Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik distanzmessung mit "anfassen" aber billig.


von peter m. (Firma: none) (peet74)


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moin mikrocontrollerProfis!

ich möchte für ein projekt den "füllstand" mehrerer
( VIELER ca 100-500 stk) zylinder kontinuierlich überwachen.
eine einfache abstandsmessung zum kolben…
strecken von 1-2 cm bis ca. 50 cm habe ich zu messen, eine auflösung von
1-2 mm würde reichen.
die einsatzbedingungen sind normale arbeitsplatzbedingungen… keine
flüssigkeiten, keine großen kräfte, kein frost…
nur soll es irgendwie preislich im rahmen bleiben…
ich hoffe ihr könnt mir einen tip geben!

laser messung fällt aufgrund der komplexität oder / und kurzen signal
laufzeiten sicher raus…
ultraschall ist auch nicht gut, da die zylinder nicht immer geschlossen
sind, verschiedene durchmesser haben und auch gern mal zwischen den
benachbarten kolben hindruchgemessen werden soll…
das ist mit den ultraschall-coils nicht praktikabel.

ich denke berührungslos käme aufgrund der kurzen distanz wohl nur
infrarotsensoren in frage.
Sharp GP2Y0A21YK0F ist da wohl der richtige patient!
http://www.watterott.com/media/files_public/wlxnep...
es schaut mir aber auch nach Keiner guten lösung aus…
das datenblatt verrät gleich: unbedingt von staub freihalten, messung
abhängig vom reflexionsgrad der oberfläche und die zu messende
ausgansspannung liegt bei einer gewünschten auflösung von 1-2 mm im
bereich von 0,02 volt (nicht mal linear).
das soll ja nicht im labor laufen…
ich denke, bei  so einer sensiblen messgröße kann man die sensoren nur
direkt mit jeweils einem controller verbauen und dann digital das
messergebnis in einen bus stecken unterschiedliche meterlange kabelwege
kann man da sicher vergessen…
das kostet dann aber wieder viel zu viel  bei der menge an benötigten
sensoren…

es ist nicht nötig berührungslos zu messen!
am besten wäre ein "string potentionmeter" oder ein "string encoder"
also so eine aufgewickelte schnur die man herrausziehen kann und die
dabei in digitales oder analoges signal bereitstellt.
http://www.precisionsales.com/potentiometers/Strin...
die dinger scheint es aber nur im luftfahr/raumfahrtbereich und sauteuer
zu geben…
gibt's die nicht vielleicht auch in billig?
ich dachte da an so eine art rollerclip wie kellner ihn tragen oder den
dingern für den skipass…
Ebay-Artikel Nr. 300932265317

so um und bei 5,-€ pro stück…
kann doch nicht sein das es so etwas noch nicht gibt… kann es?

oder muss ich es echt mit 3d drucker einer alten kugelmaus
(gabellichtschranke)/ oder einem drehimpulsgeber und dem gezeigten 
rollerclip tatsächlich selbst bauen?
BOHA….bei 500 stk muss ich mir n'jahr urlaub nehmen…

erst mal danke für alle die sich die mühe gemacht haben bis hier zu
lesen!

gruß peet

von hp-freund (Gast)


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peter mohr schrieb:
> eine auflösung von 1-2 mm würde reichen.

peter mohr schrieb:
> rollerclip wie kellner ihn tragen

Ich fürchte damit wird das wohl nichts. Je nach dem wie der Draht sich 
aufwickelt sind sicher größere Abweichungen zu erwarten.

Was mit einfällt wäre eine dünne Gewindestange deren "Zähne" mit einer 
Gabellichtschranke gezählt werden. Billiger und dabei noch genauer wirds 
wohl kaum gehen.

von hp-freund (Gast)


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Hätte noch schreiben sollen das die Stange in einer Führung liegt und 
eine flache Seite gegen Verdrehung haben sollte...

von c-hater (Gast)


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peter mohr schrieb:

> laser messung fällt aufgrund der komplexität oder / und kurzen signal
> laufzeiten sicher raus

Nicht unbedingt. Man kann ja an einem Laser auch noch andere Größen 
messen als Signallaufzeiten.

Wie wär's denn z.B. mit der guten alten Reflektion? Also: 
Laserpointermodule als Lichtquelle, Flüssigkeitsoberfläche als Spiegel, 
CCD-Zeile als Sensor. Über den Winkel kann man Auflösung und Meßbereich 
(gegenläufig) leicht an die Erfordernisse anpassen.

Allerdings erfordert das Meßprinzip natürlich, daß die Flüssigkeit 
weitgehend in Ruhe ist und das auf der Oberfläche nicht irgendwelches 
Zeug wie etwa Schaum rumschwimmt. Keine Ahnung, ob das hier gegeben 
wäre.

von Hmm (Gast)


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Vielleicht fällt uns noch mehr ein wenn Du mal ausführlicher schreibst 
um was es sich handelt, was Dein Budget.

