www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik metallbeschichtete Kugel induktiv detektieren


Autor: Tavaritsch (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich will mir einen bestimmten eigenen Näherungssensor für eine 
preparierte Kugel bauen.
Eine metallbeschichtete (oder geeignet preparierte) Kugel soll durch 
10mm starkes Holz hindurch von einer fest angebrachten 
Induktionsschleife auf einer Platte (5 bis 20mm x 200mm) induktiv/ oder 
einem Metallpad der gleichen Größe kapazitiv detektiert werden, z.B. für 
ein  Flipperspiel.
Sobald die Kugel irgendwo von 0 bis 200mm über die Schleife/das Pad 
darüberfährt, soll das detektiert werden.
Zur Auswertung habe ich einen Mikrontroller von Atmel mit AD-Wandler und 
analogen Komparator onboard am Start.

Getestet habe ich bereits die kapazitive Detektierung per 
Alufolien-Pad-> Problem: die Kugel, beschichtet mit Alufolie,  hat 
keinen Erdkontakt, hat somit so gut wie keine Kapazitätsänderung -> 
somit keine Frequenzänderung.

Getestet habe ich bereits die induktive Detektierung mit einer 
Drahtschleife in den o.g. Abmaßen und bis zu 50 Windungen (10uH)-> 
Problem: die Kugel hat kaum einen Impakt auf die Resosnanzfrequenz und 
somit auf die gleichgerichtete Spannung (siehe Schaltplan im Anhang).

Getestet habe ich außerdem  die induktive Detektierung mit einer 
Drahtschleife in den o.g. Abmaßen und bis zu 50 Windungen (10uH) und 
einer LC-Schwingkreispreparierung (integrierte Leiterplatte) der Kugel 
(f=Oszillatorfrequenz, siehe Schaltplan im Anhang mit Kollpitz-Oszi)-> 
Problem: die Kugel kann auch mal so über die Detektorspule rollen, dass 
eine Schlechte Kopplung zwischen der LC-SchwingkreisLeiterplattenspule 
und der Detektorspule ensteht. Somit wieder nix zu messen für den yC.

Nun bin ich ratlos :-(
Was mach ich falsch?
Jemand ne bessere Idee?
Bitte um Denkanstöße!
Kann doch nicht so schwer sein, oder?
Man kann doch auch an ziemlich vielen Dingen noch drehen...
Danke für Antworten im Voraus.

Autor: Andreas R. (rebirama)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
hab mal ne skizze gemacht, wie ich mir denke dass es funktionieren 
könnte.

Rollt die Kugel über die beiden Leiter, so erhöht sich die Kapazität 
zwischen den beiden Leitern, da die leitfähige Kugel einen Teil des 
Abstandes überbrückt

viel Spass beim basteln, und schreib wenns funktioniert ! :)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Rollt die Kugel über die beiden Leiter, so erhöht sich die Kapazität
> zwischen den beiden Leitern, da die leitfähige Kugel einen Teil des
> Abstandes überbrückt
Das wäre ein annähernd punktförmiger Kondensator. Die Kapazität möchte 
ich mal sehen...

Einfacher wäre mit zwei Leitern eine Widerstandsmessung: 0 Ohm = Kugel


> Kollpitz-Oszi
Jetzt aber echt...   :-o
Herr Colpitts dreht sich da im Grab um.
Und nein: das hat mit kein Deutsch können nichts zu tun.

> (oder geeignet preparierte) Kugel
Mach einen Magnet rein und nimm einen Hall-Sensor oder einen 
Reed-Kontakt.

Autor: Andreas K. (derandi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Statt Drähte könnte man ja auch ein Stück Streifenrasterplatine 
verwenden, immer ein Streifen abwechselnd zum anderen.
Mit drauf noch ein Trimmkondensator zum Einstellen, fertig.
Die Kapazitätsänderung könnte man gut mit einem Schwingkreis 
detektieren.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schwingkreis mit spitz ausgelegter PLL (Regelspannung zeigt dann die 
Änderung an). Kondensator besteht aus zwei Pads, wo die Kuller 
zwischendurch kullern kann (und somit eine ΔC bewirkt). Durch die spitz 
ausgelegte PLL musste aber vermutlich ein bißchen in die 
Temperaturstabilität investieren.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schwingkreis schnell wobbeln.
Amplitude gleichrichten und mit sich selbst (dem alten Wobbeldurchlauf) 
korrelieren. (alten Durchlauf speichern, Phase 180° drehen und 
addieren?)
Kugel drüberschicken. Über die Änderung der Güte wird man sicher 
irgentwas messen können.
Nur so 'ne Idee. Wird in der Industrie jedenfalls so gemacht.
Kann den Aufwand aber nicht abschätzen.

