Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik kleine Metallhülse auf Nylonschnur erkennen


von licht (Gast)


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Folgende Situation: Durch eine Metallöse läuft eine Nylonschnur, 2mm 
dick. An einer bestimmten Stelle auf der Nylonschnur befindet sich eine 
kleine Crimphülse aus (blankem) Metall, ca 2mm im Durchmesser und 5 mm 
lang.

Ich möchte sicher und mit möglichst wenig Aufwand elektronisch erkennen, 
wann die Hülse durch die Öse läuft (max. 1m/s). Der Lauf der Schnur soll 
nicht behindert werden.

Was schlagt Ihr vor?

von STK500-Besitzer (Gast)


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licht schrieb:
> Was schlagt Ihr vor?

Spule um die Schnur, deren Magnetfeld durch die Hülse beeinflußt wird.

von Sebastian S. (amateur)


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Gabellichtschranke,
wenn ich davon ausgehe, dass an der Stelle die Schnur dicker ist.
Die Teile gibt es mit einstellbarem Schwellwert und auch sehr robust, 
für industrielle Anwendungen.

von licht (Gast)


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Das klingt gut! Wie könnte ich die Spule dann mit minimaler externer 
Beschaltung an einen AVR-Pin anschließen, und wie würde ich das 
auswerten?

Rechteck mit Timer erzeugen und irgend eine  Zeit messen?

von licht (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> wenn ich davon ausgehe, dass an der Stelle die Schnur dicker ist.

nee, ist sie nicht.

von Sebastian S. (amateur)


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Gibt es keine Verdickung, so könnte eine Reflex-Lichtschranke gehen.
Irgendwie sollte sich das reflektierte Licht ja ändern.

Je nach Art des Metalles sollte auch eine magnetische Erkennung 
(Hallsensor), oder durch eine Spule mit Wechselspannung ziehen, möglich 
sein.

Der gute, alte Näherungssensor könnte Dir auch helfen.

von licht (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Je nach Art des Metalles sollte auch eine magnetische Erkennung
> (Hallsensor)

Es ist eine gewöhnliche Crimphülse. Hallsensor hab ich gerade mal 
nachgelesen, aber so verstanden, dass die Hülse dann selber ein Magnet 
sein müsste, oder?

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


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licht schrieb:
> dass die Hülse dann selber ein Magnet
> sein müsste, oder?

Nicht unbedingt. E-Gitarren gehen ja auch ohne magnetische Saiten. Wenn 
du das Seil durch eine Spule ziehst, die auch mit Magneten bestückt ist, 
könnte es klappen. Die Hülse selber muss aber auf Magneten reagieren, 
sonst klappt weder Spule noch Hallsensor.

von GeGe (Gast)


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Ein Metalldetektor wenn genug Platz da ist, ein billiger mit 5cm 
Suchtiefe sollte da reichen.

von Sebastian S. (amateur)


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>Es ist eine gewöhnliche Crimphülse. Hallsensor hab ich gerade mal
>nachgelesen, aber so verstanden, dass die Hülse dann selber ein Magnet
>sein müsste, oder?
Wäre das Beste!

Es könnte aber auch über die Störung eines bestehenden Magnetfeldes 
gehen.
Du nimmst einen Magneten, führst davor Deine Schnur entlang und auf der 
anderen Seite der Schnur platzierst Du Deinen Hallsensor. Also Schnur 
zwischen Magnet und Sensor.
Geht alles aber nur, wenn es auch zu einer Änderung des Magnetfeldes 
kommt.

Kannst Du eine Verdickung erzeugen, so könnte das alles von einem 
Endschalter erledigt werden. Schnur gleitet durch Schlitz; Verdickung 
nimmt Endschalter mit.

Übrigens: Ein Tropfen Farbe könnte die "Sichtbarkeit" der Hülse erhöhen, 
womit optische Verfahren mehr Chancen hätten.

von Richard (Gast)


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Muss zwingend erkannt werden, wenn der Crimp durch die Oese rutsch,
oder kannst du auch kurz davor oder danach triggern?
Falls ja -> induktiver Naeherungsschalter

von HildeK (Gast)


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Kläre uns doch erst mal auf, aus welchem Material diese Hülse ist.
Wird sie von einem Magneten angezogen?

von licht (Gast)


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HildeK schrieb:
> Kläre uns doch erst mal auf, aus welchem Material diese Hülse ist.
> Wird sie von einem Magneten angezogen?

Interessanterweise nicht, ich hab es gerade probiert. Leiten tut sie 
aber. Das ist so eine Hülse, wie man sie in die Crimpzange tut, um z.B. 
2 Litzen zu verbinden.

von licht (Gast)


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Richard schrieb:
> oder kannst du auch kurz davor oder danach triggern?