Mir ist z.B. nicht klar, warum die Längenmessung einer schnur beim 
herausziehen funktionieren soll.

Und bitte, sei so gut und benutze die doch recht hilfreiche 
Gross-/Kleinschreibung. Es liest sich leichter.

von kameramann (Gast)


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Wenn alles nebeneinander liegt einfach eine Skala hinter die Stempel und 
via Kamera auswerten.
Optional Schiebepotis an jeden Stempel oder den Aktuator abfragen :-P

von Juergen G. (jup)


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Das mit der Zahnstange ist doch schon mal ein guter Anfang.
Die Zaehne kann man auch magnetisch messen wie bei den Encodern an 
Zahnraedern ueblich.

Desweiteren kannst Du auch eine Skala in gewuenschter Aufloesung auf 
Transparentfolie oder die in Druckereien ueblich gewesenen Photolitho 
drucken auf eine Plexiglasscheibe kleben und mit einer Gabellichtchranke 
messen.
So baue ich mir immer die Encoderscheiben oder Streifen fuer 
Linearencoder wenn ich eine schraege Aufloesung brauche und die 
handelsueblichen Encoderscheiben oder Streifen zu teuer sind.

von peter m. (Firma: none) (peet74)


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hallo hallo!
zunächst: vielen dank für die so schnellen und auch tollen vorschläge!
echt toll wie ihr dieses forum bearbeitet!
man bekommt hier hints für so vieles und sonst hilft (wie man ja sieht) 
auch echt das fragen!
das ist bei weitem nicht in jedem forum so...

@ hp-freund:
ja, das ist wirklich eine gute und sehr einfache möglichkeit!
eine zahnstange werde ich versuchen.
ich könnte ja einfach mal eine drucken die man so hintereinanter 
aufklebt und die eben regelmäßige vertiefungen hat...
die sind bei 2mm auflösung allerdings nur 1mm... da muss man wieder sehr 
auf dreck aufpassen...

zu meiner idee mit dem kellner-rollerclip:
ich werde den rollerclip so lassen (nicht die achse anzapfen) und die 
schnur über eine extra achse (impulsgeber ziehen)-
dann ist es wurscht wie sich das aufwickelt.

probiere beides mal aus... hab bei dem rollerclip die hoffnung das es 
unempfindlicher und kompakter ist...

@ c-hater
uhmmm... das verstehe ich nicht...
also ich könnte die rückseite des kolbens auch bekleben (mit einem 
spiegel oder auch einen kleinen behälter mit einer flüssigkeit anbrigen.
aber ich denke, es ist doch recht kompliziert und sicher auch teuer?

@ Hmmm
Es handelt sich um Vorschubsysteme auf Stahlböden.
Da kann man sich aber genau so wenig drunter vorstellen...
Dann müßte ich schon einen Versuchsaufbau fertigen und ein Foto machen.
Ich habe mir Mühe gegeben die Maßgabe, Dimension und Rahmenbedingungen 
doch recht genau zu beschreiben.
Zum Budget habe ich bereits in der Frage geschrieben, daß es viele 
Kolben zu überwachen gilt (bis ca.500 Stk).
Daher sollte ich pro Kolben mit 5 Euro hinkommen - soll ja bezahlbar 
bleiben...
Ob mit einer Schnur ist mir Wurscht, war halt nur (m)eine Idee...
Wenn du eine bessere hast, wäre ich dankbar!

@ kameramann
ja, daran hatte ich auch bereits gedacht - schöne idee!
ich bin darauf gekommen, da es in der elektor einen artikel mit so einer 
art "sensor" gab (zur überwachung vom briefkasteninhalt). allerdings 
sehe ich schwierigkeiten bei einem überwachungsbereich von 50cm... da 
müsste die kamera schon übel hoch auflösen um auf 2mm genau zu sein. 
oder man müßte ganz geschickt eine binär-codierte-skala aufbringen: 
500mm -> 500 zustände -> 2^9 = 512
-> also 9 kästchen nebeneinander 1mm lang!
so eine absolutmessung wäre sicher sehr zuverlässig und robust.
allerdings ist das kaum für 5 euro pro kolben zu machen oder?

schiebepotis gibt's kaum 50cm lang oder?

