Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lichtschranke


von Lorin J. (Gast)


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Hallo zusammen

Ich hatte mal so eine Idee. Ich möchte das Licht in meinem Zimmer 
"automatisieren". Mit 2 Lichschanken möchte ich feststellen ob Jemand 
ins oder aus dem Zimmer geht. mit einem uC zähle ich einfach und wenn 
mehr als 0 Leute im Zimmer sind brennt das Licht. Selbstversändlich 
benutze ich noch einen Helligkeitssensor.

Zu meinem Problem: Ich habe mit Lichtschranken überhaubt keine Erfahrung 
und weiss nicht so recht wie ich das realisieren will. Da ich noch in 
der Ausbildung bin ist mein Budget sehr limitiert.
Ist es mit einer IR-LED einem Reflektor und einer Photodiode möglich?
Die Distanz zwischen Sender und Reflektor beträgt ungefähr 1.5m.

http://ch.farnell.com/osram/sfh4550/led-5mm-ir-850nm/dp/1573495RL 
(IR-LED)

http://ch.farnell.com/sharp/gp1ux310qs/photodiode-ir-detektor/dp/1243867 
(Empfänger)

Mfg Lorin

von Karl H. (kbuchegg)


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Lorin Jenkel schrieb:

> ins oder aus dem Zimmer geht. mit einem uC zähle ich einfach und wenn
> mehr als 0 Leute im Zimmer sind brennt das Licht.


Auch wenn man mich als Miesmacher verschreien könnte, gebe ich zu 
bedenken, dass in dieser lapidaren Formulierung viel Sprengstoff steckt.
Denn: so einfach ist das nämlich nicht.

Sieh dir mal einen Menschen von der Seite an, wenn er geht.
In welcher Höhe bringst du denn die Lichtschranke an?
Menschen sind unterschiedlich groß, also darf es schon mal nicht zu hoch 
sein. Wenn du gehst, dann bewegen sich die Beine bei einem Schritt wie 
eine Schere auseinander und wieder zusammen. D.h. deine beiden Beine 
erzeugen dir 2 Unterbrechungen der Lichtschranken. Oder auch nicht, je 
nachdem an welcher Stelle eines Schrittzykluses der Mensch gerade war, 
als er dir Lichtschranke durchbrach. Dasselbe mit den Armen 
(Brustkorbhöhe). Auch hier sieht man wieder in dier Silhuette, dass von 
1 bis 5 Unterbrechungen alles möglich ist. Gehen 2 Personen knapp 
hintereinander durch die Lichtschranke, dann ist es gar nicht so 
ungewöhnlich, dass die Lichtschranke die beiden überhaupt nicht 
unterscheiden kann, weil sich die Körper bzw. einzelne Körperteile aus 
Sicht der Lichtschranke überlappen.

Es hat schon seinen Grund, warum bei den Profis nach wie vor Drehkreuze 
benutzt werden. Und selbst die stimmen nach einigen Durchläufen nicht 
mehr.


> Zu meinem Problem: Ich habe mit Lichtschranken überhaubt keine Erfahrung
> und weiss nicht so recht wie ich das realisieren will. Da ich noch in
> der Ausbildung bin ist mein Budget sehr limitiert.
> Ist es mit einer IR-LED einem Reflektor und einer Photodiode möglich?

Ja.
In Grunde brauchst du eine Taschenlampe und einen Fotosensor. Je besser 
du Fremdlicht von der Lichtschranke abschirmen kannst umso besser 
funktioniert das auch. Die Teile in Rohre setzen, so dass sich ihr 
Blickfeld möglichst nur auf den jeweils gegenüberliegenden Teil 
einschränkt und alles andere möglichst ausgeblendet ist, ist eine 
einfache aber wirkungsvolle Methode.

