Infrarot Technik

[Fabsen]

Hallo ich will eine Hindernisserkennung mit einer IR LED (Sender) und einem IR(Empfänger) bauen.Dazu hätte ich ein paar Fragen

Würdet ihr als Empfänger eine Fotodiode oder einen Fototransistor nehmen? Der Bereich zur Hindernisserkennung soll ca. 0-20cm sein.
Was gilt es dazu noch zu beachten? ich habe eine IR LED mit einer Wellenlänge von 940nm und kann Empfänger Module zwischen 30khz - 56khz auswählen.
Die Frequenz hängt ja mit der Wellenlänge zusammen nämlich F=Lichtgeschwindigkeit/Wellenlänge.

[oberallgeier]

.. Hinderniserkennung mit einer IR LED (Sender) und einem IR(Empfänger) .. Empfänger eine Fotodiode oder einen Fototransistor ..? .. Bereich .. ca. 0-20cm ..Ich habe für (m)eine Hinderniserkennung als Sender eine gepulste/modulierte IR-LED genommen und als Empfänger ein Receiver-IC - dessen Grundlage natürlich ein photosensitiver Sensor ist.


.. ich habe eine IR LED mit einer Wellenlänge von 940nm und kann Empfänger Module zwischen 30khz - 56khz auswählen.
Die Frequenz hängt ja mit der Wellenlänge zusammen nämlich F=Lichtgeschwindigkeit/Wellenlänge.Ähhhh? Die Pulsfrequenz meiner LED ist die optimale, typabhängige Modulatonsfrequenz die der Empfänger-IC bevorzugt. Diese Frequenz, in dem von Dir genannten Bereich, hat nichts mit der Wellenlänge des IR-Lichtes zu tun. Diese Modulation(sfrequenz) dient einerseits zur Unterscheidung unterschiedlicher IR-Kommunikationsquellen (Fernsteuerung/en) aber primär um störende sonstige Frequenzen (Licht an oder aus, flackernde Lichtquellen, Gewitterblitze etc) ausblenden zu können.

Genaueres bieten verschiedene Threads, beispielsweise ein Aufbau von waste (klick hier (https://www.roboternetz.de/community/threads/9973-Asuro-Umbau-der-IR-Schnittstelle-zur-Hinderniserkennung)) oder eine Realisierung mit gewobbeltem (gechirptem) Modulationsanteil (duty cycle) von mir (nochnklick (https://www.roboternetz.de/community/threads/33984-Abstandsmessung-%C3%A4hnlich-wie-IR-Schnittstelle-des-asuro)).

[Ceos]

Das hat nichts mit der Wellenlänge zu tun sondern ist die Modulationsfrequenz!

Was du da hast ist ein IR Receiver. Da bei einem simplen Infrarotsignal der Unterschied zwischen An und Aus vom Umgebungslicht abhängt, moduiert man das Signal einfach mit einer festen Frequenz. Der REceiver hat jetzt ganz einfach ein klein wenig Logik mit drauf, die diese Modulation für dich ausiltert und hinten wieder ein gewöhnliches UART Signal rauswirft.

Ein Fototransistor schaltet, wie der Name schon verrät, ein Signal durch als wäre es ein Transistor, das Ergebnis ist also ein Strom, oder wenn du einen efsten Widerstand verbaust eine Spannung analog zur Lichtstärke.

Eine Fotodiode ist jetzt eher wie eine Solarzelle und produziert Strom und Spannung aus dem Eingangssignal.

Dadurch ist ein Fototransistor empfindlicher! Was du machen willst ist eine "Hindernisserkennung", dazu gehören aber auch Rahmenbedingungen

Größe des Hinderniss welches zu erkennen ist? Reflektivität(Qualität des Ziels)? Qualifizierte Messung oder Quantifizierte ("Ist etwas da" Quantfiziert oder "Wie nah" Qualifiziert)?

Es gibt mehrere Methoden um das zu realisieren:
- einfache Reflektion, IR LED strahlt und der Fototransistor gibt dir einen Helligkeitswert (sit unwahrscheinlich Abhängig von Streu- und Gegenlicht und von der REflektivität des Hinderniss ... etwas Helles sieht man "früher" als etwas dunkles)
- Abstandsmessung durch spitzen Winkel, Fokussierung und Offset (Ein Lichtstrahl wird fokussiert mit einem spitzen Winkel und einem leichten Offset zum "Receiver" montiert und durch die Abweichung vom Mittelpunkt des Receivers lässt sich der Abstand anhand der bekannten Winkel errechnen ... dringende Empfehlung weil Preisgünstig ... Sharp hat solche Sensoren udn die bewegen sich im einstelligen Euro Bereich)
- Abstandsmessung mittels Time Of Flight (Mit einem Modulierten Licht und einer speziellen Beschaltung einer Fotozelle kann man den Phasengang der modulierten Welle erfassen udn so den Abstand unabhängig von Blockwinkel, externem Licht oder Reflektivität mit hoher Genauigkeit messen .... Ist Preislich aber noch nicht unter der Kategorie Massenware zu finden udn bewegt sich im unteren bs mittleren Zweistelligen Euro Bereich vom Preis ... trotzdem Empfehlenswert wegen der Robustheit)

