Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Infrarot Abstandmesser


von gertrud h. (Firma: HTL) (falron94)


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Hallo,
ich bin auf der suche nach einem baustein, welches mir den abstand zu 
einem objekt zurückgibt.
hierbei bin ich auf ein infrarot abstandmesser von sharp gestoßen 
(http://www.tinkersoup.de/abstand-proximity/sharp-gp2y0a21yk/a-191/)

Datenblatt: 
https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/GP2Y0A21YK.pdf

mein problem ist nun, dass hier die funktion ausgangsspannung zu abstand 
zum objekt nicht linear sondern irgend eine, ich denke exponentielle, 
form hat. kann mir jemand die formel dieser funktion sagen bzw. mir 
helfen wie ich auf die formel kommen kann?
und ist das üblich dass solche funktionen nicht im datenblatt angegeben 
sind?

freundliche Grüße
gertrud

von Karl H. (kbuchegg)


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Sieht mir eher nach einer 1/z Funktion aus.

Da wird es eben keine richtige Formel geben! Die haben die Werte auch 
nur experimentell ermittelt. Drum geben sie auch im Kleingedruckten an, 
mit welchem Papiertyp sie den Sensor kalibriert haben.

Interessieren würde mich das Messprinzip. So wie das aussieht, messen 
die die Helligkeit, die vom Objekt reflektiert wird. Aber dann haben sie 
da wieder eine enorme Abhängigkeit von den Objekteingenschaften.

von gertrud h. (Firma: HTL) (falron94)


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ok danke
ich habe auch schon an eine ultraschallvariante gedacht. die sind zwar 
doch etwas teuerer jedoch ist der ausgang zur entfernung propertional 
oder hab ich da was falsch verstanden -> 
http://www.tinkersoup.de/abstand-proximity/ultrasonic-range-finder-maxbotix-lv-ez1/a-248/

und die genauigkeit dieses bauteils liegt bei ca 1 zoll in einem bereich 
von 0-255 zoll oder?

: Bearbeitet durch User
von 12V DC (Gast)


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Meiner Meinung nach sind Ultraschallsensoren sehr viel besser(Glas etc.) 
ich habe den Benutzt:http://www.segor.de/#Q%3DHC-SR04%26M%3D1
Steuer ihn doch mit einem µC an. Ich habs mit dem Arduino über 
AnalogRead gemacht ging super.
Die Werte die du dann rauskriegst, sind dann nur keine Werte in Meter, 
sondern Spannungspegel aber du kannst dann ja entsprechend teilen(ich 
glaub es war durch 58 aber schau lieber noch mal).

von Karl H. (kbuchegg)


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gertrud hiller schrieb:
> ok danke
> ich habe auch schon an eine ultraschallvariante gedacht. die sind zwar
> doch etwas teuerer jedoch ist der ausgang zur entfernung propertional
> oder hab ich da was falsch verstanden

Nö stimmt schon.
Ist eben ein anderes Messprinzip.
Schall ist langsam genug, dass man die Laufzeit messen kann.

Bei Licht ist das auf die Entfernungen ein 'bischen' schwierig.

von Björn G. (tueftler)


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Karl Heinz schrieb:
> Interessieren würde mich das Messprinzip. So wie das aussieht, messen
> die die Helligkeit, die vom Objekt reflektiert wird. Aber dann haben sie
> da wieder eine enorme Abhängigkeit von den Objekteingenschaften.

Messprinzip ist Triangulation mit kleiner CCD Zeile.

von Klaus (Gast)


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gertrud hiller schrieb:
> ich habe auch schon an eine ultraschallvariante gedacht. die sind zwar
> doch etwas teuerer

http://www.ebay.de/bhp/hc-sr04

sowie tausend weitere, ähnliche Angebote

Karl Heinz schrieb:
> Interessieren würde mich das Messprinzip.

Die Sharp Sensoren haben typischerweise ein Empfängerrarry und 
triangulieren. Sie werden zur Steuerung von Urinalspülungen eingesetzt. 
In diesem Umfeld kann man sich auf Längenangaben nicht verlassen ;-)

MfG Klaus

von Karl H. (kbuchegg)


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Björn G. schrieb:
> Karl Heinz schrieb:
>> Interessieren würde mich das Messprinzip. So wie das aussieht, messen
>> die die Helligkeit, die vom Objekt reflektiert wird. Aber dann haben sie
>> da wieder eine enorme Abhängigkeit von den Objekteingenschaften.
>
> Messprinzip ist Triangulation mit kleiner CCD Zeile.