Für deine erste Lichtschranke würde ich ehrlich gesagt noch nicht mit 
Infrarot umtun. Denn die Sache ist die, dass du Infrarot ja nicht siehst 
(no, na). D.h. alles was mit Ausrichten zu tun hat, ist mit IR erst mal 
schwieriger. Da wäre eine simple weiße Taschenlampe (die du vielleicht 
im Haus schon hast) einfacher. Dazu ein LDR oder ein Phototransistor. 
Noch ein Transistor als Verstärker hinten nach, ein paar Widerstände und 
damit eine LED angesteuert. Kostet nicht viel, und du kannst erste 
Versuche machen.

von Lorin J. (Gast)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Sieh dir mal einen Menschen von der Seite an, wenn er geht.
> In welcher Höhe bringst du denn die Lichtschranke an?
> Menschen sind unterschiedlich groß, also darf es schon mal nicht zu hoch
> sein. Wenn du gehst, dann bewegen sich die Beine bei einem Schritt wie
> eine Schere auseinander und wieder zusammen. D.h. deine beiden Beine
> erzeugen dir 2 Unterbrechungen der Lichtschranken. Oder auch nicht, je
> nachdem an welcher Stelle eines Schrittzykluses der Mensch gerade war,
> als er dir Lichtschranke durchbrach. Dasselbe mit den Armen
> (Brustkorbhöhe). Auch hier sieht man wieder in dier Silhuette, dass von
> 1 bis 5 Unterbrechungen alles möglich ist. Gehen 2 Personen knapp
> hintereinander durch die Lichtschranke, dann ist es gar nicht so
> ungewöhnlich, dass die Lichtschranke die beiden überhaupt nicht
> unterscheiden kann, weil sich die Körper bzw. einzelne Körperteile aus
> Sicht der Lichtschranke überlappen.

Das habe ich mir auch überlegt. Ich werde es Softwaretechnisch lösen 
indem ich einfach ein delay von 1s oder auch nur 500ms einbaue. 
Zusätzlich werde ich einen Taster am Türrahmen befestigen mit welchem 
man den counter manuel verändern kann (mehrere personen gleichzeitig). 
Ich werde auch noch einen Schalter machen welcher unabhängig der 
Sensoren das Licht schaltet. Es geht mir auch nicht um perfektion, 
sondern mehr um eine nette spielerei und bastlerei. :)

Ich habe mich für IR entschieden, weil ich dachte so könnte man die 
Fremdlichteiflüsse minimieren.

danke für die schnelle Antwort

von Horst H. (horst_h44)


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Tageslichtunterdrückung ist sinnvoll. Tipp für Applikationen sind hier 
zu finden: 
http://www.elektronikpraxis.vogel.de/sensorik/articles/389989/.

Gruß

von Karl H. (kbuchegg)


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Lorin Jenkel schrieb:

> Das habe ich mir auch überlegt. Ich werde es Softwaretechnisch lösen
> indem ich einfach ein delay von 1s oder auch nur 500ms einbaue.

Ah. ok.
Wenn da sowieso ein µC im Spiel ist, dann würde ich an deiner Stelle mal 
mit den Stichworten
"TSOP Lichtschranke"
eine Google Suche durchführen.

Ich dachte, dir geht es in erster Linie mal darum, mit wenig Aufwand 
etwas zu experimentieren. Aber scheinbar macht das heute keiner mehr :-)

von amateur (Gast)


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Vergiss nicht ein Schild anzubringen mit der Aufschrift: Bitte nur eng 
anliegende Kleidung tragen.
Kleidung entwickelt nämlich ein gewisses "Eigenleben" welches im Umriss 
gesehen die verrücktesten Signalkombinationen konstruieren kann.

von Lorin J. (Gast)


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Horst H. schrieb:
> Tageslichtunterdrückung ist sinnvoll. Tipp für Applikationen sind hier
> zu finden:
> http://www.elektronikpraxis.vogel.de/sensorik/arti....

 Danke ist ein super Link. :) ich werde mein Signal warscheinlich 
pulsieren und einen relativ schmalbandigen IR-Empfänger suchen.

