Hallo, ich möchte hier die Reflektivität einer Oberfläche mittels IR-Diode und Fototransistor messen. Der Transistor bildet mit einem Widerstand einen Spannungteiler an dem ich je nach Untergrund eine andere Spannung abgreifen kann. Das ganze funktioniert auch soweit ganz gut, weiße und schwarze Pappe lassen sich voneinander unterscheiden. Bei einer schwarzen Linie auf weißem Untergrund habe ich jedoch das Problem, dass sich mein Signal je nach Umgebungslicht ändert. Ich habe quasi eine Art "Offset" im Signal welcher sich mit der Helligkeit der Umgebung ändert. Zudem ändert sich das Signal da es bei hellerer Umgebung natürlich schwächer wird. Meine Frage: wie macht man die Auswertung bei einem Fototransistor am bessten? Analog mit einem Schmitt-Trigger Baustein oder einem Komparator? Das hat zwar den Vorteil, dass man die Schaltschwellen mittels Widerständen einstellen kann - diese Schwellenwerte ändern sich aber leider mit der Helligkeit des Umgebungslichts. Alternativ wäre dann noch die Auswertung mittels Mikrocontroller (Software) denkbar. Gibt es für solche Messungen sowas wie einen Standardansatz?
@ Catherine Haug (Gast) >Meine Frage: wie macht man die Auswertung bei einem Fototransistor am >bessten? In so einem Fall ohne Phototransistor, eher mit Photodiode und Transimpadanzverstärker. Siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor Denn der Phototransisitor hat stark temperaturabhängige Parameter, wie Reststrom, Verstärkung etc. > Analog mit einem Schmitt-Trigger Baustein oder einem >Komparator? Das hat zwar den Vorteil, dass man die Schaltschwellen >mittels Widerständen einstellen kann - diese Schwellenwerte ändern sich >aber leider mit der Helligkeit des Umgebungslichts. Willst du nur weiße und schawrze Pappe unterscheiden oder auch Zwischenwerte? Das ist entscheidend für die Auswertung. Wie auch immer, das Umgebungslicht bekommst du nur mit einer modulierten Lcihtquelle weg, der Empfänger muss dann logischerweise auf die Modulation abgestimmt sein. Nicht soooo einfach. MFG Falk
Hallo Falk, danke für deine Antwort! Also es sollten auch einige wenige "Zwischenwerte" erkennbar sein. In diesem Fall rote, grüne, gelbe und rote Pappe. Es soll eigentlich nicht die Pappe selbst sonder viel mehr ein schmaler Streifen auf schwarzem oder weißem Hintergrund erfasst werden. Ich habe also viel Gleichanteil im Signal (der abhängig ist vom Umgebungslicht) und dann einen kurzen Peak (nach oben oder unten) der mein eigentlich gewünschtes Signal ist. Über die Lösung mit der Fotodiode und Transimpedanzwandler habe ich auch schon nachgedacht. Jedoch habe ich auch hier die beiden Probleme a) mein Gesamtsignalpegel steigt mit dem Umgebungslicht b) ab einer gewissen Intensität (wenn der Verstärker in Sättigung geht) kann ich kein 'Nutzsignal' mehr auswerten In dem Link den du angegeben hattest habe ich auch gestöbert - das war sehr hilfreich, danke! Ich frage mich nur wo ich die OPT101 (hat selbst Farnell nicht mehr) oder die OPT301 (kostet die wirklich 60,- EUR?) herbekommen soll. Micromaus gibt laut deren Webseite das Geschäft auf - dort habe ich eine Blausensitive Fotodiode gefunden. Mir wäre eine Rot/Grün Sensitive lieber, kennt zufällig jemand die genaue Bezeichnung von so einer Fotodiode? Gruß, Catherine