Schon?
Auf dem Photo sieht der Empfangsblock wie ein Phototransistor aus. Kann 
natürlich auch eine Linse sein, hinter der der CCD sitzt.

Wenns Triangulation ist, dann müsste die Kurve ein Ausschnitt aus einer 
Winkelfunktion sein (mal angenommen, dass da sensorintern nicht viel 
gemacht wird). Ja, doch. Könnte hinkommen. Tangens.

von gertrud h. (Firma: HTL) (falron94)


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also geplant ist, das ultraschallmessgerät mit hilfe eines arduino 
anzusteuern.

nochmals zur ausgangsspannung: im datenblatt steht doch dass bei einer 
versorgungsspannung von 3,3V die skalierung bei 3,2mV/cm beträgt oder 
etwa nicht? dann ist die entfernung doch proportional zur 
versorgungsspannung und einfach zu berechnen??

von Karl H. (kbuchegg)


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Klaus schrieb:

> Die Sharp Sensoren haben typischerweise ein Empfängerrarry und
> triangulieren. Sie werden zur Steuerung von Urinalspülungen eingesetzt.
> In diesem Umfeld kann man sich auf Längenangaben nicht verlassen ;-)

Ach daher die "Distance Judgement"!

von 12V DC (Gast)


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Ich hatte irgendwo mal einen Link und da wurde der abstand nur durch 
dividieren berechnet und das hat funktioniert, aber für meinen Roboter 
brauchte ich das net.

von Wolfgang (Gast)


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Karl Heinz schrieb:
> So wie das aussieht, messen
> die die Helligkeit, die vom Objekt reflektiert wird. Aber dann haben sie
> da wieder eine enorme Abhängigkeit von den Objekteingenschaften.

Dann guck einfach mal ins Datenblatt Fig. 5. Wo entdeckst du da eine 
"enorme Abhängigkeit". Immerhin unterscheiden sich die beiden dort 
gezeigten Kurven kaum, obwohl die Albedi der beiden Objekte recht 
verschieden sind.

von Karl H. (kbuchegg)


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Wolfgang schrieb:
> Karl Heinz schrieb:
>> So wie das aussieht, messen
>> die die Helligkeit, die vom Objekt reflektiert wird. Aber dann haben sie
>> da wieder eine enorme Abhängigkeit von den Objekteingenschaften.
>
> Dann guck einfach mal ins Datenblatt Fig. 5. Wo entdeckst du da eine
> "enorme Abhängigkeit".

Tja.
Alte Informatikerweisheit: Garbage in - garbage out.

Wenn man, so wie ich, von falschen Voraussetzungen ausgeht, kommt man zu 
falschen Schlüssen. Hat sich aber mittlerweile geklärt. Das Messprinzip 
ist Triangulation und nicht Reflexion.

von spess53 (Gast)


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Hi

> Das Messprinzip ist Triangulation und nicht Reflexion.

Aber nicht mit CCD sondern mit PSD.

MfG Spess

von gertrud h. (Firma: HTL) (falron94)


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ok der hC-sr4 scheint ein passendes bauteil zu sein. aber jetzt hab ich 
das problem dass ich den Arduino fio gekauft habe und dieser nur 3,3V 
liefert :/
wie kann ich dieses problem lösen ohne einen anderen arduino zu kaufen?

von gertrud h. (Firma: HTL) (falron94)


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glaubt ihr, dass eine 4,5V batterie ausreichend ist oder muss es genau 
5V sein?

von Michael (Gast)


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Du gehst, deiner Angabe der Firma entsprechend, wohl auf eine HTL?
Dann sollte Pegelwandlung das richtige Stichwort sein und sich selber 
erarbeiten lassen.
Neues Arduino für den Fall, dass du es nicht hinbekommst? Geb dir lieber 
meine Kontodaten, das ist nützlicher...

von Michael (Gast)


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Add: Das Datenblatt des Sensors gibt die Spannung ohnehin an, mehr als 
die erste Seite braucht man da wohl nicht für...

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Hier findest du eine Formel für einen ähnlichen Sensor und einen
Vorschlag, wie man die Umrechnung mit einer Lookup-Tabelle macht:

  Beitrag "Re: Sensorkennlinie"

Da dein Sensor einen größeren Messbereich hat, musst du die drei
Parameter der Formel neu bestimmen. Mehr dazu kannst du hier nachlesen:

  Beitrag "Re: Sensorkennlinie"

spess53 schrieb:
>> Das Messprinzip ist Triangulation und nicht Reflexion.
>
> Aber nicht mit CCD sondern mit PSD.

