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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IR-Lichtschranke


Autor: edgar p (Gast)
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Hallo,

ich benuetze eine IR Pin Diode BPW34 mit einer ''sensitive area''
von etwa 3x3 mm; ..verstaerke das signal mit OPV LM358 etwa 100 mal und
bekomme am Ausgang ein digitales Signal.
Die IR Sendediode hat einen Durchmesser von 5 mm.
Abstand zwischen Sende- und Empfangsdiode 50 mm.

Nun mein Problem: Durch ein vertikales Rohr mit 12 mm Durchmesser
fallen kleine max 3mm Kugeln.Diese sollen auf ihrem Flug durch das Rohr
erkannt werden...und zwar mit der Lichtschranke,die ich oben beschrieben
habe.---nicht alle Kugeln loesen einen Impuls aus weil sie am Strahl
vorbeifliegen, ist ja klar----

Habe kurz versucht die BPW34 parallel oder in Reihe zu schalten um den
12 mm Bereich zu decken.... aber mit bescheidenem Erfolg.

Welche einfache Moeglichkeit habe ich um alle Kugeln zu erfassen? Mit
einer Optik? Beshreibung?

Gruss
Edgar

Autor: Michael (Gast)
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Benutze ein Rohr mit max. 3,5 mm Innendurchmesser und lass die Kugeln
durch eine Gabellichtschranke fallen (z. B. CNY 37 oder TCST2000).
Beschalte die Lichtschranke wie folgt: Lass durch die Diode einen Strom
von ~20mA fileßen, schalte den Emitter auf Masse, den Kollektor über
10kOhm auf Plus und nimm dein Nutzsignal am Kollektor ab. So sollte es
funktionieren.
Michael

Autor: Frank Simon (Gast)
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Hallo,
1. Sende- und Empfangsdiode möglichst punktförmig wählen
2. Strahlaufweitung: Linse mit Durchmesser >=12mm, Brennweite einige cm
(typische Lupe), Sendediode möglichst genau im Brennpunkt und auf der
Symmetrieachse der Linse montieren. Diese Anordnung erzeugt dann
idealerweise paralleles Licht, das  ist nötig, damit der Schatten der
Kugeln scharf ist.
3. Schlitzblende vor oder hinter der Fallstrecke; dient dazu, nahe
beieinander fallende Kugeln zu trennen. Schlitzbreite müsste unkritisch
sein.
3. Aufbau vor der Empfangsdiode genauso. Dadurch wird nur paralleles
Licht eingesammelt, wird der Störabstand vergrößert.
4. Du bekommst kein dig. Signal mehr, deshalb muss du das
Ausgangssignal differenzieren. Würde ich nach altmodischer Art mit
einem Kondensator machen.
Viel Erfolg!
(Wirst wahrscheinlich heute abend vorm Einschlafen Kügelchen zählen...)

Autor: edgar p (Gast)
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Hey Michael und Frank,

das geht ja wie der Blitz! danke!!!

Da die Kugeln nicht alle 3mm im Durchmesser haben und 24Stunden Pro Tag
'fliegen' ist die Loesung mit einem 3.5mm Roehrchen nicht moeglich.
Elektrisch /elektronisch habe ich kein Problem)

Frank,
Dein Vorschlag ermoeglicht sehr wahrscheinlich mein Vorhaben und Deinen
Wunsch heute vorm Einschlafen Kuegelchen zu zaehlen...
Schlitzblende werde ich testen , puktfoermige Quelle und
Empfaengerdiode werde ich suchen.(ich wollte grossflaechig
empfangen..)
Kapazitive Kopplung ist registriert (hatte ich auch schon getestet)

Frage: wie gross ist der Einfluss von leichten Staubablagen (24Std
Betrieb ?)

Edgar

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

also nen OP-Amp brauchst du da nicht ich verstärke das immer mit einem
BC107 oder 109 oder was halt sonst noch rumfliegt.