@Catherine Haug (Gast) >Es soll eigentlich nicht >die Pappe selbst sonder viel mehr ein schmaler Streifen auf schwarzem >oder weißem Hintergrund erfasst werden. Also eher digital. > Ich habe also viel Gleichanteil >im Signal (der abhängig ist vom Umgebungslicht) und dann einen kurzen >Peak (nach oben oder unten) der mein eigentlich gewünschtes Signal ist. Jo. >Über die Lösung mit der Fotodiode und Transimpedanzwandler habe ich auch >schon nachgedacht. Jedoch habe ich auch hier die beiden Probleme >a) mein Gesamtsignalpegel steigt mit dem Umgebungslicht >b) ab einer gewissen Intensität (wenn der Verstärker in Sättigung geht) >kann ich kein 'Nutzsignal' mehr auswerten Schon klar, es führt kein Weg an einer Modulation vorbei. Hab aber leider keine Schaltungen oder Links parat. Musst du mal suchen. Halt die Sende-LED mit ein paar Dutzend kHz modulieren, ein einfacher NE555 reicht. Am Empfänger per Bandpass filtern, verstärken und gleichrichten. In diesem Fall reicht auch ein Phototransistor. >Farnell nicht mehr) oder die OPT301 (kostet die wirklich 60,- EUR?) Was willst du mit dem Ding? Einen TIA kann man auch selber bauen, OPV + Widerstand + C. >dort habe ich eine Blausensitive Fotodiode gefunden. Mir wäre eine >Rot/Grün Sensitive lieber, Ist im Prinzip egal, nimm eine 0815 Didoe von der Stange, das geht. MFG Falk
Wie wäre es, wenn du die zu bestimmende Pappe mit einer (roten?) LED sehr hell beleuchtest? Sodass der Phototransistor oder die Photodiode quasi nur vom Licht dieser LED beleuchtet wird. Dann wird das ganze vom Umgebungslicht unabhängiger. Habe ich auch schon so gemacht: Ein Objekt bewegte sich dabei an einer Photodiodenzeile vorbei. Dabei kriegte ich ein Bildchen, aber man musste das Objekt noch mit einer roten LED beleuchten, weil sonst, wie du bemerkt hast, das Umgebungslicht einen zu grossen Einfluss hatte. Ich denke, es müsste gehen, wenn du neben dem Phototransistor (oder der Photodiode) eine LED-Beleuchtung montierst, und zwischen den beiden Elementen kommt dann eine Art "Wand", damit nicht direkt das Licht von der LED in den Phototransistor fällt, sondern erst den Umweg über die Pappe nehmen muss. Zum roten Licht würde ich deshalb greifen, weil die Phototransistoren normalerweise für rotes Licht am empfindlichsten sind, und rote, superhelle LEDs recht günstig sind.
Bei einer Beleuchtung mit IR wirst Du aber unter Umständen Probleme kriegen, da Du nicht weisst wie stark die IR Reflektion Deiner verschieden Farben auf der Pappe ist. Auch eine Beleuchtung mit ROT hilft da nur bedingt. Da kann es sein, daß Rot und Weiss fast identische Werte liefern und Grün fast wie Schwarz. Ausprobieren und ggf. mit Rot und Grün beleuchten. Auf jeden Fall mit moduliertem Signal beleuchten und den Empfänger Band oder wenigstens Hochpass filtern wie Falk ja schon beschrieben hat.
LED-Scanner beleuchten die Vorlage (schnell) nacheinander mit verschiedenfarbigem Licht. Daraus kann man - wenn die Empfindlichkeit des Empfaengers fuer die jeweilige Farbe bekannt ist - die Farbe der beleuchteten Stelle ermitteln. Gast
Hallo, vielen Dank für die Anregungen. Also wenn ich das so bisher lese wird wohl eher die Auswertung mit einem Mikrocontroller alleine in Frage kommen, oder? Denn mit dem MC könnte ich die LED pulsen und auch direkt den Bandpassfilter in der Programmierung realisieren. LED Pulsen sollte kein Problem sein, beim passenden Bandpassfilter fehlt mir jetzt spontal allerdings der Ansatz. Wie würde man so einen Filter denn am besten beginnen? Gruß, Catherine
moin moin, wir arbeiten mit RGB-Leds und Fotodiode auf AD-Wandler. Über dunkel und RGB können wir die Farbe einer Flüssigkeit (läuft in einem Schlauch zwischen Sender/Empfänger) feststellen. Durch die zyklische Umschaltung zwischen den 4 Zuständen wird Fremdlicht kompensiert und da nur relativ gemessen wird, spielen Bauteilalterung und Toleranz keine Rolle. Größtes Problem bei einer reflektiven Messung dürfte der Abstand Platte/Sensor sein. Mit Gruß Peter
