Problem mit Abstandssensor / Distanzsensor Sharp

[Christoph K. (chkake)]

Hallo Zusammen,

ich  möchte den Abstand a zu einer Kugel in einem transparenten Rohr 
messen. (Siehe Bild sharp_Sensor_Aufbau). Ich verwende den Sharp 
Distanzsensor GP2Y0A41SK0F und würde einen Verlauf erwarten wie in Bild 
sharp_Sensor.

Jedoch erhalte ich folgende Kurve Datei MeasurementSharpSensor. Bei 
einem Abstand von ca. 10cm steigt die Kurve wieder und fällt ab ca. 17cm 
wieder ab.
Die Kurve wurde gemittelt über 5 Messungen, jedes Mal das gleiche 
Verhalten. Auch ein Austausch des Sensors zeigt das gleiche Verhalten.

Wie in

http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Sensorarten#Sharp_GP2Y0A21YK0F_.28Nachfolger_des_GP2D12.29

gezeigt habe ich direkt am Sensor einen 100µF Elko und einen 100nF Kerko 
zwischen Vcc und GND. Jedoch kein RC Glied an der Signal Leitung.

Ich verwende einen Arduino Nano in Verbindung mit Matlab/Simulink und 
habe am ADC interne und externe Referenzespannung versucht ohne 
nennenswerte Veränderung.

Hat jemand eine Idee woran es liegen könnte, dass er Sensor diese Beule 
in der Kurve zeigt?

Vielen Dank

Christoph

[John D. (Gast)]

Christoph K. schrieb:
> ich  möchte den Abstand a zu einer Kugel in einem transparenten Rohr
> messen. (Siehe Bild sharp_Sensor_Aufbau). Ich verwende den Sharp
> Distanzsensor GP2Y0A41SK0F und würde einen Verlauf erwarten wie in Datei
> MeasurementSharpSensor.
>
> Jedoch erhalte ich folgende Kurve (siehe Bild sharp_Sensor). Bei einem
> Abstand von ca. 10cm steigt die Kurve wieder und fällt ab ca. 17cm
> wieder ab

Ist unwichtig, da der Text klar verständlich ist - aber da hast du wohl 
die Bild-Namen verwechselt.

> Hat jemand eine Idee woran es liegen könnte, dass er Sensor diese Beule
> in der Kurve zeigt?

Meine Vermutung: Reflexionen an der Rohrwand. Stelle doch probehalber 
einmal ein zu einem Rohr gebogenes schwarzes Blatt Papier (o.ä.) in den 
Raum zwischen Kugel und transparentem Rohr.

[Christoph K. (chkake)]

John D. schrieb:
> Ist unwichtig, da der Text klar verständlich ist - aber da hast du wohl
> die Bild-Namen verwechselt.
>
>> Hat jemand eine Idee woran es liegen könnte, dass er Sensor diese Beule
>> in der Kurve zeigt?
>
> Meine Vermutung: Reflexionen an der Rohrwand. Stelle doch probehalber
> einmal ein zu einem Rohr gebogenes schwarzes Blatt Papier (o.ä.) in den
> Raum zwischen Kugel und transparentem Rohr.

Danke für den Tipp. Ja ich hatte die Bilder verwechselt habe es aber nun 
korrigiert.

Habe den Test gemacht. Habe weißes Papier eingefügt und dadurch den 
Verlauf stark verbessert. Siehe Bild sharp_Sensor_mit_weissem_Papier.

Jedoch ist das transparente Rohr mehr als nur Mittel zum Zweck. Die 
Kugel soll später in der Position im Rohr geregelt werden. Gibt es noch 
eine Variante wie ich die Reflektionen los werde? Eventuell ein anderes 
Meßprinzip? Oder den kritischen Positionsbereich per Vorsteuerung durch 
fliegen. Einen Look up Table kann ich wohl vergessen oder?

[John D. (Gast)]

Christoph K. schrieb:
> [...] Gibt es noch
> eine Variante wie ich die Reflektionen los werde? Eventuell ein anderes
> Meßprinzip?

Ich würde als erstes probieren, den Lichtkegel des Senders des Sensors 
zu beschränken. Ein kleines Papierröhrchen, das den Kegel so 
beschneidet, dass die Rohrwand erst bei etwa dem maximal zu messenden 
Abstand die Rohrwand beleuchtet. Ggf. könnte man das auch beim Empfänger 
machen, schränkt aber immer mehr den Messbereich ein - der Sensor wird 
für kleine Abstände blind.

> fliegen. Einen Look up Table kann ich wohl vergessen oder?

Klar, du hast ja die Eindeutigkeit verloren; bei 280mV sind 4 Abstände 
möglich.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

John D. schrieb:
> Ich würde als erstes probieren, den Lichtkegel des Senders des Sensors
> zu beschränken. Ein kleines Papierröhrchen, das den Kegel so
> beschneidet, dass die Rohrwand erst bei etwa dem maximal zu messenden
> Abstand die Rohrwand beleuchtet.

Das wird nicht viel bringen, da der Messtrahl des Sensors schon ziemlich
stark gebündelt ist. Er trifft deswegen auch nicht direkt auf das Rohr.
Für das reflektierte Licht gibt es aber zwei Wege zum Sensor zurück: den
direkten und einen über die Wand (s. Skizze im Anhang). Diese beiden
Strahlen (im Bild rosa gezeichnet) erzeugen um PSD des Empfängers ein
ähnlich Signal wie bei der Kugel in kleinerem Abstand, von der nur ein
einzelner reflektierter Strahl empfangen wird (grün).

Man könnte versuchen den, den Sensor quer aus der Mitte zu verschieben
im Bild also aus der Bildebene heraus, so dass der am Rohr reflektierte
Strahl außerhalb der Empfindlichkeitsebene des Empfängers liegt. Ich
weiß aber nicht, ob das schon ausreicht, um das Problem zu beheben.
Zudem wird auf diese Weise auf einen Punkt der Kugeloberfläche gemessen,
der deutlich außermittig liegt, weswegen die Messung empfindlicher auf
seitliche Bewegungen der Kugel reagiert.

Alternativ könnte man auch einen schmalen, senkrechten schwarzen
Streifen Papier von innen an die Stelle des Rohrs kleben, an der der
Strahl reflektiert wird.