Hallo zusammen, ich arbeite akutell an einem Projekt, bei welchem ein Gegenstand sehr schnell (Mittels Lichtschranke) erkannt werden muss. Leider sind die Schaltfrequenzen von Lichtschranken maximal ca. 5 kHz. Für die meisten Anwendung ist dies auch ausreichend, aber wieso gibt es keine Lichtschranken mit höhren Schaltfrequenzen? Außerdem habe ich schon oft gelesen, dass man eine Lichtschranke mit einem Laser und einer Photodiode selber bauen kann. Die Photodiode SFH 203 hat laut Datenblatt eine Ansprechzeit von 5 ns, was ausreichend sein sollte. Wenn ich nun diese Photodiode an ein Arduino anschließe, was wäre die größtmögliche Abtastrate mit der dieser Eingang abgefragt werden kann? Außerdem wäre es noch interessant, ob es möglich wäre, eine Lichtschranke mit einer hohen Schaltfrequenz (>50 kHz) auf eine andere Art zu bauen. Viele Dank im Voraus. Viele Grüße Oliver
Bei den Basteleien mit ‚schwebender Kugel ’ verzichtet man komplett auf Lichtschranken und arbeitet stattdessen mit Lichtquelle und PV Modul, das im Schatten der Kugel mehr oder weniger, je nach POS der Kugel liegt .. und arbeitet regelungsrechnisch mit der Analogspannung des PV Moduls
5ns ist so gerade schnell genug, aber ein Arduino als Abfrage? Da musst du aber ganz scharf dranlangüberlegen, ob du wirklich 100MHz maximale optische Abtastrate brauchst, um dann einen 8-bit-Prozessor der üblicherweise mit 16Mhz läuft damit zu füttern. Mal davon ab, das die Technik hinter der Diode auch so schnell sein muss. Protip: ist sie nicht. Um ontopic zu bleiben: Wenn du das Signal der LS in den Interupt einspeist, kannst du binnen weniger Takte reagieren, leider mit etwas Jitter. Ich bin mir aber sicher, das deine Lichtschranke auch mit 5kHz schnell genug ist, oder du benutzt grundsätzlich falsche Sensorik. Immerhin kann ein mit 100km/h fahrendes Fahrzeug von deiner 5kHz-Lichtschranke auf höchstens 5mm exakt erfasst werden. Muss es wirklich sub-Mikrometer sein? Wie ist es da mit der Strahlbreite?
Danke für eure schnellen Antworten. Leider sind die 5 kHz nicht schnell genug. Die Genauigkeit sollte etwa bei 10 µm liegen. Es ist klar, dass es andere mögliche Sensoren gibt, die das Problem besser lösen. Jedoch sind Lichtschranken günstig und sollen dadurch für die Testversuche verwendet werden. 100MHz Abtastrate benötige ich natürlich nicht. Wollte damit nur sagen, dass die Photodiode schnell genug für mein Vorhaben sein sollte. Jetzt bin ich auf der Suche, meine Photodiode im Bereich von ca. 50 kHz abzutasten und beim betätigen der Photodiode schnellstmöglich ein Ausgangssignal zu erhalten.
Ab an den ADC damit. Oder ein Komparator, pingeligst auf Umgebungstemperatur und Umgebungshelligkeit abgeglichen. Den Rest macht deine Software. Wie schnell ist 10µm? Die kommerziellen Geräte sind nicht so langsam weil das Licht langsam ist... ;)
Dann werde ich mich mal in diesem Bereich genauer einlesen. Danke schonmal. die 50 kHz erhalte ich durch die Geschwindigkeit des zu messenden Gegenstands (0,5 m/s) und der Genauigkeit von 10 µm.
Ich bin mal gespannt ob du die Lichtschranke soweit tunen kannst, das die eindeutig ein statisches Objekt auf zwei 10µm voneinander entfernten Positionen eindeutig mit ja/nein melden kann, ohne das das vom Wetter, Mondstand, Erdmagnetfeld, Datum, dem aktuellen Kantinenplan und deinem Blutdruck abhängt. Das wäre glaub ich die erste Herausforderung, Abtastrate dann als Schritt 2.
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Ilo995 schrieb: > ... der Genauigkeit von 10 µm. Dann solltest du dein Augenmerk auf die Qualität des Lichtstrahles richten. Vor dem Detektor dürfte ein Pin-Hole der Erkennungschärfe auf die Sprünge helfen.
Wolfgang schrieb: > Ilo995 schrieb: >> ... der Genauigkeit von 10 µm. > Dann solltest du dein Augenmerk auf die Qualität des Lichtstrahles > richten. Vor dem Detektor dürfte ein Pin-Hole der Erkennungschärfe auf > die Sprünge helfen. Bei 10µm Genauigkeit wird selbst ein Pin-Hole kaum helfen. Und was heisst 10µm Genauigkeit überhaupt? Dein Objekt hat sich um 10µm bewegt und du willst imstande sein, dies zuverlässig zu erkennen? Dein Objekt kommt von irgendwo und wird innerhalb von 10µm erkannt, also: (Position_X +/- 10µm) ergibt kein Signal (Position_X) gibt Signal? Übrigens ist Auflösung und Genauigkeit nicht dasselbe. P.S. Ein durchschnittliches menschliches Haar ist etwa 40 bis 80µm dick, das wären etwa 4 bis 8 Impulse pro Haar? P.P.S. Jens M. schrieb: > Positionen eindeutig mit ja/nein melden kann, ohne das das vom Wetter, > Mondstand, Erdmagnetfeld, Datum, dem aktuellen Kantinenplan und deinem > Blutdruck abhängt. Dem kann ich mich nur anschliessen.
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Ilo995 schrieb: > Genauigkeit von 10 µm. Da muss der "Gegenstand" aber auch sehr präzise gefertigt sein. Staubfrei darf es natürlich auch sein und Fettfinger etc. dürfen auch nicht im Spiel sein. Frage: Was und wozu?
Ilo995 schrieb: > aber wieso gibt es > keine Lichtschranken mit höhren Schaltfrequenzen? Weil sie nicht auf Staub und Radiowellen reagieren sollen. Je träger, umso weniger Fehlfunktionen. > Wenn ich nun diese Photodiode an ein Arduino anschließe, was wäre die > größtmögliche Abtastrate mit der dieser Eingang abgefragt werden kann? So etwa 1 MHz sollte ohne größere Umschweife gehen - wenn du nicht digitalRead() oder pulseIn() benutzt. Allerdings willst du dabei sicher die Zeiten messen und irgendwie weiter verarbeiten. Das geht nicht so schnell. > Außerdem wäre es noch interessant, ob es möglich wäre, eine > Lichtschranke mit einer hohen Schaltfrequenz (>50 kHz) auf > eine andere Art zu bauen. Die Lichtquelle muss entweder sehr viel heller sein, als das Umgebungslicht oder mit einer Frequenz moduliert werden, die wesentlich über der Abtastrate liegt. Bis 500 kHz Modulationsfrequenz ist ohne besondere Maßnahmen machbar.
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