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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zeitmessung mit zweier Lichtschranken


Autor: Gerd Bruckner (Gast)
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Hallo Leute,

hier ist ein absoluter Anfänger in Sachen Elektronik. Deshalb verzeiht 
mir einige Naivitäten.

Es geht in meinem Projekt u.a. um eine Messung einer Zeit. Das möchte 
ich gerne mithilfe von zweier Lichtschranken machen. Wenn also der 
Gegenstand den interrupt auslöst, soll ein Timer losgehen und dann 
stoppen, wenn die zweite Lichtschranke ausgelöst wird.
Das Ergebnis (Zeit) soll mir dann angezeigt werden. Schnickschnack 
brauche ich nicht, und günstig sollte es auch (aber nicht zwingend) 
sein.

Meine Anforderungen an das Gerät sind: Zeitmessung in Millisekunden (so 
genau wie möglich, +- 1 ms wenn es geht), Zeitintervall ist unter einer 
Sekunde, d.h. eine 3 Stellen Anzeige sollte reichen. Der Gegenstand an 
sich ist ziemlich flach; Zumindest für eine der Schranken kann ich die 
Gabellichtschranke TCYS5201 von Pollin verwenden. Wenn es geht, sollte 
die erste Lichtschranke "ausbaubar" sein, sodass ich noch etwas anderes 
(statt der zweiten Lichtschranke) nach dem Triggern auslösen kann.

Kann man ohne viel Mühe so etwas basteln? Oder ratet Ihr eher zu einem 
Bausatz?

Vielen Dank schon einmal für Eure Antworten!

Gerd

Autor: Andreas K. (derandi)
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Wenn du einen Mikrocontroller verwendest ist das Vorhaben eigentlich 
ziemlich einfach. Zeitmessen hast du ja schon im prinzip erkannt, 
Millisekunden lassen sich noch gut messen und wie man Werte anzeigt 
wurde hier und anderswo schon auf unzählige art und weise gelöst, 
7-segment-anzeigen würden sich anbieten.

Ansonsten wäre es noch praktisch zu wissen wie lange die Messtrecke ist, 
je kürzer desto mehr stören Toleranzen und Schaltverzögerung der 
Lichtschranke.

Perfektes Projekt für den Einstieg, was ganz ähnliches hatte ich mal 
gebaut um die Geschwindigkeit von Autos zu messen.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Gerd Bruckner schrieb:

> Kann man ohne viel Mühe so etwas basteln? Oder ratet Ihr eher zu einem
> Bausatz?

Kann man, mit einem Budget zwischen 10 und 50€ für die µC-Hardware bist 
du dabei. An Zeit bräuchte ich als "absoluter Anfänger in Sachen 
Elektronik" ca. einen Monat bei regelmäßiger Abendbastelei und genug 
Lernwillen.

Um das ganze zu beschleunigen, kannst du

# die Darstellung auf der "3 Stellen Anzeige" zurückstellen und 
stattdessen die Zeiten per RS232 auf einen PC übertragen. Das ermöglicht 
auch weitere Statusmeldungen/Debugmeldungen im Programmablauf anzuzeigen 
und so die Entwicklung zu beschleunigen.

# ein fertiges Entwicklungsboard kaufen und daran die Sensoren 
(http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/83770.pdf) anbringen 
statt eine eigene µC-Hardware aufzubauen. Damit bist du relativ sicher, 
dass Hänger bei der Entwicklung nicht an dem selbstgebauten Board 
liegen.

Autor: Gerd Bruckner (Gast)
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Also die Überlegung zu dem Seriellen Port hatte ich auch schon. Leider 
besitze wohl nicht die nötige Erfahrung. Aber falls dies einfacher sein 
sollte, werde ich das auf jeden Fall mal machen. (Muss wohl einen 
USB->Seriell Adapter finden :) ).

Zur Messstrecke: Es handelt sich um etwa 10 cm, wobei der Messvorgang 
etwa 0,5 sek (oder so) dauern wird.

Zu den Mikrocontrollern: Ist da etwas zu empfehlen (sowohl für mit oder 
ohne Computeranbindung)?


Danke für die Hilfe bisher!

Gerd

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Gerd Bruckner schrieb:

> Also die Überlegung zu dem Seriellen Port hatte ich auch schon. Leider
> besitze wohl nicht die nötige Erfahrung. Aber falls dies einfacher sein
> sollte, werde ich das auf jeden Fall mal machen. (Muss wohl einen
> USB->Seriell Adapter finden :) ).

Oder gleich ein Board mit integriertem USB Konverter.

Für die Programmierung des Boards braucht man üblicherweise einen 
ISP-Programmieradapter oder einen Bootloader in dem µC.

Achte auf das Henne-Ei-Problem:
Wie kann der µC zum ersten Mal programmiert werden?

Hat das der Hersteller des µC mit einem integrierten Bootloader gelöst 
oder der Hersteller des Boards oder musst du das mit einem 
Programmieradapter machen?

> Zur Messstrecke: Es handelt sich um etwa 10 cm, wobei der Messvorgang
> etwa 0,5 sek (oder so) dauern wird.
>
> Zu den Mikrocontrollern: Ist da etwas zu empfehlen (sowohl für mit oder
> ohne Computeranbindung)?

Vielleicht magst du dir mal den Arduino 
(http://freeduino.de/de/wiki/arduino) anschauen oder stöberst in den 
wöchentlichen Fragen "Welchen µC soll ich nehmen" ;-) Ich finde die AVRs 
von Atmel für Anfänger (wie mich) ganz gut. Die sollten dein Projekt 
packen!

