Forum: PC Hard- und Software IR-Lichtschranke an PC über I/O-Karte


von Wolfgang (Gast)


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Hallo,

ich baue eine Box mit mehreren Lichtschranken (14 STK) zur 
Positionsbestimmung (Rastererkennung). Angeschlossen sollen diese 
IR-Lichtschranken an einer I/O-Karte. Am PC soll ein kleines Programm 
programmiert werden um die Zeit und Position zu ermitteln. (grafisch)

Abstand Lichtschranken: 0,5m

Kann man die Lichtschranken einfach direkt an die I/O anschließen. 
Welche Sensoren würdet ihr mir vorschlagen.

I/O-Karte:
http://www.conrad.at/ce/de/product/196522/Deditec-USB-CPU-Modul-32-Optokopplereingaenge-Digital-Schnittstellen-USB-Eingaenge-32

Hänge an diese Sensoren:

http://de.rs-online.com/web/p/infrarot-sensoren/1785724/

http://www.conrad.at/ce/de/product/191344/Kemo-IR-Lichtsschranke-B062-Bausatz-9-VDC-Empfaenger-12-VDC-Reichweite-max-18-m


Habe aber keine Ahnung wie ich die Signale von mehreren Sensoren am PC 
anzeigen lassen kann bzw. wie ich das Signal erkenne

Bitte um Hilfe.

Danke,
SG Wolfi

von Frank (Gast)


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Ich würe das anders machen: Ein MC sammelt die Daten ein und sendet sie 
per "Standard"-Schittstelle (USB, LAN/WLAN, BT) an den PC. Damit bleibt 
die Angelegenheit "treiberfrei" und man kann beliebige PCs, Macs oder 
Tablets verwenden. Bei LAN auch quer durchs Internet ...

von Wolfgang (Gast)


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Danke für die Info!
Ich muss es jedoch nach meinem Betreuer mit so einer I/O Karte 
realisieren und nachher mittels matlab oder labview auswerten.

Kann man Lichtschranken grundsätzlich an so einer Karte anschließen, da 
eigenzlich die Lichtschranke wie ein öffner oder Schließer verhält?

Sg Wolfi

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wolfgang schrieb:
> Kann man Lichtschranken grundsätzlich an so einer Karte anschließen, da
> eigenzlich die Lichtschranke wie ein öffner oder Schließer verhält?

Ja, das geht natürlich. Bei der Kemo Lichtschranke wird ein Relais 
geschaltet, das dir eine beliebige Spannung auf einen der Eingänge der 
I/O Karte legen kann. Der andere Sensor funktioniert ein wenig anders. 
Wenn da nur ein stinknormaler Phototransistor als Empfänger drin ist, 
ohne nachfolgenden Verstärker, wird er dir kein reines digitales Signal 
liefern, sondern ein analoges, sofern er Teil eines Spannungsteilers 
ist.
Normalerweise werden die Phototransistoren mit ihrem Kollektor über 
einen Arbeitswiderstand an eine positive Versorgungsspannung gelegt und 
der Emitter auf Masse. Am Kollektor kannst du dann fast die 
Versorgungsspannung messen, wenn der Sensor dunkel ist. Sobald der 
Sensor Licht bekommt, wird sich diese Spannung verringern.
So funktionieren eigentlich alle Optokoppler, Gabellichtschranken und 
Reflexkoppler.
Daruas folgt übrigens auch, das die Sensoren gegen Fremdlicht 
empfindlich sind. Die Profis nehmen deswegen moduliertes Licht, damit 
der Sensor zwischen Fremd- und Eigenlicht unterscheiden kann.

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo Wolfi,

Wolfgang schrieb:
> I/O-Karte:
> 
http://www.conrad.at/ce/de/product/196522/Deditec-USB-CPU-Modul-32-Optokopplereingaenge-Digital-Schnittstellen-USB-Eingaenge-32

Kleiner Tipp von mir, schau Dir die englische Bedienungsanleitung an. 
Diese ist 340 Seiten länger als die deutsche. Auf Seite 38 (nach 
Zählweise des PDF-Dokuments) dieser Anleitung findest Du den folgenden 
Hinweis:

"2.1.7. Variable input voltage range

The factory-default of the inputs is set to a voltage range of 15V to 
30V. This may be changed to a range of 5V to 15V (even afterward).

