Hallo ihr alle zusammen, für ein Studentenprojekt möchte ich den Abstand zur Oberfläche eines Mediums bestimmen. Ich lieb-äugle mit folgendem IR-Abstandssensor, da er einen geringen minimalen Messabstand von 2cm erlaubt, den ich bauraum-technisch einhalten muss: GP2Y0D805Z0F IR-Entfernungsmesser Sharp 10cm zu finden auf: http://macherzin.net/article80-Infrarot-Abstands-und-Entfernungssensoren#GP2Y0D805Z0F_IR-Entfernungsmesser_Sharp_10cm Bevor ich mir aber ein geeignetes Testboard beschaffe und den Sensor kaufe, müsste ich von euch noch zwei Fragen beantwortet bekommen: 1. Erkennt ein IR-Abstandssensor überhaupt die Grenzfläche von z.B. Luft und Wasser als Hinderniss, wenn er frontal drauf gerichtet ist? Sprich: Reicht die Reflexion aus, damit der Empfänger ein Signal sieht, oder wird zu viel transmittiert? 2. Wie sieht es mit trüben bzw. gefärbten Medien aus? Vom sichtbaren Licht wird da ja ein Teil absorbiert (bspw. müsste ja kaffee, alle Bestandteile des Lichts absorbieren). Da ich "medienseitig" messen will, ist das sehr wichtig zu wissen. Vereinfacht gefragt: Wenn ich einen IR-Strahl durch z.B. Kaffee schicken will, kommt da auf der anderen Seite überhaupt etwas an, oder wird alles absorbiert. Vielen Dank für eure Hilfe und eure Zeit VG David
Hi >für ein Studentenprojekt möchte ich den Abstand zur Oberfläche eines >Mediums bestimmen. >GP2Y0D805Z0F IR-Entfernungsmesser Sharp 10cm >zu finden auf: >http://macherzin.net/article80-Infrarot-Abstands-u... Die Jungs sind zu blöd ein Datenblatt zu lesen. Der Sensor gibt ein Signal ab, wenn sich die Oberfläche in einem Bereich von 10mm...40-60mm befindet. Wie groß der Abstand wirklich ist kannst du nicht feststellen. MfG Spess
Schade, zu blöd. Ich hatte mich schon gewundert, denn der Laufzeitunterschied ist da doch bestimmt so klein, dass die Taktung von normalen µC garnicht ausreicht, oder? Ist Entfernungsmessung auf diese Distanz mittels IR also garnicht möglich? Falls es doch geht, wie sieht es mit den beiden physikalischen Fragen aus? VG und vielen Dank für eure Hilfe David
David Fehrenbach schrieb: > Ist Entfernungsmessung auf diese Distanz mittels IR also garnicht > möglich? Berechne mittels der Lichtgeschwindigkeit die Laufzeitdifferenzen auf der Grundlage Deiner gewünschten Messgenauigkeit in mm. Suche dann nach geeigneter Elektronik, die solche Laufzeitdifferenzen unterscheiden kann. Als Student solltest Du zumindest den ersten Punkt selbstständig erledigen können. Wenn Du die Zeiten ermittelt hast, werden Dir diese verdammt klein vorkommen. Als nächstes wirst Du nach Alternativen suchen und vielleicht auf andere Methoden von Abstandsmessungen kommen, die nicht auf Laufzeitberechnungen beruhen. Sobald Du diese Alternativen dann studierst, wirst Du zum Ergebnis kommen, dass die nötige Hardware dafür plötzlich um mehrere Größenordnungen teurer wird als ein Sharp-Sensor. Zum Schluss wirst Du dann das Projekt wegen Geldmangel einstellen. Sorry, Frank
Hi >Schade, zu blöd. Ich hatte mich schon gewundert, denn der >Laufzeitunterschied ist da doch bestimmt so klein, dass die Taktung von >normalen µC garnicht ausreicht, oder? >Ist Entfernungsmessung auf diese Distanz mittels IR also garnicht >möglich? Wie kommst du auf das schmale Brett, das hier Laufzeitunterschiede im Spiel sind? Diese Teile benutzen als Sensoren sog. PSDs und etwas Optik. MfG Spess
David Fehrenbach schrieb: > Ist Entfernungsmessung auf diese Distanz mittels IR also garnicht > möglich? Eine ebene Oberfläche kann man als Reflektor benutzen. Bei schrägem Lichteinfall Einfall hängt der Strahlversatz vom Abstand ab - reine Strahlenoptik, ganz ohne Laufzeitmessung.
