genaue Distanzmessung mit Sharp GP2S60

[mikromesser (Gast)]

Hallo,

ich stehe vor dem Problem, dass ich gerne einen Abstand (von 0 bis 1 mm) 
zwischen zwei Aluminiumplatten kontaktlos möglichst genau messen möchte 
( Auflösung <0,05 mm). Der Sensor sollte auch noch möglichst klein sein 
(<5mm).
Jetzt habe ich mir die reflektierende lichtschranke/ Photointerrupter 
"Sharp GP2S60" ( https://docs.rs-online.com/1183/0900766b80d1f960.pdf ) 
gefunden.
Laut Fig.10 im Datenblatt ist der Kollektor-Strom von der Distanz 
abhängig. Jetzt ist aber die Frage ob und vor allem wie ich den 
Kollektorstrom (max 180 uA) messen kann, um dann wieder auf die Distanz 
zurück zu schließen. Reicht es da, wenn ich den Spannungsabfall über 
einen Shuntwiderstand messe (ähnlich Fig 9)?
Bzw. hättet ihr andere Ideen, um das zu messen. Analoge Induktive 
Sensoren habe ich keine in klein und genau gefunden. Bei kapazitiven 
Sensoren weiß ich nicht, ob die funktionieren, da die 2. Aluplatte 
elektrisch geladen ist.

Viele Grüße

Tim

[Werner H. (werner45)]

Funktioniert nur bei Spiegelschichten vernünftig (starke Abhängigkeit 
von der Oberflächengüte/Reflektionsfaktor) und ist sehr nichtlinear.

Suche mal nach Triangulationssensor, die sind linear.

Oder pneumatische Messung, Prinzip Düse/Prallplatte.

[Der Zahn der Zeit (Gast)]

Wie und wo soll bzw. darf denn ein Sensor montiert sein? Wenn du einen 
Abstand von 0 bis 1 mm mit einem 1,1 mm hohen Sensor messen willst - wie 
soll das gehen? Und natürlich ist das Signal sehr stark von der 
Oberflächenbeschaffenheit abhängig. Dein Ziel von ca. 5% ist vielleicht 
erreichbar, wenn es immer die selben Platten sind und sich deren 
Oberflächen nicht ändern (verschmutzen, verschieben...). Bei Bild 10 ist 
zu erkennen, dass das Signal bei einem der Abstand von ca. 0,4 mm vor 
dem Sensor mit einer verspiegelten Fläche maximal ist - das ergibt als 
immer zweideutige Ergebnisse. Sensor in bzw. hinter der einen Platte 
montieren, so dass der Abstand vor dem Sensor 1 bis 2 mm ist? 
(Nebenbei: 0,05 mm "möglichst genau" zu nennen, ist eher zum Schmunzeln 
- anderswo nennt man "möglichst genau" eher Bruchteile eines 
Atomdurchmessers.)

Zur Frage: Ja, ganz einfach über einen Widerstand. Der Kollektorstrom 
ist bis zur Sättigung weitgehend unabhängig von der Kollektorspannung. 
Dass die Kennlinie für eine Messung (aber nicht z. B. zum Einhalten 
einer Position) linearisiert werden muss, hat Werner auch schon 
angedeutet.

[mikromesser (Gast)]

Danke euch beiden für euer Antworten,

ja ich weiß. das ist nicht die schönste Lösung, Triangulation wäre 
deutlich besser, ich habe aber keine so kleinen und bezahlbaren Lösungen 
gefunden. Die Sensoren sollen später in der einen Platte versenkt 
werden. Die Platte an sich wird nicht größer als 20*10 cm und ich muss 
mehrere Sensoren unterbringen. Das ganze soll im idealfall auch im 
Vakuum funktionieren, deshalb würde ich gerne Pneumatik vermeiden. Das 
Messsignal dient als Eingang für eine Abstandsregelung, es soll nur eine 
vorher eingestellter Abstand gehalten werden. Ein Kalibrieren habe ich 
sowiso schon eingeplant. Ja eine Auflösung von 0,05mm ist auch nur die 
Minimalanforderung, ich wollte aber nicht direkt hier gelyncht werden, 
wenn ich nach Mikrometerauflösung in günstig frage :).

Würde dass dann so wie in dem Schaltplan gezeichnet funktionieren? Als 
Wert für den Shuntwiderstand habe ich mal 1k gewählt, der 
Spannungsabfall sollte ja eigentlich nicht so wichtig sein.

[Werner H. (werner45)]

Für eine Abstandsregelung im Vakuum würde auch eine Regelung wie im 
CD-Player funktionieren. Die Slimline-Laufwerke von Notebooks sind sehr 
kompakt, präpariere den Kopf raus.

[Harald W. (wilhelms)]

mikromesser schrieb:

> ich stehe vor dem Problem, dass ich gerne einen Abstand (von 0 bis 1 mm)
> zwischen zwei Aluminiumplatten kontaktlos möglichst genau messen möchte
> ( Auflösung <0,05 mm). Der Sensor sollte auch noch möglichst klein sein
> (<5mm).

Das sollte am einfachsten durch Messung der Kapazität zwischen den
Platten gehen. Da brauchst Du auch keinen Sensor, sondern nur eine
passende Elektronik.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kapazitiver_Sensor

[mikromesser (Gast)]

Werner H. schrieb:
> Für eine Abstandsregelung im Vakuum würde auch eine Regelung wie
> im
> CD-Player funktionieren. Die Slimline-Laufwerke von Notebooks sind sehr
> kompakt, präpariere den Kopf raus.

Das klingt Interessant, danke für den Tipp :).

Harald W. schrieb:
> mikromesser schrieb:
>
>> ich stehe vor dem Problem, dass ich gerne einen Abstand (von 0 bis 1 mm)
>> zwischen zwei Aluminiumplatten kontaktlos möglichst genau messen möchte
>> ( Auflösung <0,05 mm). Der Sensor sollte auch noch möglichst klein sein
>> (<5mm).
>
> Das sollte am einfachsten durch Messung der Kapazität zwischen den
> Platten gehen. Da brauchst Du auch keinen Sensor, sondern nur eine
> passende Elektronik.
> https://de.wikipedia.org/wiki/Kapazitiver_Sensor

Ja das habe ich auch schon überlegt, das Problem ist aber das die 
Oberfläche der Platte mit den Sensoren zum Großteil aus Elektroden 
besteht, die mit einigen kHz mit bis zu einem kV geladen werden. Die 
zweite Platte wird sich dann über Influenz auch aufladen. Ich weiß 
nicht, ob dann noch kapazitive Sensoren funktionieren?