Das ginge auch - muss mal nachlesen bei "induktiver Näherungsschalter"

von GeGe (Gast)


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schau Dir mal die Funktionsweise eines Differentialtransformators an, 
besser bekannt unter LVDT, evtl. wäre das hier ein Lösungsansatz.

von licht (Gast)


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Ich finde das Thema interessant und würde gerne mit dem AVR-Port etwas 
bauen, das so funktioniert:

a) Spannung anlegen, z.B. über internen Pullup-Widerstand, Spule gegen 
GND, Messpunkt oberhalb der Spule auf zweiten (Mess-)Port ohne Pullup
b) Zeit messen, wie lange es dauert, bis der Mess-Port auf H geht
c) Spannung auf 0
d) Zeit messen, wie lange es dauert, bis der Mess-Port auf L geht


Dann vergleichen, ob sich die Zeiten ändern (wenige mikrosekunden 
Unterschied reichten ja), wenn die Metallhülse in der Nähe ist.

Und die Spule sollte wenige Wicklungen haben, damit die internen Dioden 
die Induktivität(Spannungsspitzen beim Schalten aushalten..

von Karl K. (karl2go)


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Schwebung von zwei Schwingkreisen mit Luftspulen so einstellen, dass 
nahe Null rauskommt. Fährt das Metallteil - auch nichtmagnetisch - durch 
eine Spule, wird der Schwingkreis verstimmt. Die Schwebung über Hochpass 
rausfiltern, gleichrichten, dann Monoflop - der Puls ist ja nur 5msec 
lang.

So ham wer früher Metalldetektoren gebaut, wir hatten ja nüscht.

Die Spulen orthogonal zueinander anordnen.

von Mani W. (e-doc)


Angehängte Dateien:

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Warum nicht mit Schleifkontakten?


Mich würde noch interessieren, wozu das ganze dient...

von licht (Gast)


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Karl K. schrieb:
> So ham wer früher Metalldetektoren gebaut, wir hatten ja nüscht.

:-) Aber ich "hab ja was" mit dem AVR und 5ms sind je nach Quarz bis zu 
100000 Takte..

"Schwebung" sagt mir leider nichts.. meinst Du, die 2 Luftspulen könnten 
auf mein Beispiel oben passen?

Also anders gefragt - wenn Du schon einen AVR gehabt hättest, aber sonst 
so wenig wie möglich extern beschalten willst, was braucht es außer den 
2 Luftspulen? /und reichen je 10 Wicklungen?

von licht (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Warum nicht mit Schleifkontakten?

damit sie nicht bremsen, verdrecken etc.

von Mani W. (e-doc)


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licht schrieb:
> damit sie nicht bremsen, verdrecken etc.

Mani W. schrieb:
> Mich würde noch interessieren, wozu das ganze dient...

Würdest Du bitte dies mal beantworten oder ist das wieder
ein Geheimprojekt?

von Karl K. (karl2go)


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licht schrieb:
> "Schwebung" sagt mir leider nichts.. meinst Du, die 2 Luftspulen könnten
> auf mein Beispiel oben passen?

Nein.

licht schrieb:
> Also anders gefragt - wenn Du schon einen AVR gehabt hättest

Den AVR hast du erst später angeschleppt, oben heisst es Elektronik.

Mit dem AVR geht diese Schaltung: Der LM311 erzeugt Schwingungen 
abhängig von der Induktivität, der AVR zählt die Schwingungen über den 
Timer-Eingang.

Musst halt schnell genug zählen, um etwa jede msec einen Messwert zu 
haben. Da Du nur Änderungen detektieren und keine absoluten Werte messen 
willst, kannst Du den Relaisteil mit dem Referenzkondensator weglassen.

Spule eher in Richtung 100-200 Windungen: 
https://wetec.vrok.de/rechner/cspule.htm?form=&e_N=20&e_l=5&s_l=-3&e_D=3&s_D=-3&e_A=201%2C062&s_A=-6&e_micro_r=1&e_k=&e_L1=&e_L2=&ENTER=Berechne

Und nein, Spule direkt am AVR geht nicht.

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


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licht schrieb:
> Und die Spule sollte wenige Wicklungen haben, damit die internen Dioden
> die Induktivität(Spannungsspitzen beim Schalten aushalten..

Im Gegenteil. Ein Gitarrenpickup hat viele hundert Windungen und es 
kommt immer noch viel zu wenig raus, um einen AVR auch nur vollständig 
auszusteuern.
Es wäre übrigens ein brauchbarer Vorversuch, die Hülse tatsächlich mal 
über eine E-Gitarre zu ziehen und dabei den Gitarrenamp dran zu haben - 
falls so etwas bei dir rumsteht.  Hört man was, geht der 
induktive/magnetische Ansatz.

von HildeK (Gast)


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Einen Ansatz könnte dieser Beitrag liefern:
Beitrag "NICOS – der Negative Impedance Converter - Oszillator"

Jetzt noch eine geeignete (?) Luftspule nehmen und die Frequenzänderung 
detektieren. Ich habe das aber noch nie aufgebaut oder ausgemessen und 
weiß deshalb nicht, ob und wie empfindlich das auf das Material 
reagiert.

