Guten Nachmittag, Zum 61sten Geburtstag meines Vaters würde ich gerne versuchen für ihn eine kleine Spielerei zu bauen, nämlich ein Infrarotzielsystem (Auf englisch ein IRST, Infrared Search and Track) und habe dafür schon ein wenig Nachforschung betrieben. Anscheinend gibt es kleine Wärmebildkameras (Auflösungen variieren zwischen 8x8 Pixel und 32x24 Pixeln mit verschiedenen Blickfeldern) welche dann auch locker auf einen Pan-Tilt-Servo passen. Jetzt stellen sich mir aber ein paar Fragen hierzu. Frage Nummer 1: Würde gern eine 8x8 Kamera verwenden, denn 64 Werte von 1-2 Byte mit nem Arduino UNO im Griff zu haben ist wesentlich einfacher als bei größerer Auflösung dann auf einen Due oder gar noch mehr High End umzusteigen. Leider hat die 8x8 die ich gefunden habe ein sehr breites Sichtfeld was sie mehr zum Bewegungsmelder als zur Wärmebildkamera macht (hatte 60° auf 60°, also ein Pixel sind 7,5°, was selbst auf 3 Meter Entfernung schon Kästchen mit 40 cm Seitenlänge macht, viel zu grob um z.B. eine Kerze gescheit zu verfolgen) und bräuchte deswegen ein kleineres Sichtfeld. Wenn ich schätzen müsste, würde ich 20° als Minimum nehmen und 8° als optimal, denn 1 Pixel pro Grad ist etwas das mich merkwürdig zufriedenstellt. Gibt es da entsprechend Sensoren die da in etwa in diese Sichtfelder fallen? Frage Nummer 2: Die Servos müssen nur maximal geringe zweistellige Gramm-gewichte durch die Gegend bewegen, stark werden sie also alle Male sein. Allerdings weiß ich, dass Servos wie alle Elektromotoren gern sehr große Anlaufströme haben und dann auch nicht ansatzweise richtig fahren wenn die Stromversorgung mal eingebrochen ist. Meine Idee zur Stromversorgung lautet nämlich über einen stinknormalen 7805 mit 5 mF Elkos die Stromversorgung der Servos sicherzustellen. Leider weiß ich aber nicht wie man eine Stromversorgung hier richtig dimensioniert und habe nur ein grobes elektronisches Bauchgefühl, wäre also auch hier über Feedback dankbar. Den programmatischen Teil hoffe ich, dass ich halbwegs hinkriege, besonders wenn ich nur das Tracken von warmen Zielen erlaube (also einfach Punkt anvisieren und dann hält er den heißesten Punkt in der Mitte, vielleicht mit einem Laserkreuz um das etwas hübscher zu machen?) und nicht das Tracken einer bestimmten Temperatur.
Benedikt I. schrieb: > Gibt es da entsprechend Sensoren die da in etwa in diese Sichtfelder > fallen? Falls sich nix findet: es gibt Linsen für den Frequenzbereich, damit ließe sich das Sichtfeld einengen. Benedikt I. schrieb: > Allerdings weiß ich, dass Servos wie alle Elektromotoren gern sehr große > Anlaufströme haben und dann auch nicht ansatzweise richtig fahren wenn > die Stromversorgung mal eingebrochen ist. Je nachdem, was für Servos du meinst. RC-Modellbauservos bekommen die absolute Position als Steuerungssignal – die steuern sie an, egal, wo sie vorher standen.
Zur Frage Nr. 2: Soweit ich diese kleinen Modellbauservos kenne, sind die enorm schlecht zu regeln bei kleinen Regelabweichungen. Ich hatte da mal so nervige Spielereien für einen Servo, den ich nehmen musste (Linearaktuator-Servo) - für den war es fast nicht möglich, gute PI-Werte zu finden, damit er nicht schwingt. Was spräche denn gegen einen kleinen Stepper-Shield und kleinen Schrittmotoren? Da hast Du wenigstens nicht das Problem mit dem großen Losbrechmoment.