Ich würde ne möglichst keine Empfangsfläche der Photodiode empfehen
also ne Blende davorsetzten die dann auf jedenfall von den Kugeln
unterbrochen wird. Kannst ja einfach eine dunkle Plastikscheibe
davorsetzten und dort nur ein Loch von z.b. 1mm oder wie der Vorredner
schon gesagt hat nen Schlitz machen.

Autor: andi (Gast)
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Nur so als Idee:
Du könntest auch versuchen das ganze über Reflektion zu erfassen,
ausser bei sehr dunklen Kugeln.

gruss Andi

Autor: edgar p (Gast)
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Vielen Dank Thomas und Andi,

habe gerade zwei praechtige Linsen (25 mm Durchmesser/Brennweite 40 mm)
gekauft.Damit spiele ich jetzt ''wie der kleine Optiker''

gegen Abend zaehle ich Kuegelchen.

stimmt natuerlich, mit einem Schalttransistor koennte man's auch
machen.

Ciao
Edgar

Autor: Frank Simon (Gast)
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Hallo Edgar,
zu Deiner Frage: wie gross ist der Einfluss von leichten Staubablagen
(24Std Betrieb ?)
Beim Aufbau mit parallelem Licht hast Du rein optisch den Vorteil, dass
alles Streulicht ja einen anderen Winkel zur optischen Achse hat. Es
wird also irgendwohin fokussiert, aber nicht in Deinen Sensor. (Auch
deshalb ist die kleine Sensorfläche gut.) Der Einfluss von Staubablagen
vermindert also nur die Lichtmenge und nicht die Qualität der
Information.
Zur Frage Transistor/Opamp:
Ich hab auch immer lieber einen Opamp genommen, Tietze/Schenk
empfiehlt, ihn als Strom/Spannungswandler zu beschalten. Begründung:
Dann liegt über der Diode die konstante Spannung von 0V, die
Sperrschichtkapazität muss nicht umgeladen werden und man hat somit
maximale Bandbreite.
Kann natürlich sein, dass Du hier gar nicht so viel Bandbreite
brauchst.
Weiterhin: Frohes Zählen
wünscht Frank

Autor: edgar p (Gast)
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Frank,
Hallo mit Deinen Antworten kann
das froehliche Zaehlen nicht ausbleiben !
Vielen Dank nochmals.

 Edgar

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

also wenn man keine STrahlmittelkugeln in einer Druckluftanlage zählen
wil richt ein Transistor vollkommen aus.  Wie hoch ist den die
"Bandbreite" der Kugeln die Fotodioden arbeiten eh alle im nSek
Bereich und wenn die Basis ausreichend überstuert wird schaltet der BC
auch verdammt schnell.

Autor: Frank Simon (Gast)
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Ach ja, mir ist noch was eingefallen (ist nämlich schon etwas her):
Auf der Empfängerseite ist die mechanische Ausrichtung des Fokus auf
den Empfänger auf Dauer zu schwierig (zu nervig) gewesen. Anfangs haben
wir den Fokus noch mit einem alten israelischen IR-Nachtsichtgerät
ausgerichtet (war eine Kleinserie: Finden von Löchern in der Alufolie
für die leckere Milka). Später haben wir dann doch die BPW34 genommen.
Die fängt dann zwar mehr Streulicht ein, aber was solls.
Good luck
Frank Simon

Autor: edgar p (Gast)
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Prima!,Frank,

Deine Erfahrungen decken sich mit dem was ich gerade hier sehe.
Zum groben einrichten habe ich eine weisse LED und sehe somit das
auftreffen auf dem BPW34,der weiterhin in seiner Schaltung wartet bis
der silikonkleber etwas fester wird. die gleiche Schaltung kann auch
ueber Mikrophon die Kuegelchen ''hoeren'' wenn sie einzeln
vorbeirasseln....
Habe Deine web-site angeschaut...interessant.

CIAO
Edgar

Autor: edgar p (Gast)
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FRANK

Frohes Zählen ?....EINGETRETEN !

Die mechanischen Anforderungen sind allerdings hoeher als erwartet.
Wie klein darf/sollte der Spalt sein? soll der Spalt an beiden Linsen
sein? Werde wohl einen Alublock fraesen lassen fuer gute Stabilitaet.

