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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie baut man einen Berührungssensor?


Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hallo,
ich weiß dass das Thema Berührungssensoren hier schon öfters durchgekaut 
wurde, jedoch sieht es bei mir etwas anders aus. Der Hauptunterschied 
besteht darin, dass der Sensor nicht von einem Menschen Berührt wird, 
sondern von allem Möglichem. Er soll an den Fuß eines Roboters der damit 
wissen soll ob der Fuß auf dem Boden steht oder nicht. Ein einfacher 
Drucksensor reicht da leider nicht, dann der Winkel in dem der Fuß 
aufkommen kann variiert der stark. Also wenn man sich den Sensor als 
Kugel vorstellt könnte die Berührung auf einer Hälfte der Kugel 
stattfinden.
Hat jemand irgend eine Idee wie man das bauen könnte? Elektrisch oder 
auch mechanisch.

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Also mir fällt bei dem Stichpunkt "dass der Sensor nicht von einem 
Menschen Berührt wird, sondern von allem Möglichem" ein kapazitiver 
Berührungssensor ein.

Autor: Der Micha (steinadler)
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Bau doch einen Lichttaster.
Je nach Intensität des reflektierten Lichtes, weißt du, ob der Roboter 
irgendwo steht oder irgendwo bald steht.

Autor: gast (Gast)
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metallkugel mit feder als ein kontakt, metallring an unterseite des 
fußes als 2. kontakt.
wenn die kugel reingedrückt wird wird der kontakt zwischen kugel und 
ring unterbrochen.
so ähnlich wie bei den alten rollkugel-mäusen.

optischer sensor finde ich aber auch am schicksten.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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@masterfx: Geht das auch wenn der auf Beton steht? Ich mein Beton ist ja 
nun nicht unbedingt der perfekte Leiter ;)
Was verwendet man denn da als Kontaktfläche? Einfach nen Bleck oder 
Metallkugel?
PS: Bist du der masterfx ausm coding-board?

@steinadler: Mhh...wäre sicher ne Möglichkeit nur wie mache ich das mit 
einem 180° Winkel? Und ich müsste schon wissen ob er wirklich steht oder 
nur kurz davor ist.

@Gast: Mhh das mit der Kugel ist auch ne gute Idee... nur bekommt man da 
nicht ganz 180° hin oder habe ich deine Konstruktion nicht ganz 
verstanden?

Autor: Timmo H. (masterfx)
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>@masterfx: Geht das auch wenn der auf Beton steht? Ich mein Beton ist ja
>nun nicht unbedingt der perfekte Leiter ;)
Das ist ja gerade das Prinzip eines kapazitiven Berührungssensors. Der 
Sensor "löst aus" wenn man die Kapazität verändert (das Dielektrikum 
bzw. das ε_r wird geänder).

>PS: Bist du der masterfx ausm coding-board?
Mag sein, ich bin in vielen Foren :-)

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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>Das ist ja gerade das Prinzip eines kapazitiven Berührungssensors. Der
>Sensor "löst aus" wenn man die Kapazität verändert (das Dielektrikum
>bzw. das ε_r wird geänder).
Und das geht auch mit Beton/Plastik?

Autor: Andreas Knauser (Gast)
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Nein. Das geht nicht mit Plastik oder Holz.

Es muss leitfähiges Material sein.

Autor: Timmo H. (masterfx)
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>Das geht nicht mit Plastik oder Holz.
>Es muss leitfähiges Material sein.
Das stimmt nicht, das wäre der Fall bei einem induktiven 
Berührungssensor. Kapazitive sind z.B. auch bei Ampeln eingebaut (bitte 
berühren)
Jedoch sollte sich zu guten Detektion der ε_r möglichst stark von dem 
der Luft abweichen

Zitat von hier: http://www.as-workshop.de/grundlag/snstypen.htm

Kapazitive Sensoren
Die Kapazität eines Kondensatorsystems wird vergrößert durch 
Parallelschalten weiterer Kondensatoren. Der menschliche Körper bildet 
einen solchen Kondensator gegenüber dem Fußboden. Kapazitive 
Berührungssensoren wirken also durch Kapazitätsvergrößerung eines durch 
die Installation gebildeten Kondensators bei Annäherung.
Als Variante wird häufig auch die Änderung der Kapazität bei Veränderung 
des Dielektrikums ausgenutzt: dies ist der Fall, wenn nichtmetallische 
Materialien wie Holz, Pappe, Plastik, Wasser zwischen die Platten eines 
Kondensators gebracht werden. Dies wird industriell z.B. zum Zählen von 
Kartons auf Fließbändern oder als Füllstandsdetektor in Tanks 
eingesetzt.

