbeisprichst", dass Deine Partikel garkein richtiges Echo erzeugen. Dazu: die schallabgebende Fläche ist bei diesen US-Kapseln um die 10 mm Durchmesser.

Ich kenne (wie oben angedeutet - so im "Vorbeigehen") Lösungen der Art, dass nicht mit Auflicht oder so, also mit einem Reflexsensor gearbeitet wird, sondern eher mit einem Laser der beispielsweise von nem Kollimator aufgeweitet und hinter der Messstrecke wieder mehr oder weniger focussiert wird um dann die ankommende Helligkeit mit der abgesendeten (z.B. Strahlteiler und Vergleichsstrahl um die Messtelle rum) zu vergleichen. Im einfachsten Fall nen Laserpointer als Sender und ne Photodiode/-transistor als Empfänger.

Ist nicht neben der Partikelerkennung auch die Verschmutzung der Messfenster ein Problem ?

Noch ne Anmerkung zur optischen Lösung. Die Sharpsensoren sind eher für Aufgaben, die bei Tages- und Nachtlicht erfüllt werden müssen (Beispiel: war jemand auf der Toilette oder beim Wasserhahn? - und ist der grad weggegangen?). Bei Dir ist die Aufgabe ja sozusagen unter Ausschluss der Öffentlichkeit lösbar. Da wird also beispielsweise kein gepulstes Licht zur Vermeidung von Fehlmessungen durch Fremdlicht benötigt . . . usf.

Ok, es ist Dein Problem, das ich nicht lösen muss und kann. Viel Erfolg jedenfalls.

- - - Aktualisiert - - -


.. ist das Rohr leer oder verstopft, bekomme ich einen eindeutigen Wert geliefert ..Also farblich gesprochen (auch wenns hier nicht um Farben geht) ist das ein schwarz-grau-weiß-Problem. Doch eher einfach, oder ? Da denke ich dass ein dünner Laserstrahl durchs Rohr die einfach(st)e Lösung ist - ein mässig schneller Mikrocontroller könnte dann erkennen ob der Strahl recht häufig unterbrochen ist => grau, bzw. ob er aus ist => schwarz oder noch leuchtet => weiß.

[021aet04]

Eventuell funktioniert noch ein Vakuumsensor. Mit einer Venturidüse erzeugst du ein Vakuum, das du auswertest. Je höher der Durchfluss, desto höher das erzeugte Vakuum. Kein Durchfluss = kein Vakuum

MfG Hannes

[oberallgeier]

.. Mit einer Venturidüse erzeugst du ein Vakuum, das du auswertest. Je höher der Durchfluss, desto höher das erzeugte Vakuum ..Jaa, das gefiel mir sofort .. bis dann ein realphysikalisch orientierter Gehirnlappen den Einwurf brachte, dass es eine partikelbehaftete Strömung ist, die schon jetzt zum Verstopfen neigt. Daher ja die Aufgabe. Und die Venturidüse mit Partikeldurchfluss dürfte doch ne höhere Verstopfungsneigung haben ? Oder ?

[spunky9003]

ich bekomme über den Popolu Sharp Sensor (0-5 cm) keine schönen Werte rein, bei >5 cm und kleiner 0,5 cm bekomme ich Werte von 1023, das scheint also ok zu sein. Bei Distanzen von 0,5-5 cm bekomme ich nur Werte von 160-180, also ein sehr kleiner Wertebereich (und die schwanken auch ständig um 5 Einheiten hoch und runter), mit dem man schlecht arbeiten kann. Hier der Code:

#include <DigiCDC.h>

void setup() {
SerialUSB.begin();
pinMode(2, INPUT);
}

void loop() {
SerialUSB.println(analogRead(1));
delay(20);
}


Wo kann der Fehler sein?

MfG.

[oberallgeier]

ich bekomme über den Popolu Sharp Sensor (0-5 cm) keine schönen Werte rein, bei >5 cm und kleiner 0,5 cm bekomme ich Werte von 1023, das scheint also ok zu sein. Bei Distanzen von 0,5-5 cm bekomme ich nur Werte von 160-180, also ein sehr kleiner Wertebereich (und die schwanken auch ständig um 5 Einheiten hoch und runter), mit dem man schlecht arbeiten kann ...
Wo kann der Fehler sein? ...Deine Beschreibung klingt so hättest Du einen "digitalen" Sensor gekauft der nur "innerhalb" und "ausserhalb" des Messbereiches zeigt. Diese Sharps gibts ja einerseits als "digitale" Sensoren aber auch als "analoge" Sensoren, je nach Typennummer. Hattest Du Dir denn das Datenblatt (von !Sharp!) von Deinem Sensor angesehen?

Ich hatte etliches mit analogen Sharpsensoren gearbeitet. Eine Messreihe mit nem GP2D120 (https://www.roboternetz.de/community/threads/36884-Basic%28-Billig-Baby%29-Mono-Wheel?p=352718&viewfull=1#post352718) ergab dabei dieses Messdiagramm (siehe Link (https://dl.dropboxusercontent.com/s/6bnofayrbr8ubaj/GP2D120-ADC.jpg?dl=0)).

Die Schwankungen im Ergebnis sind mit ± 5 Digits schon kräftig. Ich hatte Sharpsensoren immer entstört, siehe meine Anmerkung dazu weiter oben. Solche Störungen könnten EINE Fehlermöglichkeit sein. Eine andere Möglichkeit könnte an einer nicht ausreichenden Entstörung des ADC-Eingangs liegen. Bei meinen Atmel-Controllern gibts dazu im Datenblatt unter "Analog Input Circuitry" ne technische Anweisung zur Beschaltung des entsprechenden Eingangs.