Autor: Michael (Gast)
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Du könntest das auch mit einer Soundkarte Regeln, vorausgesetzt du hast 
kein problem damit, für jede Messung etwas Aufwand zu betreiben.

Du Nimmst einen Laserpointer und richtest ihn auf eine Fotodiode. Die 
beiden Anschlüsse der Fotodiode kommen dann in den Line-In deiner 
Soundkarte.

Wenn du dann eine Messung machst, zeichnest du mit Audacity auf. Jedes 
mal, wenn ein Gegenstand die Lichtschranke passiert, wirst du einen 
Ausschlag auf der Visualisierung des Streams sehen.
Audacity bietet die möglichkeit gewisse bereichte zu markieren. Unten 
wird dann die Dauer des Intervalls angezeigt - das wäre dann dein 
Messergebnis.

Da du zwei Lichtschranken haben willst, schaltest du die beiden Dioden 
parallel oder schließt die andere an die andere Ader an, wenn du stereo 
aufnimmst.


Gruß

Michael

Autor: Gerd Bruckner (Gast)
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Die Lödung mit dem Mikrofoninput klingt sehr interessant. Werde das wohl 
zuerst versuchen.

Ist es tatsächlich so einfach, zwei Fotodioden anzuschließen (ohne 
Widerstände? Keine Gefahr, die Soundkarte kaputt zu machen?) und es dann 
so wie auf dem "Schaltbild" zu sehen, zu befestigen? Ich würde auf die 
Fotodioden von Osram 
(http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1...) 
zurückgreifen, weil es die bei meinem lokalen Conradshop gibt. Ein 
einfacher Laserpointer würde auch in die Wellenlängenrange reinpassen. 
Stört da nicht eigentlich das Umgebungslicht? D.h. sollte ich dann 
möglichst im Dunklen arbeiten oder reicht der Flux des Lasers für 
hellere Umgebung auch aus?

Wiedermal danke für die schnellen Antworten!

Gerd

Autor: Michael (Gast)
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Mir fällt gerade ein. Nimm lieber einen Fototransistor und den schließt 
du dann an den Mikrofoneingang an. Dort wird - soweit ich weiß - nur 
eine Widerstandänderung gemessen. Somit besteht also keine Gefahr für 
deine Soundkarte.

Ich habe das selber schon mal in einem Projekt gemacht, allerdings weiß 
ich nicht mehr, ob ich eine Fotodiode in Sperrichtung betrieben habe, 
oder statt dessen den Fototransistor benutzt habe.

Wäre gut, wenn jemand noch etwas zur Sicherheit bezüglich der Soundkarte 
schreiben könnte, da ich dazu keine fundierte Meinung abgeben kann.


Michael

Autor: Christian Funke (funke)
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Eine Alternative wäre auch ein 100kHz-Quarz, Schmitt-Trigger und 5 
Zähler in CMOS, die Ausgänge des Zählers auf eine BCD/7Segment-Wandler. 
Schnelle Alternative für eine 4-Stunden-Arbeit und kostet keine 15€ mit 
Lochrasterplatine.
Oder von Herrn Kainka gibt es ein nettes Buch über die serielle 
Schnittstelle unter VBASIC. Da wird dein Problem ganz konkret 
angesprochen.

Autor: Gerd Bruckner (Gast)
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Hmm, also das mit der Soundkarte hört sich eigentlich schon ganz gut an 
:) Werde ich als erstes wohl ausprobieren. Insbesondere, weil es dazu 
auch einiges im Internet gibt:
http://www.kyphoto.com/classics/combinationtester.html ; Glaube das ist 
genau, was ich brauche.

"Kompliziertere" Sachen mit einem HF Quartz, CMOS und Wandlern werde ich 
dann machen, wenn die "Billiglösung" nicht funktionieren sollte. Aber 
vielen Dank für den Input, werde es auf jeden Fall weiterverfolgen!

Gerd

Autor: Christian Funke (funke)
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HF? Da bist du noch ne Ecke von weg, 100kHz ist LF ;-)

Autor: Gerd Bruckner (Gast)
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Ich habe leider bemerkt, dass mein Laptop nur Mono Signale empfangen 
kann. Wer weiß, wie man mit Mono Signal zwei Lichtschranken erreichen 
kann? Der Gegenstand bleibt im ersten Strahlgang, d.h:

Gegenstand fällt -> 1. LS durchbrochen (dunkel) -> 2. LS durchbrochen 
(dunkel)

Ich habe einfach die Fototransistoren parallel geschalten...war wohl zu 
naiv.

Mein Schema seht ihr im Bild. LS sind Lichtschranken (bzw. 
Fototransistoren) und R ist ein Widerstand der zwischen dem von den 
Transistoren (an/aus) liegt.

Was sagt Ihr dazu?

Vielen Dank,

Gerd

Autor: Andreas K. (derandi)
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Alle Lichtschranken AN -> Pegel auf (Beispielsweise!) 1V.
Eine Lichtschranke durchbrochen ->Pegel auf 0,5V
Beide Lichtschranken aus -> Pegel auf 0V.
So in der Art kann das prima klappen.

Autor: Gerd Bruckner (Gast)
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Hallo Andreas,

ja so etwas Ähnliches hatte ich auch mit meinem Schaltplan vor, aber 
irgendwie weiß ich nicht, wie ich das Ganze richtig verkabeln soll.

Vielen Dank,

Gerd

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