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Ah. ok.
> Wenn da sowieso ein µC im Spiel ist, dann würde ich an deiner Stelle mal
> mit den Stichworten
> "TSOP Lichtschranke"
> eine Google Suche durchführen.

Danke werde ich gleich machen.

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Ich dachte, dir geht es in erster Linie mal darum, mit wenig Aufwand
> etwas zu experimentieren. Aber scheinbar macht das heute keiner mehr :-)

Es geht auch einfach nur ums experimentieren, aber ich programmiere 
furchtbar gerne. ;)


amateur schrieb:
> Vergiss nicht ein Schild anzubringen mit der Aufschrift: Bitte nur eng
> anliegende Kleidung tragen.
> Kleidung entwickelt nämlich ein gewisses "Eigenleben" welches im Umriss
> gesehen die verrücktesten Signalkombinationen konstruieren kann.

Oder eins "No Shirt? come in!"

Danke für die Antworten, ihr seit der Hammer.

von Thomas E. (thomase)


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Lorin Jenkel schrieb:
> Das habe ich mir auch überlegt. Ich werde es Softwaretechnisch lösen
> indem ich einfach ein delay von 1s oder auch nur 500ms einbaue.
Dann würden 2 direkt hintereinander gehende Personen aber nur einmal 
auslösen. Verlassen diese jetzt aber deutlich nacheinander den Raum, 
sind plötzlich -1 Personen anwesend und es entsteht ein Schwarzes Loch, 
das das ganze Sonnensystem aufsaugt.

Wenn aber schon einer drinsitzt und dann 2, wie oben beschrieben rein- 
und rausgehen, sitzt der erste plötzlich im Dunkeln da.
Noch schlimmer: Wenn Mutters, den Staubsauger hinter sich herschleifend, 
hinein- und mit dem Teil unter dem Arm wieder rausgeht, bleibt das Licht 
bei trübem Wetter den ganzen Tag brennen.

Lorin Jenkel schrieb:
> Es geht auch einfach nur ums experimentieren, aber ich programmiere
> furchtbar gerne. ;)
Das ist ja auch völlig in Ordnung. Das lässt sich aber auch ohne Licht 
einschalten aufbauen. Und wenn das Teil ohne Reset nach einer Woche bei 
leerem Raum immer noch auf 0 steht, kannst du den Drehkreuzherstellern 
echt das Leben schwer machen.

mfg.

von Harald W. (wilhelms)


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Thomas Eckmann schrieb:

> Dann würden 2 direkt hintereinander gehende Personen aber nur einmal
> auslösen. Verlassen diese jetzt aber deutlich nacheinander den Raum,
> sind plötzlich -1 Personen anwesend und es entsteht ein Schwarzes Loch,
> das das ganze Sonnensystem aufsaugt.

Ganz so schlimm ist das  nicht. Es muss nur einer reingehen,
damit der Raum leer ist. :-)
Gruss
Harald

von dolf (Gast)


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von Harald W. (wilhelms)


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Lorin Jenkel schrieb:

> Ich hatte mal so eine Idee. Ich möchte das Licht in meinem Zimmer
> "automatisieren". Mit 2 Lichschanken möchte ich feststellen ob Jemand
> ins oder aus dem Zimmer geht. mit einem uC zähle ich einfach und wenn
> mehr als 0 Leute im Zimmer sind brennt das Licht.

Einigermassen zuverlässig funktioniert das nur, wenn man die
Menschen mit einer Schleuse vereinzelt. Sowas benutzt man manchmal,
um bei Sehenswürdigkeiten die Anzahl der gleichzeitig anwesenden
Menschen zu begrenzen. Da es da auf einen mehr oder weniger nicht
ankommt, sind auch die bereits beschriebenen Fehlermöglichkeiten
tolerierbar. Für Dich käme eigentlich nur ein sog. Anwesenheitssensor
in Frage. Der funktioniert ähnlich wie die bekannten Bewegungssensoren,
man muss sich aber nicht ununterbrochen bewegen.
Gruss
Harald

von Lorin J. (Gast)


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Noch ein mal danke für die fleissigen Antworten.

