Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Abstandsmessung IR


von Sebastian (Gast)


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Hallo,

ich bräuchte jemanden, der mit mal ein bisschen auf die Sprünge hilft. 
Folgende Problematik:

Ich muss für ein Projekt den Stand einer Jalousie ermitteln. Dazu gehört 
zum einen wie weit die Jalousie heruntergelassen ist, zum anderen wie 
die Lamellen gestellt sind. Es handelt sich um eine Außenjalousie und 
die Messung soll möglichst von innen erfolgen.

Bisher hab ich mir das so gedacht:

Am Fenster werden 10 IR-LED/IR-Photodiode Paare befestigt. Es wird 
jeweils das reflektierte Licht gemessen und daraus ermittelt wie weit 
die Jalousie heruntergefahren ist. Außerdem sollte sich damit auch 
herausfinden lassen, wie die Lamellen gestellt sind (damit verändert 
sich ja im Grunde die reflektierende Fläche).

Das Problem ist allerdings das Sonnenlicht. Wenn die Sonne direkt in den 
Sensor scheint, dann steuert der (verständlicherweise) komplett aus und 
liefert keine brauchbaren Ergebnisse mehr.
Außerdem machen die Reflexionen an der Glasscheibe die Messung sehr 
schwer. In ersten Versuchen hat sich gezeigt, dass die Reflexion an den 
Glasscheiben um ca. den Faktor 30 größer ist, als die der Jalousie (60mV 
durch die Jalousie, 2V durch die Glasscheiben).

Die Sonneneinstrahlung am Fenster zu messen und aus dem Sensorergebnis 
rauszurechnen ist auch keine Lösung, denn wenn die Jalousie komplett 
geschlossen ist bekomme ich den Vergleichswert nicht her.

Ich weiß dass ein außen am Gebäude angebrachter Sensor der die 
Sonneneinstrahlung misst und mit den Werten der Sensoren innen 
vergleicht eine Lösung wäre - aber es sollen eben keine Geräte außen 
angebracht werden.


Jetzt bin ich auf den TSSP4P38 als Empfänger umgestiegen und arbeite mit 
38KHz IR Pulsen. Dieser Empfänger ist zwar gegen Umgebungslicht weniger 
anfällig, aber auch hier ist Sonnenlicht oder andere starke IR-Strahlung 
eine Fehlerquelle. Leider hab ich noch keine Idee, wie ich das 
kompensieren könnte. Konkret bedeutet das, dass die Impulse des TSSP4P38 
kürzer werden, je mehr Störlicht auf den Sensor scheint. Ist aber nicht 
linear, daher schwierig rauszurechnen.

Hat jemand eine Idee, wie ich von innen den Winkel der Lamellen 
ermitteln kann? Die Höhe der Jalousie lässt sich mit den beschriebenen 
IR-Sensoren ermitteln, das habe ich getestet.

Viele Grüße,
Sebastian

von c-hater (Gast)


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Sebastian schrieb:

> Ich muss für ein Projekt den Stand einer Jalousie ermitteln. Dazu gehört
> zum einen wie weit die Jalousie heruntergelassen ist, zum anderen wie
> die Lamellen gestellt sind. Es handelt sich um eine Außenjalousie und
> die Messung soll möglichst von innen erfolgen.
>
> Bisher hab ich mir das so gedacht:
[...]

Warum sollte man etwas messen wollen, wenn es irgendwo die 
Steuerungswerte für die gesuchten Größen gibt?

Diese Jalousien sind ja schließlich keine Naturereignisse, sondern 
irgendein blöder Arsch verfährt sie mit Hilfe irgendeiner verschissenen 
Steuerung. Der um Welten sinnvollere Ansatz wäre also logischerweise, 
sich Gedanken darüber zu machen, wie man entweder an die 
Benutzereingaben oder an die Ausgangswerte kommt, die die Steuerung 
daraus erzeugt.

Wenn irgendwas durch echte Naturereignisse bedingt nicht mehr stimmt, 
wird sich schon über kurz oder lang der blöde Arsch schon selber 
melden...

Sprich: Eine echte Messung ist hier i.d.R. absolut hyperfluid.

von Sebastian (Gast)


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Das ist ja alles wunderbar, aber die Aufgabenstellung ist nunmal, dass 
ein Sensor diese Daten am Fenster erfasst. Zugriff auf die Haustechnik 
is nicht. Ob das jetzt ein sinnvoller Ansatz ist oder nicht, darüber 
kann man streiten. Ändern kann ich es aber nicht.