@ alle
eigentlich hatte ich aber auf eine fertig-lösung gehofft!
einen abstand so ungefähr (auflösung 2mm) in dimensionen von einem 
halben meter zu messen ist doch sicher ein häufiges phänomen (würde ich 
denken)...
da gibt's keine impulsgeber mit feder und band, draht oder ähnlichem im 
billig segment?
für fast alles gibt's doch inzwischen "günstige" sensoren:
temperatur, licht, druck, gas, winkel, umdrehung... ausgerechnet für 
abstand in "täglicher dimension" gibt's nix?
is ja schräg...
die string-potis für 300,- €/stk hatte ich ja bereits gefunden (link 
oben)

selbst bauen macht mir zwar spaß, aber so viele? stöhn

von Michael (Gast)


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peter mohr schrieb:
> allerdings sehe ich schwierigkeiten bei einem überwachungsbereich
> von 50cm... da müsste die kamera schon übel hoch auflösen um auf 2mm
> genau zu sein.
So übel hoch nun auch wieder nicht. 50 cm auf 2mm aufgelöst entspricht 
250 Pixeln. Das schafft die billigste Web-Cam.

von c-hater (Gast)


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peter mohr schrieb:

> uhmmm... das verstehe ich nicht...



                                 Laser     CCD-Zeile
                                   \           
                                    \         
                                     \       
                                      \     
                                       \/   /
Flüssigkeitsoberfläche=Spiegel  --------------------- (hoch)
                                         \/
                                --------------------- (tief)

Jetzt verstanden?

Übrigens: wenn die Flüssigkeit transparent für das Laserlicht ist, 
funktioniert die Messung auch von unten.

Was nicht geht, ist halt, wenn irgendwelches Zeug auf der Oberfläche 
rumschwimmt oder wenn die Oberfläche dauernd durch Erschütterungen in 
starker irregulärer Bewegung ist. Leichte periodische Bewegungen (z.B. 
den langsam abebbenden Wellengang nach einer Erschütterung) kann man 
hingegen mit entsprechender Auswertungssoftware für den Sensor relativ 
problemlos kompensieren.

> aber ich denke, es ist doch recht kompliziert und sicher auch teuer?

Kompliziert?
Nein. Über den Winkel des Lasers zur Senkrechten kannst du sogar ganz 
einfach den Meßbereich und die Auflösung einstellen:

Winkel Meßbereich Auflösung
---------------------------
klein  groß       klein
groß   klein      groß

Teuer?
Nein. Lasermodule und CCD-Zeilen gibt's schon als Einzelstücke für 
einstellige Eurobeträge.

von Kuckst (Gast)


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Du da: http://www.micro-epsilon.de/index.html

Nur zur Anregung; kann man sicher billiger machen z.B. mit SHARP IR- 
Triangulation- Sensor- Modulen.

von Stefan M. (derwisch)


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Der Text ist mal wieder eine Zumutung.
Ist es soooo anstrengend, auch mal Grossbuchstaben einzutippen?

sonstkönnteichdieantwortjaauchindiesemstilschreiben,unddumüsstesterstmal 
einestundeaufdentextstarrenumzusehenworumesgeht.

von peter m. (Firma: none) (peet74)


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@ michael
STÜMMT auffallend!
das hab ich wohl falsch eingeschätzt.
aber dann müsste man auch einen abstand von etwa 0,5m senkrecht zu den 
kolben gestatten
(vielleicht könnte man dann sogar mehrere skalen mit einem ccd modul 
überwachen)…
aber bei 50cm abstand und mittig eingebaut über einer 50cm skala hat man 
an den ecken knapp 56cm… also mehr als 10% weiter weg… da passt es mit 
auflösung und skala dann nicht mehr.
sowohl vom platzbedarf wie auch von der aufwendigen auswertung finde ich 
es nicht die attraktivste lösung…

@ c-hater
bin ja selbst mehr der pascal & delphi – hater…
hab dank für die erklärung und für die arbeit mit der acci-grafik!
nun hab ich es verstanden!
schöne möglichkeit! hast du eine ahnung wo es solche ccd zeilen sensoren 
wie aus faxgeräten zu kaufen gibt?
die sind ja schön lang, gewöhnlich etwas breiter als eine DINA4 seite…
denke allerdings noch immer: es wird preislich schwierig…

@ kuckst
hast du erfahrung mit den sharp ir sensoren?
ich habe meine bedenken zu dem GP2Y0A21YK0F bereits in der fragestellung 
erwähnt…

@ stefan m.
OhJeMiNeee!
Lieber Stefan, da dies kein Forum zur deutschen Brauchtumspflege bin ich 
dir für Vorschläge zur formalen Ausgestaltung meiner Beiträge nicht 
dankbar.
Meine unrichtige Orthografie braucht dich nicht derart aufzuregen.
Eine Zumutung...
Dann mute es dir doch einfach nicht zu!
Mir bewies mal Jemand: Toleranz kann man lernen.
;o)

von amateur (Gast)


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@peter
Auch nach wiederholtem Lesen bin ich aus deinem Sermon nicht schlau 
geworden

Deshalb schließe ich mich, mit einem "Mach doch was Du willst", Stefan 
an.

