Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lichtschranken, um Drehbewegungen in Ring zu erkennen


von Felix K. (feklee)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Was wir gebaut haben:

https://www.youtube.com/watch?v=5zwCY9n70eQ

Wenn man die Hand im Ring bewegt, so folgen die Dioden der Drehrichtung
der Hand. Das aktuelle Setup basiert auf drei roten Lasern und drei
Fotowiderständen, gesteuert von einem Arduino – siehe Bild im Anhang.

Für die neue Version soll der Durchmesser des Rings vergrößert werden,
auf etwa einen Meter. Man könnte dann seinen Kopf hineinstecken. Auch
würde wir die Anzahl der Detektoren von drei auf sechs erhöhen.

Vorteile der aktuellen Lösung mit den Lasern:

* funktioniert zuverlässig in normal beleuchteten Innenräumen

* energieeffizient

* benötigt wenig Rechenleistung

Nachteile:

* funktioniert nicht draußen, weil wir die Laser-Leistung aus
  Sicherheitsgründen begrenzt haben

* Strahlen sind schwierig auszurichten, insbesondere wenn wir von dem
  sichtbaren Bereich zu IR wechseln.

* Haftung: Auch wenn die Laser stark gedimmt sind, so könnte es sein
  dass Benutzer später meinen, sie wurden davon geschädigt.

Lösungen, die mir einfallen:

* Zertifizierte Laser der Klasse 1 oder 1M verwenden. Zur Unterscheidung
  von Umgebungslicht könnte man die Laser pulsieren lassen.

* Wie oben, nur Verwendung von LEDs mit Linsen, um parallele Strahlen
  hinzubekommen, die sich nicht in die Quere geraten. Starke LEDs können
  natürlich auch eine Gefahr darstellen.

* Fertige Lichtschrankenmodule verwenden, die eine Distanz von etwa
  einem Meter abdecken, und bei denen der Lichtstrahl dünn ist.

Was meint Ihr?

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Felix K. schrieb:
> Das aktuelle Setup basiert auf drei roten Lasern und drei
> Fotowiderständen, gesteuert von einem Arduino – siehe Bild im Anhang.

Und wie wird daraus der Positionswinkel(?) der Handabgeleitet?

> * funktioniert nicht draußen, weil wir die Laser-Leistung aus
>   Sicherheitsgründen begrenzt haben

Das kann auch am Aufbau liegen. Photowiderstände sind wesentlich 
schlechter geeignet als bspw. Photodioden/Transistoren mit vernünftiger 
Auswerteelektronik. Euer Laser scheint nicht moduliert zu sein. Um die 
Augensicherheit zu erhöhen, könnte man auch den Strahl am Laser 
aufweiten und am Detektor entsprechend wieder fokussieren. Sobald der 
Strahldurchmesser größer als der Pupillendurchmesser ist, kann nur ein 
Teil des Strahls die Netzhaut erreichen.

Die Laserklassen sind Schwarz-Weiss-Malerei.

von Felix K. (feklee)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Und wie wird daraus der Positionswinkel(?) der Handabgeleitet?

Es wird die Winkelgeschwindigkeit abgeleitet.

> Photowiderstände sind wesentlich schlechter geeignet als bspw.
> Photodioden/Transistoren mit vernünftiger Auswerteelektronik.

Die erste Idee war sowieso, auf IR-Laser zu wechseln, mit
Fototransistoren zur Detektion.

> Euer Laser scheint nicht moduliert zu sein.

Das stimmt, und das ist wohl das Erste, woran wir zu arbeiten haben. Im
Endeffekt bin ich dafür, es mit LED zu versuchen. Mit Röhrchen vor
Sender und Empfänger müsste man Störungen durch Streustrahlung
weitgehend vermeiden können.

> Die Laserklassen sind Schwarz-Weiss-Malerei.

Wie kann ich das verstehen?

Mindestens aus Haftungsgründen empfiehlt es sich doch sicher, beim
Einsatz von Lasern die Klasse 1 oder 1M zu erfüllen. Inzwischen habe ich
mir von einem Bekannten ein Gerät zum Messen der Laserleistung
ausgeliehen:

http://overseas.sanwa-meter.co.jp/items/detail.php?id=161

von Felix K. (feklee)


Lesenswert?

Um moduliertes IR-Licht zu erkennen, habe ich die TSSP40-Reihe von
Vishay ausfindig gemacht. Sie ist explizit geeignet zum Einsatz in
Lichtschranken:

http://www.vishay.com/docs/82458/tssp40.pdf

Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, dann ist bei Detektion von 38
kHz (TSSP4038) oder 56 kHz (TSSP4056) der Ausgang auf Low. Als
Beispiel-Lichtquelle ist die TSAL6200 erwähnt:

http://www.vishay.com/docs/81010/tsal6200.pdf

Wie lasse ich am einfachsten die LED mit der richtigen Frequenz blinken?

Es gibt ja alle möglichen lustigen Blink- und Flacker-LED, z.B. für den
Modellbau. Da würde ich erwarten, dass es auch IR-LED gibt, die mit 38
oder 56 kHz blinken. Nur kann ich da nichts finden.

von Felix K. (feklee)


Lesenswert?

Inzwischen habe ich fertig bestückte Transmitter- und Receiver-Module
für 38 kHz gefunden:

https://www.amazon.de/Hrph-2PCS-Digital-38KHz-Infrarot-IR-Sensor-%C3%9Cbermittler-Installationssatz/dp/B01M31HB78

Das sieht auf den ersten Blick perfekt aus, nur die Lieferzeit ist ewig.
Ich frage mich, wie der Schaltplan für den Transmitter ist. Auf dem
vierten Foto sieht man neben der Diode lediglich drei Komponenten.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.