@ Catherine Haug (Gast) >wohl eher die Auswertung mit einem Mikrocontroller alleine in Frage >kommen, oder? Nein, wie kommst du darauf? Die Modulation und Demodulation kann man problemlos mit einfachen Mitteln analog machen. >Denn mit dem MC könnte ich die LED pulsen und auch direkt den >Bandpassfilter in der Programmierung realisieren. Und warum? Totaler Overkill. >allerdings der Ansatz. Wie würde man so einen Filter denn am besten >beginnen? OHNE Mikrocontroller. MFG Falk
Hallo Falk, natürlich hast du recht - ohne Mikrocontroller wäre die geschilderte Messaufgabe sinnvoller. Es soll jedoch später die Abfolge der Streifen bzw. deren Anzahl mitgeloogt werden. Sprich der MC kommt auf jeden Fall dazu da das ganze per serieller Schnittstelle auf einen PC übertragen werden muss. Aber entweder suche ich falsch oder ich finde keine passenden Modulations-Demodulations-Schaltungen im Netz. Ich finde nur fertige Bauteile die sowas zur IR-Abstandsmessung einsetzen. Zu Pieter: das mit der RGB-LED klingt auch sehr gut - so dürften sich (ähnliche Reflektionseigenschaften der unterschiedlichen Papp-Farben vorausgesetzt) auch noch mehrere Farben unterscheiden lassen. Was das Fremdlicht angeht bleibt jedoch das alte Problem: bei einer Fotodiode kann man keine konstanten Schwellwerte einstellen wenn sich das Umgebungslicht ändern kann. Also wenn ich sage Fotodioden-Wert x, y und z bei den Farben R, G, B entsprechen der grünen Pappe gilt dies nur so lange sich das Umgebungslicht nicht ändert. Da müsste ich dann vorher irgendwie den "Gleichanteil" rausfiltern. Gruß, Catherine
@ Catherine Haug (Gast) >natürlich hast du recht - ohne Mikrocontroller wäre die geschilderte >Messaufgabe sinnvoller. Dann mach die Demodulation ohen uC. > Es soll jedoch später die Abfolge der Streifen >bzw. deren Anzahl mitgeloogt werden. Sprich der MC kommt auf jeden Fall >dazu da das ganze per serieller Schnittstelle auf einen PC übertragen >werden muss. Ja und? Aber wieso soll der wie ein DSP ackern müssen, wenn ein paar einfache Analogbauteil genauso tun? Das demolulierte Signal kann man dann sehr einfach mit einem uC auswerten und versenden. So wie DCF77. Die Empfängerplatine macht den Empfang auf 77,5 kHz, Verstärkung, Filterung, Demodulation. Das DEKODIEREN macht dann ein uC, wie es Dutzendemal im Forum schon gemacht wurde. >Aber entweder suche ich falsch oder ich finde keine passenden >Modulations-Demodulations-Schaltungen im Netz. http://www.mikrocontroller.net/search?query=moduliert+tsop&forums[]=1&forums[]=19&forums[]=9&forums[]=10&forums[]=2&forums[]=4&forums[]=3&forums[]=6&forums[]=17&forums[]=11&forums[]=8&forums[]=14&forums[]=12&forums[]=7&forums[]=5&forums[]=18&forums[]=15&forums[]=13&forums[]=16&max_age=-&sort_by_date=0 MfG Falk
Was das Thema "Modulation" mit dieser Aufgabenstellung zu tun hat, ist mir ein Rätsel (Wikipedia->Modulation). Wenn es nur darum geht, Helligkeits-Peaks zu erkennen, genügt eine Hochpass- und Verstärkerschaltung. Die 2 Hauptprobleme sind wohl 1. das von Udo genannte Problem (Wie sieht grüne Pappe im IR-Bereich aus? schwarz?) 2. das Umgebungslicht. In heller Umgebung könnte der Spannungsteiler schon fast voll ausgesteuert sein -> keine Peaks mehr. Kannst ja mal in der Bibliothek "Halbleiterschaltungstechnik" von Tietze/Schenk ausleihen, da wird man meistens schlauer.
