1-Kapsel Ultraschall Sensor (Arduino kompatibel)

[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 ergab dabei dieses Messdiagramm (siehe Link).

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?