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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Metallbanderkennung Sensorleiste


Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Hallo Leute,

ich habe mich für eine recht umfangreiche Bachelorarbeit entschieden in 
der es darum geht eine Sensorleiste für ein Metallband, das in den Boden 
eingelassen ist, zu entwerfen, optimieren und idealerweise auch noch für 
die "Massenproduktion" vorzubereiten.
Diese Leiste wird dann an einen fahrenden Roboter gebabbt und der soll 
dann idealerweise nicht mehr von der Spur (dem Metallband) abkommen.
Ich dachte ich schildere mal meine Idee, bin aber eigentlich für alles 
offen.
Ich benutze als Sensoren 5 Spulen, die wie ein > angeordnet sind und 
einen recht kleinen Durchmesser haben. Alle Spulen bekommen einen 10kHz 
Schwingkreis und werden von einem AVR mit den echten 10kHz verglichen. 
Je größer der Unterschied, desto mehr Metall ist vorhanden. Über die 5 
Werte wird die exakte Position des Metallbandes interpoliert und nach 
oben weiter gegeben. Wie der Roboter jetzt seine Position ändert ist 
nicht mehr mein Bier.
Die Idee mit den kleinen Spulen kommt daher, dass ich eine Beeinflussung 
der Spulen untereinander möglichst ausschließen will und eine große 
"Streuung" des Feldes erreichen möchte. Dadurch soll es möglich sein 
Bierdeckel, die von den Bauarbeitern im Estrich vergraben sind 
frühzeitig zu erkennen und dann rausrechnen zu können. Weitere Probleme 
kommen von sogenannten Dehnungsfugen, die ebenfalls aus Metall sind, 
allerdings orthogonal zu der Metallleiste. Diese sollen durch die 
zweidimensionale Anordnung > erkannt werden. Auch hier ist wieder die 
Idee die herannahende Störung frühzeitig zu detektieren und bei der 
nächsten Messung rausrechnen.
Mit der Frequenz bin ich mir noch nicht sicher. Diese habe ich von den 
Schatzsuchern kopiert, weiß aber nicht ob vielleicht eine niedrigere 
Frequenz besser geeignet wäre, da ich ja nicht 2 Meter in die Tiefe 
schauen will, sonst macht der Stahlbeton Probleme.
Eine weitere Frage wäre wie ich die Spulen am Besten abschirme, 
schließlich ist der Roboter auch aus Metall und die Platine soll sowas 
ja auch haben. Gibt es da vielleicht geschickte Methoden die Platine zu 
wickeln, dass sie das Feld hauptsächlich nach unten abstrahlt? Klar kann 
ich die Sensoren auch eichen, aber je weniger Metall rundherum 
detektiert wird, desto sensibler kann ich messen.
Ich freue mich auf Antworten und kreative Vorschläge
Kai

PS: Ich erwarte hier nicht, dass irgendwer meine Arbeit macht. Es geht 
lediglich um ein Brainstorming, da die gesamte Entwicklung bis zum 
Prototyp den Umfang einer Bachelorarbeit eigentlich sprengt und ich es 
mir ersparen will unnötige Aufbauten zu versuchen, die nicht zum Ziel 
führen

edit: verschoben ins Analogforum, macht irgendwie mehr Sinn (kann ich 
anscheinend nicht selbst tun... wenn ein Mod so freundlich wäre)

Autor: Fritz (Gast)
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Hallo Kai

Möglichst kleine Spulen geht auf Kosten des max. Abstandes Spule / 
Metallband.
Ich würde Ferrit- Halbschalenkerne verwenden für die Spulen, wie sie bei 
indukt. Näherungsschaltern verwendet werden. Damit richtest Du das Feld 
1. in die gewünschte Richtung (Boden) und 2. schirmst Du die Spulen 
gegen Nachbarspulen ab. Als Richtwert (Detektionsabstand) für den 
Abstand Spule/ Boden / Metallband kannst Du für diese Kerne ungefähr den 
Schalenkerndurchmesser nehmen.
Bierdeckel (Pappe) beeinflussen Dein System übrigen NICHT !

Gruß

Fritz

Autor: Dieter Werner (dds5)
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>> Dadurch soll es möglich sein Bierdeckel, die von den Bauarbeitern im
>> Estrich vergraben sind ..

> ... Bierdeckel (Pappe) beeinflussen Dein System übrigen NICHT !

Falscher Begriff - hier sind wohl Kronenkorken gemeint.

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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Natürlich meinte ich Kronkorken, es war schon spät, aber welcher 
Bauarbeiter benutzt schon Bierdeckel?
@Fritz: das mit den Halbschalenkernen ist eine gute Idee, fällt aber 
denke ich wegen Dimensionsproblemen raus. Ich habe für die Leiste eine 
Vorgabe wie breit sie sein darf und wenn ich mehrere Spulen einsetzen 
will, wird die Leiste einfach zu groß. Das Metallband ist schließlich im 
Estrich drin. Ich brauche also eine Detektionstiefe von etwa 5cm
kai

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