Mach Dir also nichts draus - ich mach mir auch nichts draus.

von Schlumpf (Gast)


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Mir fällt es auch schwer, aus diesem etwas wirren Gefasel einen 
Zusammenhang zu erkennen. Aber das passiert halt, wenn man Orthografie 
und Satzbau als eher lästig empfindet und den anderen lieber zumutet, 
aus Wort-und Satzfetzen wieder einen Sinn zu extrahieren.

Aber gut, was ich an der Sache nicht verstehe:
Du hast offensichtlich einen Kolben, dessen Position du ermitteln 
willst. Da drängt sich doch die Frage auf, wer den Kolben bewegt? 
Irgendjemand muss ihn ja an die bestimmte Position gebracht haben. 
Könnte man denjenigen nicht einfach "fragen", wo der Kolben steht?

von peter m. (Firma: none) (peet74)


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@amateur
>"Mach doch was Du willst"
natürlich! du nicht?

@schlumpf
>"aus diesem etwas wirren Gefasel"
polemisch! wertschätzend geht dir schon ein wenig ab oder?

@beiträge ohne {}
für die inhaltlich produktiven beiträge bin ich dankbar!
klasse wie viele unterschiedliche ansätze euch einfallen.
gruß peet

von Schlumpf (Gast)


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peter mohr schrieb:
> @schlumpf
>>"aus diesem etwas wirren Gefasel"
> polemisch! wertschätzend geht dir schon ein wenig ab oder?

Wertschätzend wäre es, wenn du als Fragesteller dir die Mühe geben 
würdest, in ganzen Sätzen zu schreiben, um somit denjenigen, von denen 
du dir Hilfe erhoffst, es möglichst leicht zu machen, deine Frage zu 
verstehen.
Aber gut, vermutlich kannst du es einfach nicht besser.

Stell dir mal vor, du liest so etwas..

peter mohr schrieb:
> eine zahnstange werde ich versuchen.
> ich könnte ja einfach mal eine drucken die man so hintereinanter
> aufklebt und die eben regelmäßige vertiefungen hat...
> die sind bei 2mm auflösung allerdings nur 1mm...

Wenn das kein wirres Gefasel ist, was dann??

Du druckst dir also eine Zahnstange, die man so hintereinander aufklebt 
und deren Vertiefungen bei 2mm nur 1mm sind..

Und meine Frage, ob man die Positionsinformation des Zylinders an 
anderer Stelle abgreifen kann, wo sie eventuell bereits vorliegt, hast 
du vermutlich nicht verstanden.

von Bernhard M. (boregard)


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peter mohr schrieb:
> @schlumpf
>>"aus diesem etwas wirren Gefasel"
> polemisch! wertschätzend geht dir schon ein wenig ab oder?

Hmm,

ich vermisse hier etwas Wertschätzung der Sprache und Orthografie 
gegenüber.
Wenn man sich keine Mühe macht, eine Text auch optisch ansprechend und 
leserlich zu schreiben, dann schliesst man schon mal eine Menge Leute, 
die normalerweise gerne helfen, aus.

Wer sich keine Mühe beim schreiben macht,kann auch keine bei den 
Antworten erwarten.

Deine Texte geben dem Augen keinen halt, man kommt beim Lesen ausser 
Atem und gibt dann ziemlich schnell auf...

Ich jetzt auch!

von Gringo (Gast)


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Nun hackt doch nicht immer auf dem TO rum. Der Fehler ist viel früher 
passiert. Die Deutschlehrer, in der Regel Beamte, taugen einfach nichts 
mehr. Früher gabs für so ein Geschreibsel was mit dem Rohrstock.

von peter m. (Firma: none) (peet74)


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yupp,
es ist also anstrengend meinen sätzen ohne großbuchstaben zu folgen…
aber es ist sicher schön unanstrengend, für jemanden der inhaltlich 
interessiert ist, ständig um diese ORTHOGRAPHIE-KONVENTIONS-ORGIE  zu 
zirkeln…

wunderbar wenn man gleich zu allem eine meinung hat!
es spricht für ein gar herrliches selbstverständnis wenn man diese fei 
vom thema auch überall ausbreitet.

es gibt so schöne formate für soetwas:
"bärbel am mittach" usw

von c-hater (Gast)


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peter mohr schrieb:

> bin ja selbst mehr der pascal & delphi – hater…

Ach, daran liegt das dann wohl mit der verminderten Auffassungsgabe und 
der extremen Deutsch-Schwäche...

> hast du eine ahnung wo es solche ccd zeilen sensoren
> wie aus faxgeräten zu kaufen gibt?

http://www.pollin.de/shop/dt/MDAwOTk4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Optoelektronik/Bildsensor_NEC_PD8880CY.html

Sicher nicht der Kracher, aber zum Ausprobieren des Prinzips allemal 
geeignet.

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