Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Abstandsmessung im Outdoorbereich


von Sebastian W. (monday)


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Hallo zusammen,

ich suche für meine Bachelorarbeit schon seit einigen Wochen nach einem 
geeigneten Sensor, der mir eine Distanz zu einem Betongewicht ausgeben 
soll. Die Ausgabeart der Distanz, also digital per SPI, RS232, etc. oder 
Analog, ist eigentlich egal.
Wichtig ist, dass der Sensor im Outdoorbereich eingesetzt werden kann 
(er ist zwar abgedeckt aber Feuchtigkeit spielt eine Rolle), mit 5V 
(oder weniger) versorgt werden kann und eine Distanz von ca. 20cm bis 2m 
messen kann.
Die Auflösung sollte <= 1cm betragen.

Die Messmethode ist nicht vorgeschrieben, d.h. mir ist alles recht:
- Ultraschall
- Radar
- Laser
- IR

wobei die optischen Sensoren natürlich nicht zu anfällig gegen "Schmutz" 
sein dürfen.
Da der Sensor nur einen kleinen Teil der Arbeit ausmacht, habe ich keine 
Zeit etwas "neues" zu entwickeln und möchte gerne auf fertige Module 
zurückgreifen.

Ich bin für jeden Vorschlag sehr dankbar.

Grüße
Sebastian

von Guest (Gast)


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Wie wärs mit Ultraschall?
Funktioniert bei Autos doch auch super, sogar trotz moderater 
Verschmutzung und Feuchtigkeit.

Habe aber leider kein fertiges Modul parat, bin jedoch überzeugt dass es 
sowas gibt :)

Gruß

von Achim M. (minifloat)


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Hallo Sebastian.
Tja, leider ist die SPS/IPC/Drives in Nürnberg schon zu Ende, sonst 
hättest du dort gezielt Ausschau nach sowas halten können.
mfg mf

von STK500-Besitzer (Gast)


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Um welche Entfernung und Auflösung soll es sich handeln?

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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mein laser Entfernungsmesser von Laica
http://www.google.de/products/catalog?rlz=&q=leica+entfernungsmesser&um=1&ie=UTF-8&tbm=shop&cid=10927645950520212841&os=reviews 
macht das auch bis 60m unter 5cm meldet er Fehler aber das ist bestimmt 
SW abhähngig kleinste Auflösung 1 mm Genauigkeit 1,5mm

von Michael (Gast)


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Sebastian Wa schrieb:
> (oder weniger) versorgt werden kann und eine Distanz von ca. 20cm bis 2m
> messen kann. Die Auflösung sollte <= 1cm betragen.

STK500-Besitzer schrieb:
> Um welche Entfernung und Auflösung soll es sich handeln?

Gut Frage - wenn man den Thread nicht gelesen hat.

Wie wäre es mit einem
Abstandssensor Ultraschall DYP-ME007

von ausfüllen (Gast)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Um welche Entfernung und Auflösung soll es sich handeln?

> Distanz von ca. 20cm bis 2m
> messen kann.
> Die Auflösung sollte <= 1cm betragen.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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So ein  Leica Dista ließe enweder ausschlachten oder Kompakt einbinden 
er kann auch perriodisch mit einem Sollwert abgleichen. allerdings habe 
ich noch nicht nach einer schnittstelle gefahndet

von STK500-Besitzer (Gast)


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ausfüllen schrieb:
> STK500-Besitzer schrieb:
>> Um welche Entfernung und Auflösung soll es sich handeln?
>
>> Distanz von ca. 20cm bis 2m
>> messen kann.
>> Die Auflösung sollte <= 1cm betragen.

