Gut und günstig Lichtschranke für Distanz von 2m

[HannoHupmann]

Hallo Leute,

für ein kleines Projekt Suche ich ein möglichst einfacher Lichtschranke. Der Abstand zwischen Sender und Empfänger wird etwa 2m betragen. Das ganze steht in einer Halle die von Neonröhren ausgeleuchtet wird. Die Lichtschranke soll einen Interrupt Eingang triggern für eine Zeitmessung also wird sie nur sehr kurz unterbrochen. Achja und sie muss möglichst günstig sein, da für das ganze Projekt kein besonders großes Budget zur Verfügung steht.

Mein erster Ansatz war eine IR-LED auf der einen Seite und auf der anderen ein IR Empfänger, genau das gleiche wie bei einer Fernbedienung (die Reichweite beträgt hier ja auch mehr als 2m) Ich bin mir aber nicht sicher ob diese Idee empfindlich genug ist. Hat jemand schon Erfahrungen auf dem Gebiet oder kann mir Tipps geben?

[BMS]

Hallo,
das müsste so funktionieren, wie du dir das gedacht hast. Diese TSOP... sind als Empfänger wirklich sehr empfindlich.
Möglich ist bestimmt auch ein Aufbau mit Fotodiode+Verstärker, Filter usw., nur das wird schnell sehr umfangreich.
Du kannst dich auch an fertigen Bausätzen orientieren, meist sind die Schaltpläne dazu bei den Versandhändlern online abrufbar.

Die Neonröhren dürften ja quasi kein Infrarot abstrahlen, das müsste unter diesen Bedingungen gehen.
Grüße,
Bernhard

[Besserwessi]

Wegen der Modulation sind die TSOP... nicht besonders schnell, und die Erzeugung des Modulations-signals ist auch etwas aufwendiger. Die untere Grenze für die Reaktionszeit liegt vermutlich bei rund 1 ms.
In der einfachsten Ausführung bräuchte man so etwas wie NE556 (oder 2 mal NE555) für den Sender, und den TSOP... und µC am Empfänger. Auf der Sendeseite werden Pulse von rund 0,5 ms mit 36 kHz moduliertem Signal gesendet, und dann wieder 0,5 ms Pause. Wenn man nicht ganz viel Intensität hat, brauchen die TSOP... die Pausen zum Einstellen der Empfindlichkeit. Der µC darf dann erst reagieren wenn die Pause zu lang (etwa > 0,7 ms) wird - es braucht also schon noch etwas mehr Software.

Schneller könnte es mit einem Laserpointer und Fototransistor / Fotodiode gehen. Dabei muss man dann aber auch gut zielen. Alternativ reicht auch eine starke IR-LED (z.B. SFH4550) und ein stark gerichteter (Es sollte eine Blende /Röhre reichen) Empfänger mit IR Filter.

Wie schnell muss den reagiert werden ?

[HannoHupmann]

Die Idee mit dem Laserpointer und einem Fototransistor finde ich gut. Da müsst die Unterbrechung deutlich genug sein, damit das detektiert wird. Die Anwendung wird nachher eine Geschwindigkeitsmessung bei der ein Trainingsschwert durch die erste und die zweite Lichtschranke geschlagen wird. Je schneller also die Reaktion des Systems ist desto genauer wird die Zeitmessung. Da es aber nur relativ genau sein muss würde sich die Trägheit der Sensoren sowohl beim Start-Trigger als auch beim Stopp-Trigger auswirken und damit das Ergebnis nicht verfälschen. Die Strecke zwischen Lichtschranke 1 und Lichtschranke 2 dürfte etwa 2m betragen.

(Hintergrund ist der, dass ich jetzt 6 Jahre Schwertkampf mache und wir keine Möglichkeit haben im Training die Geschwindigkeit eines Schlags zu messen bzw. damit auch vergleichen zu können. D.h. es ist schwierig das zu trainieren, wenn es keine Größe gibt, mit der man Vergleichen kann. Daher nun die Idee mit einem Zwei-Lichtschranken-System und der Zeitmessung. Es geht nämlich nicht darum möglichst fest zuhauen (das würde nur dem Trainingspartner schaden und das ist nicht unser Ziel) sondern eben sehr schnell (und nur ganz leicht zu treffen). Mein Trainer wünscht sich schon lange so ein System und daher hab ich nun den offiziellen Auftrag eines zu bauen)

[radbruch]

Hallo

Einen Laserpointer halte ich auch für optimal. Für den sportlichen Einsatz des Systems könnte man mit nur einer Lichtschranke und drei Spiegeln arbeiten. Das würde einen kabellosen Aufbau ermöglichen auf z.B vier Kamerastativen. Die Herausforderung wäre dann vielleicht ein cleveres Befestigungs- und Ausrichtungskonzept zu finden. Aber dieses Problem haben Lösungen mit zwei Lichtschranken sicher auch. Der Abstand der genau parallelen Lichtschranken muss stimmen, alles auf einer Ebene...

Unterschiedliche Trägheit der Sensoren würden beim Lösungsansatz mit nur einer Lichtschranke nicht auftreten. Die Entfernung 2*2m + 2*Schwerthiebbreite sollte auch ein preisgünstiger Laser locker schaffen. Durch Erfahrungen aus einem eigenen Laserprojekt rate ich von der Verwendung von Dioden/Fotodioden zur Erkennung des Laserstrahls ab. Bei einem direkten Treffer rauchen die gerne ab. Sicherer, aber deutlich langsamer in der Reaktion sind Fotowiderstände.

Wirklich schwierig dürfte dann noch das Kalibrieren der Anlage werden. Es wäre sicher günstig, wenn die Breite für ein Moped reichen würde. ;)

Gruß

mic

[Besserwessi]

Bei einem normalen noch legalen Laserpointer ist die Intensität kein Problem für die Photodioden. Um eine Photodiode mit einem nicht extrem (d.h. µm Bereich) gebündelten Strahl zu beschädigen braucht man schon einige 100 mW, das ist ein Leistungsbereich der schon eine spezielle Erlaubnis und Schutzverkehrungen erfordert.

Die "Kalibrierung" ist auch nicht so schwer: Die Zeiten misst man relativ zur Quarzfrequenz. Das ist auch ohne Abgleich genau genug. Die Strecke kann man per Lineal / Zollstock messen.

Mit Lichtschranken für kürzere Entfernung (8 cm) hab ich so ein System mal Programmiert (2 Lichtschranken, 5 Stellen LED Anzeige, Zeitmessung mit 0,1 ms Auflösung). Auch mit relativ wenig Aufwand liegt die Reaktionszeit der Leichtschranke bei ca. 10 µs und die Auflösung der Zeitmessung bei 1 µs (intern). Die Auflösung reicht eigentlich auch aus um die Geschwindigkeit auch über kürzere Strecken (z.B. 10 cm) zu messen.