Autor: Carsten (Gast)
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Ultraschall?

Mein Auto macht das so wenn ich rückwärs fahre.
Das klappt in einem erstaunlich großem Raumwinkel mit
4 Sensoren.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Ultraschall geht denke ich nicht, da die Bauteile etwas groß werden...
@masterfx: Du sagst dass diese Teile auch bei Ampeln eingesetzt werden, 
ich kenne die glaube ich und ich hasse sie, denn das sine die Ampeln, 
die man mit Handschuhen nicht drücken kann oder?

Autor: Timmo H. (masterfx)
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>Ultraschall geht denke ich nicht, da die Bauteile etwas groß werden...
Ultraschallsensoren sind schon ziemlich klein und dazu noch günstig. 
Wäre durchaus ein versuch wert. Kapazitive Sensoren sind erheblich 
größer, zumindest die, die ich kenne.

>Du sagst dass diese Teile auch bei Ampeln eingesetzt werden,
>ich kenne die glaube ich und ich hasse sie, denn das sine die Ampeln,
>die man mit Handschuhen nicht drücken kann oder?
Richtig, stimmt die hauen nicht immer hin. Aber damals in meiner 
Ausbildung haben wir diese Sensoren gehabt und damit ein wenig 
rumgespielt. Die waren um einiges empfindlicher als die an den Ampeln. 
Bei den Ampeln ist es wahrscheinlich auch extra so gemacht, damit sich 
nicht jemand ein Scherz mit Klebeband usw. erlaubt.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Mhh ok, wo gibts denn kleine US-Sensoren? Ich kenne nur diese mit einem 
oder zwei so großen Sender/Empfängern, die sicher nen Durchmesser von 
1,5-2cm haben.

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Ich kenne jetzt nur die von Reichelt (UST-40T (Sender) und UST-40R 
(Empfänger)). Durchmesser 16mm, Höhe 12mm. Gibt bestimmt auch kleinere, 
dann aber mit Sicherheit erheblich teurer.

Autor: i5021 (Gast)
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Mikrotaster?

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Welchen Mikrotaster kann man denn auch von der Seite drücken?

Autor: Carsten (Gast)
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@ i5021

mit Mikrotastern wird es wahrscheinlich größer,
da man die nicht aus einem so großen Winkel betätigen kann.

Ich denke das man mit 3 US gut eine Halbkugel abdecken kann.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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US?

Autor: Physiker (Gast)
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US .. wurde nicht von mir geprägt (siehe weiter oben) = Ultraschall

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Ok, inzwischen kann ich etwas mehr verraten, da ich weiter bin, habe 
inzwischen ein grobes Design. Es soll ein Hexapod werden, hier gibts 
Bilder vom ersten virtuellem Bein.
Da ist nicht viel Platz...

Autor: Carsten (Gast)
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AutoCAD Mechanical Desktop (3D) (sowas hat keiner von uns legal zu 
hause)

... jetzt braucht ER Tips (kostenlose), wie es in seiner Firma
    weiter geht.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Öhhh joa, ist aber legal...
Ich arbeite in einer BBS in der EDV-Gruppe. Der Leiter bekommt 
tonnenweise solcher Lizenzen und braucht die nicht, also gehen die an 
uns weiter.

Autor: Daniel (Gast)
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>AutoCAD Mechanical Desktop (3D) (sowas hat keiner von uns legal zu
>hause)

sieht aber eher nach Autodesk Inventor Professional 2008 aus... und den 
gibts (zumindest als Version für Lehrzwecke) ohne Probleme legal....

Autor: Daniel (Gast)
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noch ne Frage: hast du die Servos selber konstruiert oder gibts das 
CAD-Modell  irgendwo zum runterladen?

MfG Daniel

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Ähhh das sind originale Modelle, aber selber modelliert.
HS-81 und HS-442 von Futuba glaube ich.
Der Arm ist auch komplett berechnet, wenn er komplett ausgestreckt ist 
kann er etwa 120-150g heben (das Gewicht der Servos schon abgezogen!) 
und das pro Bein!

Autor: Guido Körber (Gast)
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HALIOS von Mechaless/Elmos wäre auch eine Option. Arbeitet mit Reflexion 
von IR Licht und hat eine Kompensation gegen Umgebungslicht die selbst 
im hellen Sonnenschein eine zuverlässige Funktion gewährleistet.

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