Schuldigung! Scheiss ADHS!

von Sebastian W. (monday)


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Hi,
mit so vielen Antworten in so kurzer Zeit habe ich gar nicht gerechnet 
;-)

Ich fange mal oben an:

Mini Float schrieb:
> Hallo Sebastian.
> Tja, leider ist die SPS/IPC/Drives in Nürnberg schon zu Ende, sonst
> hättest du dort gezielt Ausschau nach sowas halten können.
> mfg mf

Auf der Messe war ich letztes Jahr und habe in Erinnerung, dass die (wie 
der Name schon sagt) hauptsächlich Sensoren für die Industrie zeigen und 
die sind  auf 12V bzw. 24V ausgelegt und fallen so leider raus.

Winfried J. schrieb:
> mein laser Entfernungsmesser von Laica
> http://www.google.de/products/catalog?rlz=&q=leica...
> macht das auch bis 60m unter 5cm meldet er Fehler aber das ist bestimmt
> SW abhähngig kleinste Auflösung 1 mm Genauigkeit 1,5mm

;-) Ausbauen ist gut, da es aber eine Bachelorarbeit ist und kein 
privates Bastelprojekt, finde ich die Idee nicht so gut (zumal ich 12 
Sensoren benötige).

Michael schrieb:
> Wie wäre es mit einem
> Abstandssensor Ultraschall DYP-ME007

Bis auf die Tatsache, dass der Sensor nicht für den Outdoorbereich 
gedacht ist, klingt der schon ganz gut.
Wenn ich das Datenblatt richtig verstanden habe, ist da ein 
PIC-Controller verbaut. und der gibt ein Echo als PWL-Signal aus (ich 
habe in der kurzen Zeit noch nichts genaues darüber gefunden, wie so ein 
Signal aussieht).
Ist dieses PWL-Signal das gefilterte Echo vom Empfänger oder schon ein 
digitalisierter Messwert?
Wie sieht es bei diesem Sensor mit einem Temperaturausgleich aus? Mit 
der Temperatur verändert sich ja auch die Schallgeschwindigkeit.

Grüße
Sebastian

Edit:
Ich hatte vor ein paar Tagen diesen Sensor gefunden:
http://www.maxbotix.com/products/MB7070.htm
Der scheint auch recht gut zu sein und hat so ziemlich alles was ich 
brauche. Nur wäre mir eine bessere Auflösung wie z.B. bei dem DYP-ME007 
lieber.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Mal hier suchen? Als studenten bekommt ihr bestimmt bei einigen 
Herstellern Sonderkonditionen.

http://www.directindustry.de/industrie-hersteller/abstandssensor-60954.html

der sieht recht robust aus.
http://www.directindustry.de/prod/datalogic-automation/laser-abstandssensoren-laufzeitmessungen-40572-605850.html

von Sebastian W. (monday)


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Winfried J. schrieb:
> Mal hier suchen? Als studenten bekommt ihr bestimmt bei einigen
> Herstellern Sonderkonditionen.
>
> http://www.directindustry.de/industrie-hersteller/abstandssensor-60954.html
>
> der sieht recht robust aus.
> 
http://www.directindustry.de/prod/datalogic-automation/laser-abstandssensoren-laufzeitmessungen-40572-605850.html

Auch hier ist leider wieder das Problem mit der Versorgungsspannung ab 
10V aufwärts.

Vielleicht noch ein paar Details zu meiner Arbeit:
Die ganze Sache besteht aus einem Sensornetzwerk am Wasser, weshalb ich 
schon nicht über 12V gehen möchte. Es werden 6 bis 7 Sensoren ein einer 
Versorgungsleitung im Anstand von je ca. 10m hängen. Nach ein paar 
einfachen Berechnungen habe ich aber durch den Leitungswiderstand auf 
jedem Teilabschnitt einen Spannungsabfall, sodass ich am Ende nur noch 
7,5V zur Verfügung habe, und das in der Theorie. In der Praxis sind dann 
noch Steckverbindungen etc. dabei, sodass man von noch weniger ausgehen 
kann.

Grüße
Sebastian

von Hannes (Gast)


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http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/gp2y0a21yk_e.pdf

...es gibt unterschiedliche, vielleicht ist was dabei? Muss natürlich in 
ein Passendes Wasserdichtes Gehäuse? Keine Ahnung wie das dann mti der 
Brechung ist...