Inputvoltagerange 5V–15V  15V–30V
Resistancevalue   1K      2K2"

Wenn der Ausgang der Lichtschranke bei der angegebenen Belastung die 
entsprechende Spannung liefert sollte es funktionieren.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von Wolfgang (Gast)


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Vielen Dank für die ganzes Infos. Sehr hilfreich!

Du hast geschrieben, dass Profis ein moduliertes Licht verwenden. Kann 
die Kemo IR-Lichtschranke auch, da ich die Box mit einer Lichtquelle 
(100W) beleuchten muss oder hat diese keinen Einfluss auf die 
Lichtschranke?


Super für die Info wegen der englischen Bedienungsanleitung. Werde es 
mir gleich anschauen!


Kurz zusammengefasst, könnte ich somit 24 Stk IR-Lichtschranken auf die 
I/O Karte hängen, welche mir entweder eine Spannung liefert oder nicht. 
Somit bedeutet dies für die I/O-Karte "0" oder "1". Alles andere muss 
ich dann mittels Software am PC lösen. (Zeit, Position, etc...)


Schöne Grüße,
Wolfi

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wolfgang schrieb:
> Kann
> die Kemo IR-Lichtschranke auch, da ich die Box mit einer Lichtquelle
> (100W) beleuchten muss oder hat diese keinen Einfluss auf die
> Lichtschranke?

Ähh, wie war gleich die Frage? Aber falls du wissen willst, ob die Kemo 
Lichtschranke moduliertes Licht verwendet, lautet die Antwort ja. 
Allerdings senden alle Sender auf der gleichen Frequenz, und könnten 
damit andere Empfänger stören.
IR Filter vor den Empfängern können auch nicht schaden.

von Wolfgang (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ok super.

Also ich könnte ja diesen Baukasten von conrad bestellen

http://www.conrad.at/ce/de/product/191710/Conrad-IR-Lichtschranke-Sender-Empfaenger-Bausatz-12-15-VDC-Reichweite-max-5-m

sollten die anderen IR-Sensoren stören kann ich ja einen anderen 
Empfänger einbauen, wie diesen hier zb:

http://www.conrad.at/ce/de/product/171115/IR-Empfaenger-Modul-Vishay-TSOP-4838-Wellen-Laenge-950-nm


Aber eine andere Frage, wie können IR-Lichtschranken Störungen 
herbeibringen wenn man die Sensoren wie in Skizze anbringt? Der Strahl 
verläuft doch nur geradlinig oder habe ich hier einen Denkfehler?

SG
Wolfi

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Die abstrahlenden LEDs strahlen aber keinen Laserstrahl ab, sondern 
einen Lichtkegel. Du musst also über Röhrchen, Linsensystem o. ä. 
verhindern, das die Nachbarlichtschranke vom Licht der LED getroffen 
wird.

von Wolfgang (Gast)


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Ok verstehe!

Dann könnte man ja den Sender hinter der aufgestellten Wand montieren, 
dann kann sich der Strahl ja auch nicht mehr ausbreiten.

Habe auf conrad gesehen, dass es IR-LED gibt, die einen Abstrahlwinkel 
von +/- 6° haben. Man könnte diesen zusätzlich austauschen.

http://www.conrad.at/ce/de/product/153767/Emitter-im-Metallgehaeuse-Osram-Components-SFH-480-2-Gehaeuseart-TO-18-Wellen-Laenge-880-nm


Müsste man testen bzw. ausrechnen, ob der Strahl den anderen Empfänger 
stören kann.

von Wolfgang (Gast)


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Kann ich nicht am Relais eine Eingangsspannung von 24V anlegen?

Entweder das Relais schaltet mir auf den I/O Port 24V="1" oder 0V="0".
Also Zb auf der Karte am Port 1 am PIN 1a + (24V) und 1b (Masse) 
anlegen.

Den Widerstand von 2k brauche ich ja dann nicht, wenn die Spannung 
gemessen wird?

SG




Guido C. schrieb:
> Hallo Wolfi,
>
> Wolfgang schrieb:
>> I/O-Karte:
>>
> http://www.conrad.at/ce/de/product/196522/Deditec-...
>
> Kleiner Tipp von mir, schau Dir die englische Bedienungsanleitung an.
> Diese ist 340 Seiten länger als die deutsche. Auf Seite 38 (nach
> Zählweise des PDF-Dokuments) dieser Anleitung findest Du den folgenden
> Hinweis:
>
> "2.1.7. Variable input voltage range
>
> The factory-default of the inputs is set to a voltage range of 15V to
> 30V. This may be changed to a range of 5V to 15V (even afterward).
>
> Inputvoltagerange 5V–15V  15V–30V
> Resistancevalue   1K      2K2"
>
> Wenn der Ausgang der Lichtschranke bei der angegebenen Belastung die
> entsprechende Spannung liefert sollte es funktionieren.
>
> Mit freundlichen Grüßen
> Guido

von Andreas (Gast)


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Hallo Wolfi,

ich denke, dass du eine Belastung von 2k am 1a hängen musst, da die 
I/O-Karte den Strom misst und nicht die Spannung.