Ok, ich brauche also eine NE555-Schaltung die mir eine IR-LED mit 33kHz pulst und einen TSOP1733 (TSOP31233) der das ganze wieder demoduliert. Und am TSOP1733 kann ich dann eine Spannung in Abhängigkeit vom Untergrund abgreifen?
Catherine Haug schrieb: > Und am TSOP1733 kann ich dann eine Spannung in Abhängigkeit vom > Untergrund abgreifen? Eben nicht :-P . Modulation ist dazu da, Störeinflüsse des Übertragungskanals (hier die Pappe) herauszufiltern (!). Du möchtest hier ja aber gerade den Einfluss der Pappe messen. Daher ist der TSOP genau das falsche Mittel. du würdest nur genau das empfangen, was du mit der IR-LED (+Schaltung) sendest.
Genau das denke ich mir auch die ganze Zeit... da ist der Ansatz mit der RGB-LED und einer digitalen Auswertung mit Mikrocontroller doch sinnvoller?
@ dr.schmock (Gast) >Was das Thema "Modulation" mit dieser Aufgabenstellung zu tun hat, ist >mir ein Rätsel (Wikipedia->Modulation). Na dann rätsle mal weiter. >2. das Umgebungslicht. In heller Umgebung könnte der Spannungsteiler >schon fast voll ausgesteuert sein -> keine Peaks mehr. Womit wir mal wieder beim Thema Modulation wären. Was für ein Zufall . . . >Kannst ja mal in der Bibliothek >"Halbleiterschaltungstechnik" von Tietze/Schenk ausleihen, da wird man >meistens schlauer. WOW! Der Tip des Tages!!! Aber wie es scheint hat er bei dir nicht gewirkt. Komisch. MfG Falk
@ Catherine Haug (Gast) >Ok, ich brauche also eine NE555-Schaltung die mir eine IR-LED mit 33kHz >pulst Ja. > und einen TSOP1733 (TSOP31233) der das ganze wieder demoduliert. Ja. >Und am TSOP1733 kann ich dann eine Spannung in Abhängigkeit vom >Untergrund abgreifen? Nöö, der liefert ein digitales Signal, genau was du willst. Pappe oder dunker Streifen. Kann es einfacher sein? @ dr.schmock (Gast) >Eben nicht :-P . Modulation ist dazu da, Störeinflüsse des >Übertragungskanals (hier die Pappe) herauszufiltern (!). Der Spezialist mal wieder. Ohje! Das UMGEBUNGSLICHT ist die Störgröße! >Daher ist der TSOP genau das falsche Mittel. du würdest nur genau das >empfangen, was du mit der IR-LED (+Schaltung) sendest. Kaum. Denn zwischen der Pappe und den dunken Streifen beteht ein Unterschied, nämlich im Reflexionsvermögen. MfG Falk
@ Catherine Haug (Gast) >Genau das denke ich mir auch die ganze Zeit... da ist der Ansatz mit der >RGB-LED und einer digitalen Auswertung mit Mikrocontroller doch >sinnvoller? Du weißt gar nicht wovon du redest. Du bist ein Blinder, der die Farbe beurteilen will . . .
@Falk: Der Kontrast ist doch abhängig von der Farbe der Beleuchtung. Grün beleuchtete rote Pappe wirkt viel dunkler wie die weiße Pappe daneben. Zieht man die Pappstreifen unter dem Sensorbereich her dürfte der Bereich unter der roten Pappe dunkel und unter der weißen Pappe hell sein (bei grüner Beleuchtung). >Nöö, der liefert ein digitales Signal, genau was du willst. Pappe oder >dunker Streifen. Und wie stell ich damit die Schwellwerte ein? Irgendwie muss er ja wissen ab wann eine Pappe rot oder grün ist. Diese Werte ligen zwischen weiß und schwarz - die Frage ist nur wie viel dazwischen. Bisher ist ja das Problem, dass dieser "Abstand" bzw. die Signalamplitude ebenfalls abhängig vom Umgebungslicht ist. Sonst würde es ein Komparator ja auch tun...