Wasser leitet kaum.

H.

von Michael (Gast)


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Sebastian Wa schrieb:
> Ist dieses PWL-Signal das gefilterte Echo vom Empfänger oder schon ein
> digitalisierter Messwert?
> Wie sieht es bei diesem Sensor mit einem Temperaturausgleich aus?

Was auch immer PWL heißen soll?
Der DYP-ME007 gibt einen sauberen Rechteckpuls aus. Die Länge muß man 
bestimmen und mit der Schallgeschwindigkeit in eine Entfernung 
umrechnen.
Die Temperatur sollte man separat messen.

Sebastian Wa schrieb:
> Bis auf die Tatsache, dass der Sensor nicht für den Outdoorbereich
> gedacht ist, klingt der schon ganz gut.

Das ist eine Frage der Verpackung. Welche Schutzart brauchst du denn. 
Von IP41 bis IP68 ist das ein weites Feld.

von Martin (Gast)


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Sebastian Wa schrieb:
> Nach ein paar einfachen Berechnungen habe ich aber durch den
> Leitungswiderstand auf jedem Teilabschnitt einen Spannungsabfall,
> sodass ich am Ende nur noch 7,5V zur Verfügung habe

Da solltest du noch mal genauer nachrechnen. Was hast du denn da alles 
an der Leitung hängen? Du könntest die Sensoren z.B. im Zeitmultiplex 
betreiben, so dass der Stromverbrauch um gut einen Faktor 5 
heruntergeht. Mit LDOs bei jedem Sensor kannst du dir auch "Luft" 
verschaffen.

von iaoffline (Gast)


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Sebastian Wa schrieb:
> Die ganze Sache besteht aus einem Sensornetzwerk am Wasser,

bei denen der Abstand zu Betongewichten gemessen werden soll.

> weshalb ich
> schon nicht über 12V gehen möchte.

Warum? Du verbaust dir hier Möglichkeiten, in meinen Augen grundlos.

> Es werden 6 bis 7 Sensoren ein einer
> Versorgungsleitung im Anstand von je ca. 10m hängen. Nach ein paar
> einfachen Berechnungen habe ich aber durch den Leitungswiderstand auf
> jedem Teilabschnitt einen Spannungsabfall, sodass ich am Ende nur noch
> 7,5V zur Verfügung habe, und das in der Theorie.

In der Praxis nimmst du einfach ein mehradriges Kabel (wenn es denn das 
Problem ist).

> In der Praxis sind dann
> noch Steckverbindungen etc. dabei, sodass man von noch weniger ausgehen
> kann.

Wieviel 100 Ampere willst du denn über die Stecke jagen?


> ... 20cm bis 2m messen kann. Die Auflösung sollte <= 1cm betragen.

Das sind 0,5% Auflösung vom Maxwert, aber wie genau soll das ganze sein?

Ultraschall ist temperaturabhängig, das günstig an 7 Messstellen 
hinzubekomen ist nicht ganz einfach.

Sofern vorhanden: Kann man nicht an der Seilwinde der "Gewichte" messen?
Das geht mit einer Reflexlichtschranke oder einem Hallgeber auch im 
Selbstbau.

von Sebastian W. (monday)


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Michael schrieb:
> Das ist eine Frage der Verpackung. Welche Schutzart brauchst du denn.
> Von IP41 bis IP68 ist das ein weites Feld.

Ich habe mich nicht auf eine Klasse festgelegt, aber es sollte gegen 
Feuchtigkeit und eventuell auch Spritzwasser geschützt sein.

Martin schrieb:
> Da solltest du noch mal genauer nachrechnen. Was hast du denn da alles
> an der Leitung hängen? Du könntest die Sensoren z.B. im Zeitmultiplex
> betreiben, so dass der Stromverbrauch um gut einen Faktor 5
> heruntergeht. Mit LDOs bei jedem Sensor kannst du dir auch "Luft"
> verschaffen.