Ich bin mir jedoch nicht ganz sicher. Eventuell kann jemand, der 
fachspezifischer arbeitet, helfen.

Mit freundlichen Grüßen,
Andreas

von oszi40 (Gast)


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Nimm erst mal 2 Lichtschranken Deiner Wahl und teste das Zeitverhalten 
und den Strahlungskegel bevor Du wertvolle Teile bestellst und den Rest 
aufbaust.

>USB-CPU Modul 32 Optokopplereingänge
Ob diese IO-Karte zeitlich überhaupt für Deine Anwendung geeignet ist, 
wäre auch noch zu prüfen. Das hängt nicht nur von der HW sondern auch 
von Deinem Betriebssystemverhalten ab.

von Guido Körber (Gast)


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Genau was soll denn da gemessen werden?

Da steht was von Position und Zeit. Position bedeutet Strahl 
unterbrochen, oder linearer Wert aus der Lichtschranke um eine genauere 
Auflösung zu haben? Und Zeit ist: Da wächst eine Pflanze dazwischen, 
oder die Geschwindigkeit einer Gewehrkugel soll bestimmt werden?

von Wolfgang (Gast)


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Die Zeit kann ich ja mittels der Software berechnen bzw programmieren. 
Sobald die lichtschranke anspringt soll auch die zeit mitlaufen. 
Betriebsystem soll windows xp oder 7 sein. Normal sollte ja das 
ansprechen der lichtschranke und das übermitteln der Daten nicht all 
zulange dauern, sodass ich nicht auf ein echtzeitsystem umsteign muss?

von Guido Körber (Gast)


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Bitte meine Frage noch mal lesen und überlegen, ob die Antwort 
tatsächlich eine ist.

Aus den bisherigen Angaben ist nicht mal ansatzweise zu erahnen in 
welchen Größenordnungen sich die gemessenen Größen bewegen sollen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wolfgang schrieb:
> Sobald die lichtschranke anspringt soll auch die zeit mitlaufen.

Genau das ist es doch - die Reaktionszeit von der Unterbrechung der 
Lichtschranke bis zur Erkennung durch den PC. Wenn das also sehr 
schnelle Vorgänge sind (Guidos Gewehrkugel), dann ist die I/O Kerte 
direkt für den PCI-Slot mit Sicherheit reaktionsschneller als ein USB 
Interface.

von Wolfi (Gast)


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Hallo,

danke für die Infos!
Gemessen soll die Zeit im Sekundenbereich.

Habe bei Conrad angefragt wegen IR-Lichtschranken und sie empfehlen mir 
Laserlichtschranken, was natürlich besser ist, keine Frage. Nur der 
Preis ist ziemlich hoch. Es wird wie auch schon im Beitrag darauf 
hingewiesen, dass die IR-Lichtschranke das Licht nicht gebündeln kann.

Gibt es andere Alternativen, die billiger sind?


SG Wolfi

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo,

Wolfi schrieb:
> Gemessen soll die Zeit im Sekundenbereich.

Wolfi schrieb:
> Gibt es andere Alternativen, die billiger sind?

Vielleicht billige Laserpointer in Verbindung mit Phototransistoren? 
Wobei abzuklären wäre, wie sich die Laserpointer im Dauerbetrieb 
"machen".

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von Wolfi (Gast)


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Super Idee!

von Wolfi (Gast)


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Hallo,

habe mich ein wenig wegen den Laserlichtdiodeon erkundigt.
Habe hier einen passenden gefunden:
http://www.conrad.at/ce/de/product/187730/10-mW-Laserdiode-780-nm-QL78F6S-A-Rot-Leistung-10-mW

mit der Steuereinheit:
http://www.conrad.at/ce/de/product/187624/SMD-Laserdioden-Ansteuerelektronik-bis-70-mA-Spannungs-Versorgung-3-6-V-Monitordiodenstrom-10-A-25-mA/SHOP_AREA_26434

dieses Paket ist jetzt das Sender.