Ich weiss das dieses System nich 100% und in allen Fällen funktioniert, 
aber da ich gröstenteils alleine im Zimmer bin wird das nicht so ins 
Gewicht fallen, wenn zwischendurch einmal ein Fehler passiert. 
Preis+Aufwand/Leistung muss stimmen und wenns 100% zuverlässig sein soll 
steigt diese Verhältnis ins "nicht-mehr-verantwortbare". Zudem baue ich 
Taster ein mit welchen man den Wert im Counter manuell verändern kann. 
Und noch einen Schalter welcher das Licht ganz normal ein- und 
ausschaltet (->Problematik: ins Bett gehen).

LG Lorin

von Lorin J. (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hier ist mein Schaltplan V1.0. Könnte das so funktionieren wie ich es 
mir vorstelle oder habe ich etwas fundamentales vergessen oder nicht 
beachtet?
Ich würde mich gerne von den Profis hier belehren lassen. :)

http://www.farnell.com/datasheets/30498.pdf
Das ist das Datenblatt des IR-Empfänger. Ich bin mir nicht ganz sicher 
ob ich ihn direkt an den PIC schliessen kann.

Liebe Grüsse
Lorin

von Spess53 (Gast)


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Hi

>Könnte das so funktionieren wie ich es
>mir vorstelle oder habe ich etwas fundamentales vergessen oder nicht
>beachtet?

Setz die Leuchtdioden und den Vorwiderstand zwischen VCC und Kollektor.

>Ich bin mir nicht ganz sicher ob ich ihn direkt an den PIC schliessen kann.

Steht doch auf der ersten Seite, wie man ihn an einen µC anschließt. 
Beachte bitte, das die TSOPs kein Dauersignal abkönnen. Das notwendige 
Signal findest du auf S.3.

MfG Spess

von IR-Gucker (Gast)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Denn die Sache ist die, dass du Infrarot ja nicht siehst

Ganz so schlimm ist es nicht. Viele billige Digital-Kameras/Web-Cams 
filtern IR-Licht nicht großartig raus. Oft ist das IR-Filter auch 
einfach hinter die Linse geklebt und kann einfach entfernt werden (oder 
man nimmt eine andere Linse). Einen Versuch mit einer IR-Fernbedienung 
ist es auf jeden Fall wert.

von juergen (Gast)


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> Für Dich käme eigentlich nur ein sog. Anwesenheitssensor in Frage.
> Der funktioniert ähnlich wie die bekannten Bewegungssensoren,
> man muss sich aber nicht ununterbrochen bewegen.

Es gibt keinen Anwesenheitssensor, der mit vertretbarem Aufwand 
zuverlaessig arbeitet.

Statt der beiden Lichtschranken kannst du auch 2 
Passiv-Infrarot-Sensoren nehmen. Die muessen nur so abgeblendet werden, 
dass sie beim Durchgehen kurz nacheinander geschaltet werden.
Interessant ist auch ein Ultraschall-Dopplermelder mit 
Richtungsauswertung.

J.

von PR (Gast)


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Lorin Jenkel schrieb:
> habe ich etwas fundamentales vergessen


Ja, eine Freilaufdiode parallel zur Relais-Wicklung.

von juergen (Gast)


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Die Transistoren betreibt man auch besser in Emitterschaltung,
also Last am Kollektor, weil dann fast die gesamte Vcc fuer die Last zur 
Verfuegung steht und die Verlustleistung im Transistor geringer ist.

Da reicht dann auch jeder beliebige Kleinsignal-npn.

J.

von Klaus R. (klaus2)


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Sowas gabs mal in einer alten Elektor, vollanalog. Hab ich mir mit 14 
nachgebaut und am 230V Lichtnetz betrieben...ging eigentlich ganz gut, 
zumindest war es aber ziemlich "cool".

Klaus.

von Lorin J. (Gast)


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Zuerst wieder einmal danke :) ihr seit einfach ein hammer Forum.