Diese Abstandssensoren arbeiten mit Triangulation. Je nach Entfernung trifft der zurückgeworfene IR-Strahl an anderer Stelle auf eine Art "längliche" Fotodiode, was sich in unterschiedlichen analogen Spannungen oder Frequenzen (typabhängig) am Signalausgeng bemerkbar macht. Je kürzer der Messbereich eines solchen Senesors ist, desto flacher sollte tendeziell der Refelxionswinkel (und damit die reflektierte Lichtmenge) sein ... könnte also durchaus ein, dass der Sensor auch mit einer (ruhigen!) Wasseroberfläche funktioniert ... muss man einfach testen. Evtl. ist es ja auch möglich, auf dem Wasser irgendwas schwimmen zu lassen? Dann gehts auf jeden Fall.
Das muss echt der Brüllerstudent sein. Schon auf der ersten Seite des Datenblatts steht in der Beschreibung die Funktionsweise des Sensors. PSD und Triangulation als Stichworte. Abgesehen davon dass es gerade bei diesem um einen digitalen Sensor mit reiner Erkennung handelt. Sharp hat auch ähnliche Sensoren analog und digiral die einen Abstand ausgeben. Aber solche Details jucken doch nicht.
David Fehrenbach schrieb: > 2. Wie sieht es mit trüben bzw. gefärbten Medien aus? Wenn bei Wasser der Einfallswinkel > 50° ist, tritt Totalreflexion auf. Dann istesziemlich uninteressant, was unterhalb der Oberfläche passiert. Gruss Harald
hol dir eine IR diode mit einer definierten wellenlänge, puls sie mit ein wenig dampf (100mA oder so), natürlich das datenblatt dabei beachten dazu ein IR transistor der für die Wellenlänge der IR diode gemacht ist (meist ein bereich), bau nen spannungteiler damit auf und lese die spannung während die IR diode eingeschlatet ist über den adc aus, ich konnte so eine definierbaren messbereich von 2-25cm aufbauen auflösung halt nur 8bit beim standard adc, aber es funktionierte einwandfrei (geht auch durch mache plexiglastypen durch) --------------- wer rechtschreibfehler findet, hat sie halt gefunden
>Wenn bei Wasser der Einfallswinkel > 50° ist, tritt Totalreflexion auf.
Ja, von unten.... nicht von oben. Von oben geht's unter jedem Winkel
rein. Nicht immer gleich gut.
Jetzt Nicht schrieb: >>Wenn bei Wasser der Einfallswinkel > 50° ist, tritt Totalreflexion auf. > > Ja, von unten.... nicht von oben. Von oben geht's unter jedem Winkel > rein. Nicht immer gleich gut. Nach welchen physikalischen Weisheiten richtest du denn deine Aussagen? Totalreflexion tritt an jeder Grenze von Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex auf, die Richtung ist dabei unerheblich.
Frank Esselbach schrieb: > Totalreflexion tritt an jeder Grenze von Medien mit unterschiedlichem > Brechungsindex auf, die Richtung ist dabei unerheblich. Klar, deshalb ist jede Fensterscheibe, auf die man in einem Winkel > 50° schaut auch ein Spiegel. Probiere es mal aus
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Udo Schmitt schrieb: > Frank Esselbach schrieb: >> Totalreflexion tritt an jeder Grenze von Medien mit unterschiedlichem >> Brechungsindex auf, die Richtung ist dabei unerheblich. > > Klar, deshalb ist jede Fensterscheibe, auf die man in einem Winkel > 50° > schaut auch ein Spiegel. > Probiere es mal aus Äh ... ja natürlich, genau so. Hab' ich was verpasst? Ist es anders? Ich denke nicht. Lediglich der Winkel ist natürlich nicht immer 50 Grad, der ist abhängig von der Differenz der Brechungsindices der beiden Medien.