....vor dem Einschlafen ...
Danke
Edgar

Autor: Frank Simon (Gast)
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Hallo,
die Breite der Schlitzblende ist unkritisch. Sie soll kleiner sein als
der kleinste Kugeldurchmesser, damit auch kleine Kugeln viel Kontrast
im Signal schaffen. Nach unten nimmt sie dir natürlich immer mehr
Signal, bringt aber kaum mehr Kontrast.
Ich würde nur 1 Blende einbauen, und zwar vor der Empfängerlinse. Es
ist sinnvoll, sie zu schwärzen oder so zu formen, dass möglichst wenig
Streulicht auf Umwegen zur Empfangsdiode gelangen kann.
Zwei Rasierklingen haben sich bewährt: leicht aufzubauen, leicht
nachzujustieren...
Viel Erfolg weiterhin
Frank

Autor: edgar p (Gast)
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Hallo Frank,

gerade ist das ganze Spiel am Laufen: der Oszi blinzelt jedesmal wenn
eine kugel vorbeihuscht und das ist gut so !
Die einzige Blende steht hinter der sendeseitigen Linse .
Stoerung durch Fremdlichtkonnte ich noch nicht feststellen...
es gibt ja auch einen BPW34AF? mit speziellem Filter.

Das Ganze ist allerdigs etwas gross geworden ...130 mm zwischen Quelle
und Empfaenger....laesst sich noch etwas reduzieren....ist
ja alles mit Kupferkaschierten Platten aufgebaut..alles andere als
Stabilitaet.

Das Ganze funktioniert nur mit der von Dir empfohlenen Schlitzblende.
'Complimenti e grazie' sagt man hier im sonnigen Sueden!
Ciao
Edgar

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

mich würde mal ein Bild von diesem ganzen Zeig interessieren, Also
Linse, Schlitzblende, der Empfangsdiode usw?

Autor: Frank Simon (Gast)
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<freu, freu>
Ciao
Frank

Autor: edgar p (Gast)
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Thomas,

habe hier gerade keine Moeglichkeit ein Photo zu schiessen.
Versuche zu beschreiben:im Brennpunkt der 'Senderlinse'ist eine
IR Diode (5mm) montiert(haengt z Zt in der Luft).Das IR Licht
tritt parallel aus der Linse,wobei nur ein horizontales 'Band'
durch die Blende darf.(27x1.8 mm Schlitz in einem stueck Karton!)
diese parallele Strahlung durchquert mein Foerderrohr (10x10mm)
Jedes Teilchen muss also zwangsweise die Strahlung unterbrechen.
danach sorgt eine zweite Linse dafuer,dass die BPW34 im Brennpunkt
die Unterbrechung(oder nicht) des Lichtsstrahles auslesen kann.
Ganz simpel  aber nur mit Frank's Anleitung ''GUT''
Alles gesehen? Linse 25mm Durchmesser...Brennweite etwa 40mm

Edgar

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

also wozu ist diese Linse da? Um den IR-Strahl "anzuspitzen" oder
welchen Zweck erfüllt die Linse?
Könntest doch einfach 2 Röhrchen nehmen mit einem Durchmesser von 3mm
und dort eine 3mm IR-LED und eine 3mm Photodioden reinbauen. Das
Röhrchen kannste ja vorne auch etwas abkleben.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

hier mal ein Bild wie ichs meine.

Autor: edgar p (Gast)
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Thomas ,


ohne Linse habe ich 3x3mm sensible 'flaeche'

die Linsen ermoeglichen zB. 20x3 mm !!! mit nur einer BPW34.

Deine Zeichnung zeigt einen minimalen Kanal....meiner ist bis zu 12x12
mm ....ich braeuchte also drei BPW34 um die 12 mm abzudecken.
Jetzt duerfte alles klar sein.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

achso deswegen. as ist eigentlich der Einsatzzweck für sowas, also in
welcher Gerätschäft interessierts dich wieviel Kugeln da vorbeikommen?

Autor: edgar p (Gast)
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