Spess53 schrieb:
> Steht doch auf der ersten Seite, wie man ihn an einen µC anschließt.
> Beachte bitte, das die TSOPs kein Dauersignal abkönnen. Das notwendige
> Signal findest du auf S.3.

OK das mit dem direkt anschliessend hab ich mir gedacht, aber wie das 
Signal aussehen soll versteh ich einfach nicht. Es tut mir leid ich bin 
noch nicht lange in diesem Gebiet tätig.

Ich habe das so verstanden: Ein Signal (zb. 38kHz) welches >6 Perioden 
durchläuft (zB.10) und anschliessend eine 0 für 10 Perioden. Stimmt das 
so?

Liebe Grüsse
Lorin

von Janik L. (crazygecko)


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Wieso ist es eigentlich besser, wenn die LED zwischen VCC und Collector 
ist?

juergen schrieb:
> weil dann fast die gesamte Vcc fuer die Last zur
> Verfuegung steht und die Verlustleistung im Transistor geringer ist.

Da die Spannung ja ziemlich gleich bleibt, ist auch der Strom durch den 
Transistor gleich. -> Demnach doch auch die Verlustleistung gleich.

Wenn man den Basenstrom miteinbezieht, steigt ja der Strom durch die 
LED. -> die Spannung über der LED nimmt zu und die über dem Transistor 
ab. -> Die Verlustleistung nimmt ab.

Das sind meine Überlegungen. Jedoch kann ich damit auch komplett falsch 
liegen. Ich weiss nur nicht, wo mein Fehler liegen würde.

Mfg Janik

von Michael (Gast)


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Janik L. schrieb:
> Da die Spannung ja ziemlich gleich bleibt, ist auch der Strom durch den
> Transistor gleich. -> Demnach doch auch die Verlustleistung gleich.

Die bleibt aber nicht gleich. U_BE liegt bei etwa 0.7V, d.h. in 
Kollektorschaltung liegt bei leitendem Transistor der E bei VCC-0.7V, 
weil er sich sonst selbst die Ansteuerung abdreht. In Emitterschaltung 
liegt U_CE bei 0.3V, d.h. nur etwa bei der Hälfte. Die genauen Werte 
kannst du einfach mal nachmessen.

von Karl H. (kbuchegg)


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Lorin Jenkel schrieb:

> Ich habe das so verstanden: Ein Signal (zb. 38kHz) welches >6 Perioden
> durchläuft (zB.10) und anschliessend eine 0 für 10 Perioden. Stimmt das
> so?

So stehts im Datenblatt. Wobei die das in Zeiten definieren und ich 
jetzt nicht nachgerechnet habe. Da ist auch eine schöne Zeichnung in der 
die Zeiten eingetragen sind.

Wobei: So heiß wird das schon nicht sein, dass du die Zeiten ganz exakt 
treffen musst. Aber rechne damit, dass du einen 'intakten' Lichstrahl 
dadurch darstellen musst, dass der grundsätzlich erst mal mit 38kHz 
schwingt und du dann darüber aus technischen Gründen noch mal eine 
Taktung legen musst. Ist ja kein Problem, wenn ein µc die IR-LED 
ansteuert.

von Lorin J. (Gast)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Wobei: So heiß wird das schon nicht sein, dass du die Zeiten ganz exakt
> treffen musst. Aber rechne damit, dass du einen 'intakten' Lichstrahl
> dadurch darstellen musst, dass der grundsätzlich erst mal mit 38kHz
> schwingt und du dann darüber aus technischen Gründen noch mal eine
> Taktung legen musst. Ist ja kein Problem, wenn ein µc die IR-LED
> ansteuert.

Danke für die Infos :) ich hatte schon angst es würde kompliziert 
werden. Aber dann ist es ja kein Problem.
Danke an Alle für die fleissigen Antworten und die Hilfe. :)
Ich werde in den nächsten paar Tagen die Bauteile bestellen und einen 
Prototypen anfertigen.

Liebe Grüsse
Lorin

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