Gruß
Axelr.

edit: Du änderst nicht die Frequenz des Schwingkreises, sondern 
bedämpfts ihn

bedämpfts?(sieht komisch aus)

Autor: grubsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
bedämpfst

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yep ;-)

Autor: space (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

vor etlichen Jahren gab es in der Elrad eine Anleitung für einen
kapazitiven und einen induktiven Näherungsschalter. In diesen
Anleitungen wurde auch beschrieben, dass die Frequenzänderung
bei Annäherung nur sehr gering ist. Dem Problem begegnete man
damals mit Runtermischen, einem Überlagern mit einer Festfrequenz.
Anschliessend wurden die unerwünschten Frequenzanteile ausgefiltert
und eine PLL detektierte die Frequenzänderung.
Vielleicht hilft's
Stefan

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jo, das kann man sogar mit zwei einfachen Radios im MW/KW-Bereich 
simulieren. Eins wird auf Empfang über 1MHz (oder irgendwo im KW 
Bereich) eingestellt, das andere genau um die ZF niedriger 
(üblicherweise 455kHz). Wenn die Oszillatoren der Radios nicht zu gut 
geschirmt sind, und der Sender im ersten Radio nicht zu stark ankommt, 
hörste ein schönes Pfeifen/Brummen (je nach Grad der Abweichung), was 
die Differenz aus beiden f's (empfangs-f des einen, Oszi-f des anderen 
Radios) ist (Überlagerung). Dann brauchste nur noch am Radio vorbei 
gehen, um die dadurch bewirkte Frequenzänderung zu hören, wenn einer der 
Oszis kapazitiv gut von ausen empfänglich ist.

Autor: Tavaritsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

Danke für die tollen Antworten.

@ Andreas R. (Idee mit der Kapazitätsänderung zweirer Leiterbahnen)
Also ich habe an einem Mini-VNA (Mini Vektorieller Netzwerkanalysator) 
etwas ähnliches bereits getestet. Und zwar habe ich zwei Pads aus 
Alufolie gebastelt und eine mit Alufolie beschichtete Kugel 
drüberfliegen lassen (drübergehalten). Die Kapazitätsänderung war leider 
kaum merklich. Eine Transmissionsmessung hatte kaum Veränderungen. :-(

@ Lothar Miller (Widerstandsmessung)

Prinzipiell möglich aber:
1) Wenn die Kugel rollt, liegt sie punktförmig auf. Die Leiterpahnen 
oder Pads müssen sehr nahe beieinanderliegen.
2) Schnell geschossene Kugeln fliegen drüber und haben keinen Kontakt. 
Sie werden nicht erkannt -> leider zu unzuverlässig!

> Kollpitz-Oszi
>Jetzt aber echt...   :-o
>Herr Colpitts dreht sich da im Grab um.
>Und nein: das hat mit kein Deutsch können nichts zu tun.

Wieso? Verstehe nicht? Bitte erklären!

@ Andreas Klepmeir; Jens G.
-> ich befürchte das gleiche, siehe oben Antwort zu Vorschlag Andreas R.

@  Axel Rühl
Gute Idee, aber hoher Aufwand, muss erst ICs dafür suchen und 
beschalten.


@ space
Ja, das ist das Prinzip eines Metallsuchgerätes. Da ich aber 
HF-Analogschalttechnisch höchstens Durchschnitt bin, auch etwas 
schwierig.


Ich habe aber noch eine andere Idee (ihr habt mich drauf gebracht, 
danke!):

Ich lasse zwei Drahtschleifen (je 4-10 Win) ineinandergreifen. Auf einer 
koppele ich ein Signal ein und schaue, was auf der anderen Seite 
ankommt. Das ganze schaue ich mir mit meinem Mini-VNC-an. Eine 
Alufolien-beschichtete Kugel solle doch etwas an der Signalübertragung 
von Spule 1 zu Spule 2 ändern. Ich poste mal, was ich gemessen habe.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
das kannst Du auch mit einer Spule/Schwingkreis machen. Kurze Impulse 
drauf und in den Pausen das "nachleuchten" ansehen. Das Spektrum sollte 
sich ändern.