So ist es.

von Klaus I. (klauspi)


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Kurze Frage: Was bedeutet PSD?

von Sauger (Gast)


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von 12V DC (Gast)


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Also wenn ich dich richtig verstehe, dann willst du den Abstand ohne µC 
auslesen??

Das würde ich durch irgendeine Art von Spannungsmesser auslesen.

Abstand-----Messgerät

Und an der Spannungsregulierung die Distanz auslesen.

von Dominik S. (dasd)


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gertrud hiller schrieb:
> hierbei bin ich auf ein infrarot abstandmesser von sharp gestoßen

gertrud hiller schrieb:
> und ist das üblich dass solche funktionen nicht im datenblatt angegeben
> sind?

Dein Problem ist, dass das kein "Abstandsmesser", sondern ein ein 
Näherungssensor ist.
Dieser Sensor ist nicht zum Messen von absoluten Abständen gedacht.

Einen solchen Sensor wird man im Normalfall kalibrieren / einlernen - 
sprich den Schwellenwert festleen - (entweder analog per Komparator oder 
in Software) und dann als Binärschaltendes Element nutzen.

Auf der ganz oben verlinkten Seite gibt es sogar einen Link zum Thema 
Einsatzzweck und Anschluss an einen Arduino (Punkt: "Bildr Tutorial").
Dort werden übrigens auch andere Möglichkeiten behandelt.
http://bildr.org/2011/03/various-proximity-sensors-arduino/

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Angehängte Dateien:

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Ich hab mal ne Applikation Note von Sharp angehangen, wo das Messprinzip 
genauer beschrieben wird. Ist zwar ein bisschen älter, gilt aber immer 
noch.

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus schrieb:

> In diesem Umfeld kann man sich auf Längenangaben nicht verlassen ;-)

Stimmt: http://ecx.images-amazon.com/images/I/41QATeEe7LL._AA160_.jpg

von Benno668 (Gast)


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Hi Leute,
Ich stehe vor einem Problem.
wie ich sehe, diskutiert ihr hier über Abstandsmessungen.

Ich versuche gerade einen Abstandsensor zu entwerfen, der mir änderungen 
des Abstands auf µm genau anzeigt. Und das ganze muss ziemlich schnell 
sein. das bedeutet, ich habe bewegungen im Millisekundenbereich.

Ist es überhaupt möglich ohne teuer Messtechnik so etwas zu 
bewerkstelligen?

Ich habe ansonsten alle Hilfen die ich brauch( gutes Oszi, Matlab, 
LabView,...)

Ich dachte an dtriangulation, aber da ich nur eine Fläche von ca 1mm^2 
habe, sind die üblichen öLaser zu dick.

Habt ihr Ideen, oder kennt ihr Bauteile, Anleitungen. ect. ?

Danke schon mal
Gruß

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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@Benno668:

Fang doch dafür bitte einen neuen Thread an. Mit dem Sensor von Sharp 
hat deine Frage ja nicht allzu viel zu tun.

von 12V DC (Gast)


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@benno
Ich fürchte so genau kriegst du die Abstände nicht hin(µm ist echt 
wenig). Da wiee gesagt das alles nur Näherungssensoren für die 
(Hobby)robotik. Und die müssen nicht so genau sein.

von Benno668 (Gast)


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Danke für die Antworten.
Ich mache mal einen neuen Thread auf.
Vielleicht gibt es ja doch Möglichkeiten.

Grüße

von Cyblord -. (cyblord)


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Also mit den Sharp Dingern hab ich um 1998 schon autonome Roboter 
gebaut. Dafür sind die recht gut geeignet. So schlecht ist die Auflösung 
nicht. Natürlich darf man keine Wunder erwarten.

Es gibt auch ein Projekt welches so einen Sensor auf ein Pan/Tilt Servo 
schraubt und der scannt dann den "Raum" vor sich ab und das kann man 
dann visualisieren. Man erkannte dort in der Tat die Gegenstände die im 
Weg standen. Dauerte natürlich ewig für einen Scan. Aber zeigt mir, dass 
der Sensor nicht so schlecht ist. Der Vorteil gegenüber US, ist der 
recht schmale Erkennngswinkel. US streut ja brutal. Diese hier sind eher 
schmal. Gibt für beides Anwendungen.

gruß cyblord

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hatte das auch mal für einen Roboter gemacht, dabei darf man aber nicht 
ausser acht lassen, das die Sensoren bei extremer Nähe falsche Werte 
liefern, weil dann der Bereich der CCD Zeile verlassen wird.

von Cyblord -. (cyblord)


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Matthias Sch. schrieb:
> Hatte das auch mal für einen Roboter gemacht, dabei darf man aber nicht
> ausser acht lassen, das die Sensoren bei extremer Nähe falsche Werte
> liefern, weil dann der Bereich der CCD Zeile verlassen wird.