@ Catherine Haug (Gast) >Der Kontrast ist doch abhängig von der Farbe der Beleuchtung. Grün >beleuchtete rote Pappe wirkt viel dunkler wie die weiße Pappe daneben. Dann nimm eine weiße LED. Für den TSOP muss du sowieso IR nehmen, denn der ist darauf ausgelegt. >>Nöö, der liefert ein digitales Signal, genau was du willst. Pappe oder >>dunker Streifen. >Und wie stell ich damit die Schwellwerte ein? Mit der Stromstärke der Sende-LED und dem Abstand. > Irgendwie muss er ja >wissen ab wann eine Pappe rot oder grün ist. Diese Werte ligen zwischen >weiß und schwarz - die Frage ist nur wie viel dazwischen. Muss man messen/teste. > Bisher ist ja >das Problem, dass dieser "Abstand" bzw. die Signalamplitude ebenfalls >abhängig vom Umgebungslicht ist. Desahlb ja die Modulation. Damit die das Umgebungslicht ausgeblendet und nur deine Sende-LED gibt das Licht vor. MFG Falk
@Catherine Das mit der Farberkennung ging etwas unter. Du hattest ja im ersten Beitrag geschrieben, dass du eine IR-LED benutzt, da ist mit Farben ja garnix möglich. Da brauchst du in der Tat die RGB-LED und Phototransistor oder 3 Phototransen mit Farbfiltern. (je nach Anforderung. Die zweite Möglichkeit ist umständlicher, aber schneller und u.U. genauer.) Das ist mit µController wohl am bequemsten zu machen. Ich stell mir den Messablauf etwa so vor (AD-Wandler): 1. Messung mit Umgebungslicht (LED aus) 2.-4. Messung mit R,G,B eingeschaltet (schnell nacheinander) Danach rechnen: Rotanteil = Rot-Messung - 1.Messung Grünanteil = Grün-Messung - 1.Messung Blauanteil = Blau-Messung - 1.Messung Ist die Pappe gelb, gibts bei bei Rotanteil und Grünanteil nen Ausschlag. Die Frage ist dann, ob das Verfahren schnell genug ist, in ner Fabrik oder Druckerei "fliegt" das Material ja förmlich vorbei. @Falk Jetzt versteh ich, warum Modulation+TSOP... eine Hell-Dunkel-Erkennung mit Schwellwert reicht dir aus. Naja, zugegeben, ganz genau hat Catherine die Aufgabe nicht beschrieben gehabt. Aber ich hab nach den ersten 4 Posts eher den Eindruck, dass das nicht reicht. Naja egal - Da jetzt Farberkennung dazugekommen ist, ist der TSOP ohnehin hinfällig.
Wie wäre es mit so was? http://www.sick.de/de/products/categories/industrial/coloursensors/de.html Gruß Anja
dr.schmock schrieb: >1. Messung mit Umgebungslicht (LED aus) ja >2.-4. Messung mit R,G,B eingeschaltet (schnell nacheinander) >Danach rechnen: >Rotanteil = Rot-Messung - 1.Messung >Grünanteil = Grün-Messung - 1.Messung >Blauanteil = Blau-Messung - 1.Messung nicht ganz 2. Messung: rote LED an messen 3. Messung: alle LED aus messen 4. Messung: grüne LED an messen 5. Messung: alle LED aus messen 6. Messung: blaue LED an messen dürfte mit µC kein Problem sein und es werden Farbunterschiede erkannt.
@ Catherine Haug (Gast) Heute gibt es RGB-Sensoren. RGB-Sensoren sind günstig im Preis (7,50 Euro) und der Bauteilaufwand ist gering. Siehe Dir mal den Link an: http://www.lipoly.de/index.php?main_page=product_info&cPath=880_883_885_1822&products_id=104726 Der RGB Sensor: Color Light Sensor - Avago ADJD-S371-Q999 Sparkfun SEN-08618 oder als Board: Color Light Sensor Evaluation Board Sparkfun SEN-08663 Viel Spaß GG
@ Catherine Haug (Gast) Ich bin's nochmal (GG). Einfach und genial! http://www.loetstelle.net/projekte/tiny13rgbsensor/tiny13rgbsensor.php Gruß GG
Das ist dann die drei LED's und der Empfaenger in einem Gehaeuse inkl. Auswertung - sieht interessant aus. Allerdings muesste man sich da in das Problem Umgebungslicht reinlesen und -denken. Gast
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