Und um nicht Unvollständig zu sein
- Abstandsmessung über Laufzeit mit nicht-optischen Sensoren wie Ultraschall
- Kontaktmessung mit Tastern oder Bumpern

[Fabsen]

danke schonmal für das Feedback...
Eine Quantifizierte Messung würde mir langen ähnlich wie einer PDC im Auto also als Kolliosionsverhinderung, ich wollte meine Schaltung so in etwa aufbauen
33375

Fertige Sharp IR Sensoren usw und fertige Module möchte ich nicht verwenden...Will die Platine selber aufbauen hab da an das im Foto gezeigte System 2x nach vorne gerichtet und einmal nach hinten gerichtet gedacht, die Platine soll auf einen fahrenden Roboter gesetzt werden.Würdest du mein System im Foto absegnen oder eher nicht? Ich denke dann verwende ich einen Fototransistor als Empfänger?

[Ceos]

Dein analoges Signal ist EXTREM abhängig von Licht-Umgebung und Reflektivität des Hinderniss. Mit der Modulation, wie Oberallgeier bereits erklärt hat, kannst du zwar Umgebungslicht Filtern aber nicht die Reflektivität des Hinderniss, du wirst also je nach Helligkeit deines Ziels sehr unterschiedliche Helligksitswerte haben, egal ob moduliert oder nicht.

Was genau spricht denn dagegen z.B. einen Sharp Sensor zu nehmen? (Hat mal wer die korrekte Typenbezeichnung zur Hand?)

[Fabsen]

Ja die ganzen Sharp IR Sensoren kenn ich die fangen bei 8€ an bis 12€. Das ganze wird ne Studienarbeit, ich will keine fertigen Module nehmen, sondern mir alles selber zurecht basteln. Ich hab mir mal eine LED bestellt und einen Empfänger dazu, dann werde ich mal eine kleine Schaltung aufbauen und schauen wie die zwei bauteile auf verschiedene Hindernisse reagieren bzw wie sich die Spannungs/Stromwerte ändern und was eine Reichweite ich habe

[Ceos]

ED bestellt und einen Empfänger dazu

Denk dran dass du die LED modulieren musst wenn es so ein "IR Receiver" ist, sonst macht der keinen pieps ... außerdem ist das Signal nicht analog sondern der kennt nur "an" oder "aus" am Ausgang

[Fabsen]

oh das verwirrt mich nun wieder...LED modulieren? ich kenn nur pulse wide modulation(PWM) was hat das mit meiner IR LED als Emitter zu tun?
ich verwende ein IR-Receiver- TSOP 4838 VIS und wollte es wie im Bild umsetzen, das bedeutet ich müsste ein analoges Output Signal zwischen 0-5V bekommen oder?
33377

[oberallgeier]

Dein analoges Signal ist EXTREM abhängig von .. Reflektivität .. Was genau spricht denn dagegen z.B. einen Sharp Sensor ..Na ja, der reflektierende "Hindernissensor" à la waste hat, ebenso wie meine gechirpten Entfernungs-Schätzdinger, eine richtige Erfassungskeule - entsprechend der verwendeten LED. Ich verwende grad die SFH 4650 (https://www.roboternetz.de/community/threads/63567-Infrarot-LED-SMD-950-nm-%E2%89%A516-mW-sr-100-mA?p=589889&viewfull=1#post589889) mit dem SFH5110 (lagen noch bei mir rum) für einen "Quadrantensensor" (klick) (https://dl.dropbox.com/s/8z6klsy81kblay3/CIR4-kplt_20-11-2014_2494.jpg?dl=0). Die SFH4650 hat eine Keule von ± 10°. Da kann man also schon einigermassen gut das Ziel erkennen.

Die Sharps senden einen eher kleinen Lichtfleck, siehe hier (https://www.roboternetz.de/community/threads/70143-Vergleich-zweier-IR-Sharps-Entfernungssensoren-bis-150-cm?p=634538&viewfull=1#post634538). Die neueren, z.B. der GP2Y0A02YK0F (https://www.pololu.com/file/0J812/gp2y0a60szxf_e.pdf) , sind mittlerweile schneller als die "alten" Typen geworden, an die 20 ms pro Messzyklus. Aber der kleine Messfleck ergibt eine eher punktuelle Auskunft über Hindernisse - da kann man gut und gern bei nem Stuhlbein vorbeilinsen. Ausserdem haben andere ja festgestellt dass die Sharps - die ja eher aus dem Sanitärbereich stammen - empfindlich auf Kanten reagieren können und je nach Ausrichtung, vertikal oder horizontal, auch nicht ganz unempfindlich reagieren.

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oh das verwirrt mich nun wieder...LED modulieren? ich kenn nur pulse wide modulation(PWM) was hat das mit meiner IR LED als Emitter zu tun ..Irgendwie schade wenn man das erläutert und das dann nicht gelesen wird. Ausserdem, AFAIK, steht das ausführlich im verlinkten Thread.

[Fabsen]

ich habs durchgelesen, ich denke ich muss mir das in ruhe nochmal genau durchlesen, das war alles zuviel und mehrere verlinkte Seiten...Vielen Dank