Das wäre dann das Prinzip von den teureren Metallsuchgeräten, welche 
Gold von Schrott unterscheiden können. ;-)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>> Kollpitz-Oszi
>> Jetzt aber echt...   :-o
>> Herr Colpitts dreht sich da im Grab um.
>> Und nein: das hat mit kein Deutsch können nichts zu tun.
> Wieso? Verstehe nicht? Bitte erklären!
Colpitts ist der Herr, der den Colpitts-Oszillator das erste Mal 
gebastelt und dokumentiert hat. Kollpitz ist demnach schlicht falsch.
Die Standardantworten, wenn man jemand auf eine falsche Schreibweise 
hinweist, sind dann entweder Eile (hatte keine Zeit zum Korrekturlesen) 
oder ein Migrationshintergrund (bin gerade noch am Lernen). Technische 
Begriffe und insbesondere Namen sind aber ganz einfach feststehend und 
deshalb sollte deren Schreibweise vor der (falschen) Verwendung noch 
einmal verifiziert werden. So hatte ich das gemeint ;-)

> Ich habe aber noch eine andere Idee...
Ich auch: warum nicht optisch abtasten?
Eine entsprechend beschichtete Kugel sollte doch recht gut reflektieren. 
Du könntest die sogar mit einer Farbe beschichten, die z.B. im UV 
Spektrum wirkt.

> Das wäre dann das Prinzip von den teureren Metallsuchgeräten, welche
> Gold von Schrott unterscheiden können. ;-)
Es geht offenbar um eine sehr dünne Beschichtung mit geringer Masse. 
Hier haben auch hochwertige Metalldetektoren Probleme. Mit einer 
metallisierten Kugel wirst du den induktiven Teil eines Schwingkreises 
(Spule) nicht ausreichend beeinflussen können.

Autor: Tavaritsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Lothar Miller

Kollpitz -> Collpitz - ok, jetzt verstehe ich.

Optische Abtastung: geht nicht! Soll doch durch eine 10mm dicke 
Holzplatte durch detektiert werden können.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Kollpitz -> Collpitz - ok, jetzt verstehe ich.
Ok, ich gebs auf :-/
http://de.wikipedia.org/wiki/Colpitts

> Optische Abtastung: geht nicht! Soll doch durch eine 10mm dicke
> Holzplatte durch detektiert werden können.
Röntgen?

Oder evtl. eine Art RFID: ein Sender hinter der Holzplatte, der einen in 
die Kugel eingebauten Last-Schwingkreis erkennt.

Oder gleich andersrum: Bau in die Kugel einen (schwachen) Sender ein, 
und empfange dessen Signal hinter der Holzwand.

Autor: Tavaritsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jahaa, gute Idee mit dem Lastschwingkreis.
Habe ich getestet und funzt ganz gut: aber: es kann passieren, dass die 
Kopplung nicht dolle iss in manchen Situationen. Mann muss wohl die 
Windungen des Lastschwingkreis in der Kugel nicht nur in einer Ebene 
verteilen, sondern dreidimensional oder so..

Autor: Tavaritsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe auch den Meißner Oszillator getestet:
http://www.spicelab.de/meissner.htm

Ich dachte,  vielleicht könnte ich den induktiven Rückkoppelpfad mit der 
preparierten Kugel irgendwie beeinflussen...
Doch das Problem ist, dass eine Mitkopplung nur bei einem Koppelfaktor 
von >0,8 zu einer Schwingung des Oszillators führt. Somit konnte ich die 
Idee, zwei Induktionsschleifen im induktiven Rückkoppelpfad dicht 
nebeneinander zulegen, um die Kopplung beider Schleifen mit der Kugel zu 
stören, vergessen.
Die Koppelschleifen müssen quasi aufeinanderliegen, -> doof. Eine Kugel 
hat da kaum noch messbaren Einfluss drauf, auch nicht , wenn ich einen 
Schwingkreis in die Kugel in Resonanz zum Oszi baue, -> schade.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.