Nutzereingaben abfragen geht auch nicht, da der Großteil zentral über 
die Haustechnik gesteuert wird.

von Ernst O. (ernstj)


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Da würde ich erstmal versuchen, den Seilen auf die Schliche zu kommen. 
Normalerweise sind das ja zwei oder mehr Paare, je nach Breite der 
Jalousie. Wenn man an eines dieser Paare herankäme, um die jeweilige 
Auszugslänge zu bestimmen, hätte man schon gewonnen: Der Mittelwert der 
Seillängen sagt aus, wie weit die Jalousie herabgelassen wurde, die 
Differenz der Seillänge, welche Stellung die Lamellen haben. Jetzt kann 
man Drehencoder nehmen (solche wie früher in den Rollkugelmäusen z.B.) 
oder man malt auf die Seile ein Streifenmuster und führt sie durch 
Lichtschranken (am besten durch Paare von versetzten Lichtschranken, 
damit man die Richtung richtig auswertet). Dann vielleicht noch zwei 
Endschalter, mit denen man das Ganze rücksetzen kann, falls die Sensoren 
mal einen Zählimpuls verpassen.

von Sebastian (Gast)


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Wäre eine interessante Möglichkeit, leider geht das nicht von innen und 
kommt daher erstmal nicht in Frage. Wenn man aber letztendlich doch auf 
Außenmontage umsteigen sollte, dann werd ich dran denken!

von Ernst O. (ernstj)


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Oder du klebst unter den untersten Balken eine kleine Dose mit:
-Controller mit Beschleunigungssensor (für die Neigung der Lamellen)
-einem Barometer (für die Höhe)
-einer Gabellichtschranke (um das Messsystem zurück zu setzen),
-einem Propeller mit Glockeankermotor als Generator)
-einer Funkverbindung für die Übertragung der Messwerte.
Den Luftdruck kann man auch an der Empfangsstation messen und 
herausrechnen.

von Oliver P. (mace_de)


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Um das störende Sonnenlich zu eliminieren musst du den IR-Sender mit 
einer Frequenz modulieren und diese im Empfänger selektiv ausfiltern und 
weiterverarbeiten. So wie's bei der IR-Fernbedienung gemacht wird.
Bei den Reflektionen könntest du mal mit Polfiltern experimentieren. 
Damit lassen sich Reflektionen von Glasscheiben Teilweise filtern -> 
Stichwort Polfilter Sonnenbrille.

von c-hater (Gast)


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Oliver P. schrieb:

> Um das störende Sonnenlich zu eliminieren musst du den IR-Sender mit
> einer Frequenz modulieren und diese im Empfänger selektiv ausfiltern und
> weiterverarbeiten.

Das nützt so gut wie garnix gegen direkte Sonneneinstrahlung. Wenn die 
den Sensor "zustopft", sieht er auch moduliertes Licht einfach nicht 
mehr.

> So wie's bei der IR-Fernbedienung gemacht wird.

Stell' z.B. einen SAT-Receiver mal so, daß die Sonne direkt auf den 
IR-Empfänger scheint. Dann versuche, ihn mittels FB zu bedienen. Dann 
siehst du, was ich meine.


Wenn schon optisch, dann nicht in der Art einer Abstandsmessung, sondern 
einfach als Lichtschrankenband. Tagsüber dient das ohnehin vorhandene 
Außenlicht als Lichtquelle, nachts muß eine Zusatzbeleuchtung von innen 
diese Rolle übernehmen und dann natürlich die Logik der Auswertung 
invertiert werden.

Der eigentliche Trick würde in einer sinnvollen Wahl der Sensoren und 
ihrer Abstände bestehen.

von Weingut P. (weinbauer)


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Prozedur Nr.1, wenns mit dem leichten Hammer nicht geht, nimm nen 
schwereren Hammer ... in dem Fall eben Filterscheibe vor den Sensor und 
ne ungleich stärkere Lichtquelle als ne LED bzw. Sonneneinstrahlung ... 
Laser. Dann Laufzeitmessung, erstes Echo ist die Glasscheibe, zweites 
Echo ist die Lamelle.
Viel Spaß beim Kostenvoranschlag, vorallem wegen der Schutzbrillen, 
hoffe das wird beim Finanzamt verbaut :o)

von Michael (Gast)


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Sebastian schrieb:
> Dazu gehört
> zum einen wie weit die Jalousie heruntergelassen ist, zum anderen wie
> die Lamellen gestellt sind.