Wie gesagt, hängen da bis zu 7 Sensoren dran, die alle über einen 
CAN-Controller ausgelesen werden können, bzw. die gemessenen Werte 
senden. Der Spannungsabfall bis auf 7,5V tritt nur dann auf, wenn das 
Netzwerk startet und natürlich, wenn alle Controller aufwachen um eine 
Messung zu starten. Um noch ein paar Reserven zu haben, bin ich von 
mindestens 100mA pro Sensor ausgegangen. Man weiß ja nie, was noch alles 
erweitert wird.

iaoffline schrieb:
>> weshalb ich
>> schon nicht über 12V gehen möchte.
>
> Warum? Du verbaust dir hier Möglichkeiten, in meinen Augen grundlos.

Bis wie viel Volt kann man denn am Wasser gehen? (Ohne größeren Aufwand 
mit Isolierung etc.)

iaoffline schrieb:
> Das sind 0,5% Auflösung vom Maxwert, aber wie genau soll das ganze sein?
>
> Ultraschall ist temperaturabhängig, das günstig an 7 Messstellen
> hinzubekomen ist nicht ganz einfach.

Was meinst du mit genau? Mit der Auflösung <= 1cm meinte ich, dass ich 
auf 1 cm (oder besser) genau messen kann.

Ich habe heute einen Ultraschallsensor von Maxbotix bestellt und werde 
ihn testen, ob er den Anforderungen genügt. Dieser Sensor hat auch schon 
eine Temperaturkompensation und ein paar andere Filter drin, um eine 
bestmögliche Messung zu bekommen.

iaoffline schrieb:
> Sofern vorhanden: Kann man nicht an der Seilwinde der "Gewichte" messen?
> Das geht mit einer Reflexlichtschranke oder einem Hallgeber auch im
> Selbstbau.

Über diese Möglichkeit habe ich auch schon oft nachgedacht. Leider kann 
es an dem Einsatzort auch öfters mal zu Stromausfällen kommen. Natürlich 
wird das System mit einem Akku gepuffert, aber wenn der dann auch mal 
leer ist, müsste man alle Sensoren neu kalibrieren. Deshalb greife ich 
lieber auf eine absolute Messung zurück.

Grüße
Sebastian

von iaoffline (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Wie gesagt, hängen da bis zu 7 Sensoren dran, die alle über einen
> CAN-Controller ausgelesen werden können, bzw. die gemessenen Werte
> senden. Der Spannungsabfall bis auf 7,5V tritt nur dann auf, wenn das
> Netzwerk startet und natürlich, wenn alle Controller aufwachen um eine
> Messung zu starten. Um noch ein paar Reserven zu haben, bin ich von
> mindestens 100mA pro Sensor ausgegangen. Man weiß ja nie, was noch alles
> erweitert wird.

Was hat der Can Controller mit der Stromversorgung zu tun? Sind doch 
getrennte Leitungen.

>
> iaoffline schrieb:
>>> weshalb ich
>>> schon nicht über 12V gehen möchte.
>>
>> Warum? Du verbaust dir hier Möglichkeiten, in meinen Augen grundlos.
>
> Bis wie viel Volt kann man denn am Wasser gehen? (Ohne größeren Aufwand
> mit Isolierung etc.)

Schutzkleinpannung (42V). Weidedrahtzäune hängen übrigens komplett im 
Regen. Du machst dir hier Probleme die keine sind.


>
> iaoffline schrieb:
>> Das sind 0,5% Auflösung vom Maxwert, aber wie genau soll das ganze sein?
>>
>> Ultraschall ist temperaturabhängig, das günstig an 7 Messstellen
>> hinzubekomen ist nicht ganz einfach.
>
> Was meinst du mit genau? Mit der Auflösung <= 1cm meinte ich, dass ich
> auf 1 cm (oder besser) genau messen kann.