Frage: Mein sehr simpler Lösungsvorschlag einer (Laser-)Lichtschranke mit Detektierung "zeitweise Unterbrechung beim Durchflug eines Teilchens" oder "länger kein Teilchen = keine Unterbrechung" oder "dauerdunkel = dauernd Unterbrochen" - die beiden letzten Fälle zeigen also ne Störung an - ist also nix für Dich?

[spunky9003]

Deine Beschreibung klingt so hättest Du einen "digitalen" Sensor gekauft der nur "innerhalb" und "ausserhalb" des Messbereiches zeigt. Diese Sharps gibts ja einerseits als "digitale" Sensoren aber auch als "analoge" Sensoren, je nach Typennummer. Hattest Du Dir denn das Datenblatt (von !Sharp!) von Deinem Sensor angesehen?
oh ja, hast recht, es ist ein digitaler Sensor, da hab ich nicht drauf geachtet: http://www.ebay.de/itm/282020457198


Frage: Mein sehr simpler Lösungsvorschlag einer (Laser-)Lichtschranke mit Detektierung "zeitweise Unterbrechung beim Durchflug eines Teilchens" oder "länger kein Teilchen = keine Unterbrechung" oder "dauerdunkel = dauernd Unterbrochen" - die beiden letzten Fälle zeigen also ne Störung an - ist also nix für Dich?
da muss ich nochmal schauen, wie aufwendig oder teuer das wird, am Ende sollen 48 Rohre überwacht werden.

[oberallgeier]

oh ja .. es ist ein digitaler Sensor, da hab ich nicht drauf geachtet ..Na ja, mir ist sowas auch schon passiert.


.. schauen, wie aufwendig oder teuer das wird, am Ende sollen 48 Rohre überwacht werden.Mir scheint das ne recht simple Lösung zu sein. Ok, 48 Überwachungsstellen sind schon ein Haufen, aber ne simple Lichtschranke in Eigenbau ist billiger als Deine Sensoren. Mal überlegen.

Erstmal:
- Wie wertest Du die Sensoren aus? Jeden explizit einzeln oder ne bestimmte Gruppe oder alle zusammen (ein Rohr zeigt Fehler - löst nen Gesamtalarm aus) ?
- Welche Reaktionszeit benötigst Du ? Beispiel: vom Erliegen des Durchflusses (2 - 3 sec keine Signale von der Diode)
- Industriebedarf? Dann dürfte die Bastellösung ausscheiden. Die wäre allenfalls was für Laborausrüstung, experimenteller Teststand . . .

WENN ich in diese Richtung überlege, würde ich mal einen kleinen Test machen (Tests würde ICH auch in allen andern Fällen machen). Eine LED, ein Phototransistor, ein Rohr (Papprolle vom Toilettenpapier?), 2 KLEINE Löcher im Rohr (die blenden das Licht auf einen dünnen Strahl ab), LED und Phototransistor exakt vor/hinter die Löcher, LED und Phototransistor gegen Fremdlicht abdecken, ein Mikrocontroller (z.B. arduino-nano-clone). Deine Partikel aus einem Plastikbecher mit Bodenloch durch das Rohr rieseln lassen. Mit dem Controller prüfen, ob die Photodiode auf das rieselnde Material anspricht : Controller überwacht den Eingangspegel des Photoransistors und knippst eine Test-LED an, wenn ein Signal erkannt wird (TestLED sollte aber schon nachleuchten - etwa ne Zehntelsekunde). Überwacht Pausen und signalisiert wenn die Pause (zu) lang ist. Erst wenn das funktioniert - weitermachen.
Der Test wäre mE auf alle Fälle nötig, unabhängig von der Art der Lösung. Die REaktion der Sensoren auf die (aktuell nicht bekannte) Partikelstromdichte ist für die spätere klaglose Funktion unbedingt zu bestätigen und zu dokumentieren.

Beispielhafte, spätere REalisierung mit je einem Phototransistor/-diode und dazu einer IR-LED (möglichst enger Leuchtwinkel) pro Rohr. Anordnung jeweils in Achtergruppen die einzeln von einem Controller erfasst werden. Ausfallmeldung per Pin (einzeln oder als Gruppe) elektrisch/optisch ausgeben - z.B. mit 1 LED pro Sensor oder 1 LED pro Gruppe, evtl. UART-Textmeldung, LCD mit Klartext, Buzzer usf.

Ein/e Phototransistor/-diode (Infrarot) kostet ca. 1 Euro, ne Leuchtdiode IR etwa dasselbe, Anzeige-LEDs im Groschenbereich, arduinoclone im Fünferpack bei amazon für rund zehn Steine, beim Chinamann billiger. Macht zwei Steine für eine Messtrecken-Sensorik, rund zwanzig bis 30 (Beiwerk, Strippen etc) für ne Achtergruppe mit Controller, um die zweihundert für den Gesamtaufwand - ohne Programmenwicklung. Mit "Luxus" wie LCD-Anzeigen, UART-Ausgaben etc natürlich mehr. Dazu natürlich Programmierung für den Controller, ist für alle sechs dieselbe.

Alles nur als Denkmodell, keine Garantie für Funktion der vorgeschlagenen Einrichtung, keine Garantie für Preisschätzung.

PS:

durch ein Loch an der Seite vom Rohr ins innere.Wie werden diese Löcher !partikeldicht! abgedeckt und gegen Verschmutzung gesichert?