Du könntest dich einfach fragen, woran du als Mensch erkennst, wie die 
Lamellen eingestellt sind. Die Lamellenstellung ändert - aus einem 
passend gewählten Blickwinkel - das Verhältnis von Gesamtfläche zu 
geblockter Fläche. Dazwischen ist der Hintergrund (Himmel) zu sehen. Ein 
senkrecht im oberen Bereich montierter Zeilensensor kann das 
feststellen. Und wenn ihn die Sonne blendet, heißt das wohl, dass das 
Sonnenlicht nicht durch eine Lamelle geblockt ist.

von Oliver P. (mace_de)


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@ c-hater
Na dann zeig mal, anhand der Kennlinie einer Fotodiode, wo dieses so 
genannte "zustopfen" beginnt...

von Michael (Gast)


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Oliver P. schrieb:
> Na dann zeig mal, anhand der Kennlinie einer Fotodiode, wo dieses so
> genannte "zustopfen" beginnt...

Da ging es nicht alleine um die Fotodiode, sondern um die Detektion von 
moduliertem Licht mit einem TSSP4P38.
Im DS Fig.4 ist die Abhängigkeit der Empfindlichkeit vom Umgebungslicht 
dargestellt.
http://www.vishay.com/docs/82474/tssp4p38.pdf

von Tom P. (booner)


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Hei,

interessante Aufgabe. Kannst Du dazu noch mehr schreiben?
Ich frage mich, wozu so ein komplexer Sensor am Fenster dienen soll!
Und warum man so ein Gebastel ans Fenster bekommt, aber keinen Zugriff 
auf die Haustechnik?

Ich habe SMI-Motoren in meinen Raffstoren, da weiß ich immer ziemlich 
genau die Position von Lamelle und deren Winkel. Die kann man dann sogar 
nachträglich vom Motorinterface abfragen.



Grüße,

Tom

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Oliver P. schrieb:

> Na dann zeig mal, anhand der Kennlinie einer Fotodiode, wo dieses so
> genannte "zustopfen" beginnt...

Wen interessiert eine Kennlinie, wenn man die reale Welt als Labor zur 
Verfügung hat?

Jeder hat doch selber genug IR-gesteuerte Geräte zu Hause und die Sonne 
scheint heute auch sehr schön (hier jedenfalls und wohl auch sonst im 
größten Teil Deutschlands).

Es steht also nichts im Wege, sich vom Vorhandensein des Effekts einfach 
durch einen kleinen Praxistest zu überzeugen.

von Harald W. (wilhelms)


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Oliver P. schrieb:

> Um das störende Sonnenlich zu eliminieren musst du den IR-Sender mit
> einer Frequenz modulieren und diese im Empfänger selektiv ausfiltern

Ja, steht im Startposting. :-)
Gruss
Harald

von Sebastian (Gast)


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Hintergrund dieser ganzen "Bastellösung" ist, dass ein Gerät entstehen 
soll, das an jedem beliebigen Fenster eingesetzt werden kann. Da 
dieHaustechnik nicht in allen Gebäuden gleich ist, fällt deren Anzapfung 
aus.

Mittelfristig soll dieser Sensor in Verbindung mit einigen anderen 
genutzt werden um das Raumklima erfassen und vergleichen zu können. Das 
Gerät wird später an technische Laien übergeben, muss also leicht zu 
benutzen und anzubringen sein.


Bisher sehe ich folgende Lösungsmöglichkeiten:

1) LDR außen an der Fassade anbringen und einen weiteren innen am 
Fenster. Aus der Differenz kann ich den Winkel der Lamellen berechnen 
und hab mit der Sonne kein Problem mehr. Das ist aber ein Verstoß gegen 
die Aufgabenstellung.

2) Der hier erwähnte Zeilensensor hat mich auf eine andere Idee 
gebracht: Die Lamellen sind ca. 5cm lang - da kann man sich einen 
eigenen Zeilensensor aus einien Fotodioden bauen. Der wäre auch 
sonnenunabhänig weil er im Grunde nur zwischen hell und dunkel 
unterscheiden muss.

Viele Grüße,
Sebastian

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