Martin S. schrieb: > Zur Frage Nr. 2: Soweit ich diese kleinen Modellbauservos kenne, sind > die enorm schlecht zu regeln bei kleinen Regelabweichungen. Ich hatte da > mal so nervige Spielereien für einen Servo, den ich nehmen musste > (Linearaktuator-Servo) - für den war es fast nicht möglich, gute > PI-Werte zu finden, damit er nicht schwingt. > > Was spräche denn gegen einen kleinen Stepper-Shield und kleinen > Schrittmotoren? Da hast Du wenigstens nicht das Problem mit dem großen > Losbrechmoment. Hauptsächlich, dass ich absolute unerfahren bin wenn es um Schrittmotoren geht. Bei Servos weiß ich, dass ich die in die Mittenposition fahren kann indem ich über die Library 90° sende (also zumindest in der Theorie) aber bei Schrittmotoren erinnere ich mich nur vage daran, dass die garnicht wissen in welche Richtung die grad schauen. Kann natürlich sein, dass ich da wieder sehr veraltete Informationen habe, denn das letzte mal, dass ich wirklich großartig elektronisch gebastelt hab, das war zu meiner Ausbildung vor gut 10 Jahren.
Benedikt I. schrieb: > Wenn ich schätzen müsste, würde ich 20° als Minimum nehmen und 8° als > optimal Er hat wohl 10° gekauft Beitrag "Wärmebildkamera für Arme" aber eigentlich reichen 4 Pixel (2x2). Üblicherweise nutzt man auch keine Modellbauservos oder Schrittmotore, sondern VoiceCoil Antriebe (Kopf einer Festplatte) oder GimbalBLDC. Und ganz üblicherweise steuern die die Ruderflossen einer Rakete, dafür sind die billigen Wärmebildkameras aber zu langsam.
Benedikt I. schrieb: > dass die garnicht wissen in welche Richtung die grad > schauen. Müssen sie auch nicht. Wenn Bild oben, laufe Schritte nach unten, wenn Bild unten, laufe Schritte nach oben. Du möchtest ja mit dem IR-Empfänger eine Regelschleife aufbauen. Was interessiert da die Absolutposition?!
Benedikt I. schrieb: > Leider hat die 8x8 die ich gefunden habe ein sehr breites Sichtfeld was > sie mehr zum Bewegungsmelder als zur Wärmebildkamera macht (hatte 60° > auf 60°, also ein Pixel sind 7,5°, was selbst auf 3 Meter Entfernung > schon Kästchen mit 40 cm Seitenlänge macht, viel zu grob um z.B. eine > Kerze gescheit zu verfolgen) und bräuchte deswegen ein kleineres > Sichtfeld. > > Wenn ich schätzen müsste, würde ich 20° als Minimum nehmen und 8° als > optimal, denn 1 Pixel pro Grad ist etwas das mich merkwürdig > zufriedenstellt. Bei 1Grad pro Pixel hast du gerade mal +-3,5 Grad Sichtfeld. Du musst dein "Tracking" System also schon fast perfekt ausrichten dass es das Ziel "sehen" kann. Ansonsten brauchst du eine für den interessierenden Wellenlängenbereich durchsichtige Optik. Das dürfte das größere Problem sein, es hat seinen Grund dass Wärmebildkameras mit verstellbarem Focus oder gar Autofocus meines Wissens mindestens 4stellig kosten.
Udo S. schrieb: > Ansonsten brauchst du eine für den interessierenden Wellenlängenbereich > durchsichtige Optik. > Das dürfte das größere Problem sein ZnSe-Linsen sind eigentlich nicht so schwer zu beschaffen. Dass IR-Cams mit verstellbarem Fokus ziemlich teuer sind, dürfte deren hoher Auflösung anzurechnen sein. Bei den hier relevanten Auflösungen tut’s Fixfokus ab einem bestimmten Abstand.