Richtig, das steht aber auch im Datenblatt.

von Klaus I. (klauspi)


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Sauger schrieb:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Position_Sensitive_Device

Vielen Dank.

Nur noch einen kleinen Hinweis von mir falls sich jemand einen 
Sharp-Sensor bestellen möchte:
Vor ca. 1 Jahr war Voelkner da ziemlich günstig, ich glaube so 12 EUR 
anstatt den üblichen 17 EUR.

von spess53 (Gast)


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Hi

>Vor ca. 1 Jahr war Voelkner da ziemlich günstig, ich glaube so 12 EUR
>anstatt den üblichen 17 EUR.

Sieh dir mal die Preise bei Reichelt an.

MfG Spess

von 12V DC (Gast)


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Ich hab einen Ultraschallsensor bei Segor für nur 8€ bekommen.

von US40kHz (Gast)


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12V DC schrieb:
> Ich hab einen Ultraschallsensor bei Segor für nur 8€ bekommen.
Und beim Chinesen um die Ecke kostet die unter 2 €.

von 12V DC (Gast)


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Wenn man 'um die Ecke' ohne Versand berechnet ;-)

von US40kHz (Gast)


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12V DC schrieb:
> Wenn man 'um die Ecke' ohne Versand berechnet ;-)

Das wäre eine Vergleich von Äpfeln mit Birnen.
Ich meinte inklusive Versand, z.B. ebay 320967409025 od. 390701065144

von spess53 (Gast)


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Hi

>Das wäre eine Vergleich von Äpfeln mit Birnen.
>Ich meinte inklusive Versand, z.B. ebay 320967409025 od. 390701065144

Interessiert den Gasmann. Hier geht es um optische Entfernungsmesser.
Oder kennst du den Unterschied nicht?

MfG Spess

von 12V DC (Gast)


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Ja, ich kenne ihn!
Aber Akustische Sensoren sind einfach ein wenig besser.

von 12V DC (Gast)


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LOL aus china ohne Versand…

von US40kHz (Gast)


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gertrud hiller schrieb:
> ok der hC-sr4 scheint ein passendes bauteil zu sein.

12V DC schrieb:
> Ich hab einen Ultraschallsensor bei Segor für nur 8€ bekommen.

spess53 schrieb:
> Interessiert den Gasmann. Hier geht es um optische Entfernungsmesser.

Wenn du meinst ... ;-)

Nichts desto trotz ist weder optische Triangulation noch US für µm 
geeignet.

Benno668 schrieb:
> Ich versuche gerade einen Abstandsensor zu entwerfen, der mir änderungen
> des Abstands auf µm genau anzeigt.

von spess53 (Gast)


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Hi

>Aber Akustische Sensoren sind einfach ein wenig besser.

Eine solche pauschale Aussage ist einfach falsch.

MfG Spess

von US40kHz (Gast)


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12V DC schrieb:
> LOL aus china ohne Versand…
???

von spess53 (Gast)


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Hi

>Nichts desto trotz ist weder optische Triangulation noch US für µm
>geeignet.

Das stammt ja nicht vom TO. Dazu gibt es einen eigenen Thread:

Beitrag "Abstandssensor bauen im µm- Bereich"

MfG Spess

von Klaus I. (klauspi)


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spess53 schrieb:
> Hi
>
>>Vor ca. 1 Jahr war Voelkner da ziemlich günstig, ich glaube so 12 EUR
>>anstatt den üblichen 17 EUR.
>
> Sieh dir mal die Preise bei Reichelt an.
>
> MfG Spess

Das ist mir jetzt peinlich, ich habe gerade in meinen Rechnungen 
nachgesehen. In der Tat war Reichelt schon als ich bestellt habe etwas 
günstiger Facepalm

von Harald W. (wilhelms)


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US40kHz schrieb:

> Nichts desto trotz ist optische Triangulation nicht für µm geeignet.

Warum nicht?

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