Nun zum Empfänger:
Kann man hier normale IR-Empfänger wie von den LED-Lichtschranken 
verwenden? Ich denke schon. Habe jetzt bei einem gesehen, die eine 
Wellenlänge von 950nm hat:
http://www.conrad.at/ce/de/product/181819/Universal-IR-Empfaenger-mit-Kabelanschluss-30-cm-Conrad-IR-R-36-Wellen-Laenge-950-nm

Heißt das nun bis 950nm oder kann dieser nur von 950nm verwendet werden. 
Ansonsten kann ich ja Sender und Empfänger so zusammenstellen und mit 
der I/0 Karte verbinden. Beim Empfänger muss ich nur achten, dass dieser 
TTL fähig ist.

Wie seht ihr das. Liege ich so richtig?

Vielen Dank!

SG Wolfi

von Guido Körber (Gast)


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Tja, das Tolle an einer Problemanalyse ist, dass wenn man sie richtig 
macht man mit der genauen Beschreibung des Problems schon einen Fahrplan 
für die Lösung hat.

Wenn man aber zwischen der Vogelperspektive (ich will einen Bagger 
bauen!) und der Detailbetrachtung (welche Schraubengröße nehme ich um 
einen Bagger zu bauen?) keine Zwischenschritte macht (Ich will einen 
Bagger für die Buddelkiste bauen, der soll mit Elektromotoren 
angetrieben werden und ein Schaufelrad haben wie die im Tagebau, dann 
mache ich jetzt mal Konstruktionsskizzen), dann wird das nichts mit der 
Lösung.

Also ganz direkte Antwort: Wir wissen immer noch nicht was das werden 
soll und was es leisten muss, daher gibt es auch keine Chance zu 
beantworten ob die Teile die richtigen sind.

von Wolfi (Gast)


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Habe jetzt eine Laserlichtschranke gekauft. 
http://at.rs-online.com/web/p/optische-naherungsschalter/0414165/

Versorgt wird die Lichtschranke mit 24V. Wird die Signalleitung TTL 
(Open collector output) auf die I/O-karte direkt angeschlossen oder muss 
ich noch einen Pullup Widerstand am Ausgang anschließen, welchen ich zb 
mit 5V versorge.

(siehe wie 
http://1.2.3.11/bmi/www.ni.com/cms/images/devzone/tut/a/af8afe69154.gif)


Schöne Grüße,
Wolfi

von Wolfi (Gast)


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Die Lichtschranke funktioniert soweit mit dem gewünschten 
Ausgangssignal. Nun eine andere Frage, vl könnt ihr hier weiter helfen. 
Wenn sich nichts zwischen der Lichtschranke befindet habe ich 0V. Der 
Abstand dazu muss max. 0,7m betragen.

Wie kann ich den Abstand minimieren um immer noch meine 0V zu erhalten, 
sodass die Lichtschranke immer noch meint es ist nichts dazwischen?

von Guido C. (guidoanalog)


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Hallo,

im Datenblatt der Lichtschranke steht: "The OPB720 series consist of 
three standard reflective switching distances -06Z for typically 6” (152 
mm), -12Z for typically 12” (305 mm) and -30VZ for typically 30” (762 
mm)."

Wenn der von Dir angegebene Link stimmt hast Du die "OPB720A-30VZ" 
gekauft. War diese nicht die schlechteste Wahl, wenn Du nur einen 
Abstand von 70 mm hast?

Des Weiteren steht im Datenblatt: "Typical Maximum detection distance to 
be set at factory". Vielleicht kann Dir der Hersteller diesbezüglich ein 
paar Tipps geben.

Wenn ich Dich richtig verstanden habe ist die (Reflexions-)Lichtschranke 
derzeit zu empfindlich eingestellt. Was Du daher testen könntest wäre 
eine Filterfolie vor den Empfänger zu befestigen, die das optische 
Eingangssignal abschwächt.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

von Wolfgang (Gast)


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Ich habe einen Abstand von 50cm jedoch habe ich mir zuerst gedacht dass 
ich mit einem Reflektor den Abstand variable einstellen kann. Zur Zeit 
bekomme ich nur 0V wenn der Abstand größer ist. (etwa 70cm)

von Wolfgang (Gast)


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Was kann testweise für Folie verwenden, da ich solche Filterfolien nicht 
kenne. Ansonsten kann man den Abstand nicht verringern?

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