Also geht es um 1cm Genauigkeit, nicht Auflösung.

>
> Ich habe heute einen Ultraschallsensor von Maxbotix bestellt und werde
> ihn testen, ob er den Anforderungen genügt. Dieser Sensor hat auch schon
> eine Temperaturkompensation und ein paar andere Filter drin, um eine
> bestmögliche Messung zu bekommen.

Auf deiner Luftstrecke hast du Aussenklima, da nützt dir die 
Sensortemperatur wenig. Üblicher weg ist 2 Sensoren zu nehmen und einen 
gegen eine bekannte Entfernung messen zu lassen.

>
> iaoffline schrieb:
>> Sofern vorhanden: Kann man nicht an der Seilwinde der "Gewichte" messen?
>> Das geht mit einer Reflexlichtschranke oder einem Hallgeber auch im
>> Selbstbau.
>
> Über diese Möglichkeit habe ich auch schon oft nachgedacht. Leider kann
> es an dem Einsatzort auch öfters mal zu Stromausfällen kommen. Natürlich
> wird das System mit einem Akku gepuffert, aber wenn der dann auch mal
> leer ist, müsste man alle Sensoren neu kalibrieren. Deshalb greife ich
> lieber auf eine absolute Messung zurück.
>
> Grüße

Ist zwar Applikationabhängig, aber mit einem bekannten Kalibrierpunkt 
(der allerdings in vertretbarer Zeit auch mal vorkommen muss) ist das 
ganze robuster als mit US. Da hast du mit Temperatur, Luftfeuchte, Eis, 
Regen Fremdgeräuschen Laub Dreck Spinnen Ameisen Tauben-, Marder- 
Itissch.... und was real life noch so Überraschungen bietet zu kämpfen.

von iaoffline (Gast)


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iaoffline schrieb:
> Kann man nicht an der Seilwinde
Noch vergessen: In der Seetechnik sind meist Multiturn Drehgeber auf der 
Seilwindenachse + Schlaffseilerkennung verbaut. Das ist so ziemlich das 
einfachste wo gibt und "es löppt".

von Michael S. (schiko)


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Moin Sebastian,

zu Deiner 5V-Theorie wurde ja schon was gesagt :-)
Für mich fehlen da immer noch ein paar Infos:

Betongewichte? Wie ist es mit der Geometrie?
Pendeln die Gewichte, triffst Du sie immer mit
einer 1D-Messung?
Wie oft musst brauchst Du Messergebnisse?
Sind Latenzzeiten kritisch?
Die Ultraschallprobleme wurden schon aufgezeigt.
Wievie k-Euro darf es kosten?
Aus der Leica Disto-Reihe gibt es welche mit
serieller Schnittstelle.
Ansonsten gibt es noch Triangulationslaser,
fertig oder selbstgestrickt mit Punktlaser
und Zeilenkameras.
Vielleicht hilft Dir ja ein einzelner 2D-Laserscanner,
wenn er alle Gewichte auf einmal sehen kann. (Mein Fachgebiet)

Grüße Schiko

von Michael H. (mueckerich)


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von soundso (Gast)


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oder hier:

http://www.baumer.com/sensor.html

oder hier:

http://www.sick.com/de/de-de/home/products/product_portfolio/industrial_sensors/Seiten/photoelectricsensors.aspx

da findest du Industriesensoren, die sicher Spritzwassergeschützt sind.
Die Speisung würde ich sowiso auf 24Volt auslegen, und mit DCDC Wandlern 
ruterwandeln falls du noch kleinere Spannungen bei den Sensoren 
brauchst.

24Voolt Netzteile sind günstig und robust ...

von Gunther (Gast)


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Es gibt Wegseil-Positionssensoren bzw. Seilzugsensoren. Da wird ein 
Seil/Band  von einer Trommel abgerollt.

Die Dinger sollte es auch mit Absolutwertgeber und in Outdoor-Ausführung 
geben.

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