Bei 5mm Länge und 1m/s dauert die Einwirkzeit ca. 5ms. Bei ein paar kHz 
Schwingfrequenz sollte die Frequenzänderung feststellbar sein.

von Karl K. (karl2go)


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Matthias S. schrieb:
> Es wäre übrigens ein brauchbarer Vorversuch, die Hülse tatsächlich mal
> über eine E-Gitarre zu ziehen

Hallo? E-Gitarren haben Stahlsaiten. Crimphülsen - gemeint sind 
wahdrscheinlich eh Aderendhülsen - sind üblicherweise verzinntes 
Messing.

Dass die Hülse nicht ferromagnetisch ist wurde doch schon festgestellt.

Da die Hülse aber ziemlich sicher diamagnetisch ist, kann eine Änderung 
der Induktivität über die Schwingfrequenz eines Schwingkreises 
nachgewiesen werden.

HildeK schrieb:
> Einen Ansatz könnte dieser Beitrag liefern:

Das ist im Prinzip das Gleiche wie mit dem LM311.

Eine Möglichkeit wäre auch: Da die Hülse quasi eine Kurzschlusswindung 
bildet, sollte sie in einem Schwingkreis eine starke Dämpfung bewirken 
und damit für einen Stromanstieg einer Oszillatorschaltung sorgen. 
Diesen Stromanstieg könnte man einfach detektieren. Dann muss man gar 
keine Schwingungen zählen.

Also: Meißner-Oszillator 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Mei%C3%9Fner-Schaltung), in die 
Masse-Leitung einen Shuntwiderstand, über diesen einen Transistor und 
dessen Ausgang an den AVR. Den Shunt so einstellen, dass der Transistor 
beim Durchgang der Hülse => höhere Stromaufnahme durchschaltet.

Beitrag #6089258 wurde von einem Moderator gelöscht.
von oszi40 (Gast)


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Üblicherweise verstimmt man eine Spule mit einem Spulenkern. Für mehr 
Induktivität wählt man Ferrite und für weniger Induktivität nimmt man 
z.B. Alu-Kerne. Also Oszillator mit Spule bauen, Frequenz messen und 
Verstimmung messen?

von Frank K. (fchk)


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licht schrieb:

> Ich möchte sicher und mit möglichst wenig Aufwand elektronisch erkennen,
> wann die Hülse durch die Öse läuft (max. 1m/s). Der Lauf der Schnur soll
> nicht behindert werden.

Es gibt Reflexlichtschranken wie diese hier:

https://global.sharp/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/gp2s60_e.pdf

Die Hülse wird das Licht stärker reflektieren als die Schnur. Das 
solltest DU aufwerten können. Die Schnur muss in 0.5mm Abstand mittig 
über den Sensor geführt werden.

fchk

von Andreas B. (bitverdreher)


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Mal kurz gegoogelt:
http://coole-basteleien.de/naeherungssensor

Alternative: Induktiven Näherungssensor kaufen.

von licht (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Mal kurz gegoogelt:
> http://coole-basteleien.de/naeherungssensor

Super! genau sowas hab ich gesucht.

von Karl K. (karl2go)


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licht schrieb:
> Super! genau sowas hab ich gesucht.

Du hast aber schon gesehen, dass er von "massiver Aluscheibe" schreibt?

Der Ansatz ist interessant, aber Du solltest für deine kleine Hülse 
wenigstens eine Luftspule wickeln, durch die die Schnur läuft. 
Berechnung siehe obigen Link.

Die Spule würde ich möglichst flach wickeln, mit Kreuzwicklung und recht 
dickem Draht, oder HF-Litze.

von 1234567890 (Gast)


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> Was schlagt Ihr vor?

Die Öse so klein machen, dass die Crimphülse drinnen steckenbleibt.
Dann die Kraft auf die Öse messen.

von Ringsensor (Gast)


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Würde einen induktiven Ringsensor verwenden.
z.B. von ifm
https://www.ifm.com/at/de/category/010/010_010/010_010_080#!/S/BD/DM/1/D/0/F/0/T/24

Gibts natürlich auch von Balluff, Sick...oder vielleicht auch als NoName 
Artikel auf Ebay.

von Sebastian S. (amateur)


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Mein Gefühl sagt mir: Die Hülse ist möglicherweise aus versilbertem 
Kupfer, wie sie auch als Aderendhülse verwendet wird.

Da tut sich, magnetisch gesehen nichts.

Vielleicht wirst ja Du, mit einer Hülse aus anderem Material, glücklich.

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