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Frank Esselbach schrieb: > Lediglich der Winkel ist natürlich nicht immer 50 Grad, der ist abhängig > von der Differenz der Brechungsindices der beiden Medien. Meine Angabe bezog sich auf die Grenzfläche Wasser <--> Luft. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9c/Reflexionsgrad_an_der_Grenzflaeche_Wasser-Luft.svg/640px-Reflexionsgrad_an_der_Grenzflaeche_Wasser-Luft.svg.png
>Frank Esselbach schrieb: >>Jetzt Nicht schrieb: >>Unwissender schrieb: Wenn bei Wasser der Einfallswinkel > 50° ist, tritt Totalreflexion auf. >> >> Ja, von unten.... nicht von oben. Von oben geht's unter jedem Winkel >. rein. Nicht immer gleich gut. > >Nach welchen physikalischen Weisheiten richtest du denn deine Aussagen? >Totalreflexion tritt an jeder Grenze von Medien mit unterschiedlichem >Brechungsindex auf, die Richtung ist dabei unerheblich. Das Gesetz ist von Snelius oder so. Egal. Die Totalreflexion ist nur vom dichteren an das duennere Medium. Die sinuse, resp der parallele Anteil ist proportional zur inversen optischen Dichte. Und irgendwann ist der Winkel im duenneren 90 Grad, im dichteren noch nicht. Glaubs einfach. Es gaeb dann noch den polarisationsabhaengigen Brewsterwinkel, aber das lassen wir jetzt. Was du meinst, ist dass der Reflexionsgrad bei flachem Winkel zunimmt, gegen eins geht.
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Hallo David, eine Teilaufgabe einer Studienarbeit von mir war auch die Füllstandsmessung in einem Behälter über die Ermittlung des Abstandes zur Grenzfläche Luft/Wasser. Das funktionierte mit einem US-Entfernungsmesser prima - bis irgendwann ausreichend feuchtigkeit auf dem Sensor kondensiert war. Auch ein Reflektieren der US-Wellen mit späterem beheizen der Reflektionsfläche verzögerte dies nur. Wenn du noch vor der Sensorwahl stehst, bezieh auch solche Probleme in die Auswahl ein. Gruß ich
Frank Esselbach schrieb: > Äh ... ja natürlich, genau so. Hab' ich was verpasst? Ist es anders? Ich > denke nicht. Also ich sitze hier direkt neben einem Fenster, und da kann ich auch noch in einem Winkel von 50-80° (vom Lot) nach draussen schauen. Du musst echt seltsame Fenster haben.
versuch es so wie ich es dir gesagt habe, wenn es genau werden muss musste halt ne kalibrierungstabelle anlegen etc. die IR dioden/transistoren liegen im cent bereich bei reichelt, ein paar widerstände und ein transistor um die IR diode mit mehr strom zu befeuern und halt ein microcontroller (+ seine bauteil), mehr sollte nicht nötig sein, naja und halt die sachen die man braucht um was an das zielsystem zu schicken, UART/SPI wie auch immer
@Ray: Vielen Dank für deine Hilfe, ich werde damit mal etwas spielen und schauen, was ich hin bekomme. eine Frage zu den IR-Dioden: Da sollte ich wohl eine mit möglichst geringem Abstrahlwinkel nehmen, damit ich einen möglichst "fokusierten" strahl bekomme. Oder vll. mit einer Linse bündeln? Werd ich wohl nur durch experimentieren herrausfinden können, aber vll. hast du da schon Erfahrungen. @ich: An Ultraschall habe ich auch schon gedacht, aber ich dachte das Ausschwingen der Ultraschallquelle würde zu sehr stören, sodass ich in ca. einem 1cm Entfernung nicht mehr Messen kann. Hast du da Erfahrungen gemacht? VG David
geringer winkel wäre nicht verkehrt, hab damals weniger darauf geachtet zugegebenermassen erstere hatte ich selber verwendet (glaub ich, kann von hier aus gerade nicht in meine bastelkiste gucken) http://www.reichelt.de/Fotodioden-etc-/LD-271/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=10199&GROUPID=3045&artnr=LD+271 http://www.reichelt.de/Fotodioden-etc-/SFH-4550/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=65172&GROUPID=3045&artnr=SFH+4550 und als fototransistor habe ich diesen verwendet (auch nicht 100% sicher aber nummer kommt mir bekannt vor) http://www.reichelt.de/Fotodioden-etc-/SFH-300-FA-3-4/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=60552&GROUPID=3045&artnr=SFH+300+FA-3%2F4 artikelbeschreibung von reichelt stimmt leider (wie so manches mal) nicht mit datenblatt werten überein die dioden/transistoren kosten nicht die welt, kauf lieber 2 falls eine kaputt geht und probier mehrere aus oder rechner dir den kram durch wenn du magst :) (einstrahl/ausstrahlwinkel intensität etc...^^) kleiner tipp falls noch nicht bekannt, benutzt deine handykamera um zu schauen ob die IR-led leuchtet
Udo Schmitt schrieb: > Du > musst echt seltsame Fenster haben. Die Schwierigkeit dabei, solche Fenster herzustellen: die optische Dichte des Fensterglasses muss geringer sein als die von Luft. Aber was wissen wir schon was er für Fenster hat. Georg
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