Ein Bindestrich könnte die Lesbarkeit verbessern, ich lese immer Infrarotz
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Ich habe mal für ein Museum einen 2-Achsen-Servo-gesteuerten Laserpointer gebaut, um auf kleine Exponate an einer Wand synchron zu einem akustischen Vortrag hinzweisen. Dazu habe ich digitale Mini-Servos genommen (ca. 2x2x1cm). Digitalservos haben den Vorteil, dass sie ihre Position halten, wenn die PWM-Impulse nicht regelmäßig kommen oder ausbleiben, lediglich die Breite zählt. Mit dem Trick, bei ausgeschaltetem Laser, immer aus der gleichen Richtung auf den Zielpunkt zu fahren, habe ich bei einer Entfernung von ca. 3m eine Wiederholgenauigkeit von unter 2cm bei einem Raster von ca. 5...6cm hinbekommen. Ein Positionswechsel dauert damit (Laser aus, Fahrt zu Nullpunkt, Fahrt zu neuem Ziel, Laser an) ca. 1s. Gesteuert habe ich die Servos zeitlich nacheinander direkt von den Pins eines Wemos D1 Mini, ohne Lib, mit selbst generierten Impulsen. Trotz der 3,3V des 8266 hat es einwandfrei funktioniert. Die Vcc der Servos hingen einfach am 5V-Pin des Wemos, der vom USB-Anschluss kommt ...
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Michael B. schrieb: > aber eigentlich reichen 4 Pixel (2x2). Wie willst Du mit 4 Pixel eine qualitative aussage über die notwendige Richtung treffen? Meinem Dafürhalten nach braucht es mindestens 9 Pixel.
Martin S. schrieb: > Wie willst Du mit 4 Pixel eine qualitative aussage über die notwendige > Richtung treffen? Meinem Dafürhalten nach braucht es mindestens 9 Pixel. Das gilt aber auch nur bei einem Bit pro Pixel. So Wärmebildkameras haben allerdings mehr davon.
Benedikt I. schrieb: > Den programmatischen Teil So ein Wort wird bei den Angelsachsen als "false friend" bezeichnet. Denn "programmatisch" meint was völlig anderes als z.B. "programmtechnisch" oder "softwareseitig": - https://de.wiktionary.org/wiki/programmatisch - https://german.stackexchange.com/questions/5675/welches-wort-anstelle-von-programmatisch [/OT]
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Martin S. schrieb: > Michael B. schrieb: >> aber eigentlich reichen 4 Pixel (2x2). > > Wie willst Du mit 4 Pixel eine qualitative aussage über die notwendige > Richtung treffen? Meinem Dafürhalten nach braucht es mindestens 9 Pixel. Wie jeder Heliostat: gleiche Infrarotmenge pro Pixel.
Jack V. schrieb: > Martin S. schrieb: >> Wie willst Du mit 4 Pixel eine qualitative aussage über die notwendige >> Richtung treffen? Meinem Dafürhalten nach braucht es mindestens 9 Pixel. > > Das gilt aber auch nur bei einem Bit pro Pixel. So Wärmebildkameras > haben allerdings mehr davon. Guten morgen... Hast recht.
Benedikt I. schrieb: > Den programmatischen Teil hoffe ich, dass ich halbwegs hinkriege, Wieviel Jahre sind es noch bis zum 61., das klingt ja alles recht aufwendig. Gerade Programmieren kostet immer die meiste Zeit. Ich hab irgendwie überhaupt keine Vorstellung, wie das konstruktiv aussehen soll und was da wie bewegt werden soll von den (wieviel?) Servos.
Es gibt doch "haufenweise" Projekte, mit der Nindtendo WII-Fernbedineung, die auch eine IR-Kamera verwendet. Allerdings steckt da "etwas mehr Bums" drin als in einem AVR-Arduino. Peter D. schrieb: > von den (wieviel?) Servos. Ein Pan-Tilt-Dingens braucht zwei Servos: Eins für die horizontale und eins für die vertikale Bewegungsrichtung. Das eine wird auf der Drehachse des anderen montiert. Benedikt I. schrieb: > nämlich ein Infrarotzielsystem (Auf > englisch ein IRST, Infrared Search and Track) Wozu braucht man sowas zum Geburtstag? Automatische Kerzenauspustmaschine? Ein Fadenkreuz bei 4 oder 9 Pixeln? Wo soll das angezeigt werden?
Rahul D. schrieb: > Wozu braucht man sowas zum Geburtstag? Relativ simpel: Mein Papa ist, genau wie ich, ein großer Fan von Kampfflugzeugen. Zusätzlich bin ich jemand der gern unterschiedliche technische Gizmos hat, also hab ich es mir als eine schöne, wenn auch wenig sinnvolle, Spielerei vorgestellt.
Martin S. schrieb: > Benedikt I. schrieb: >> dass die garnicht wissen in welche Richtung die grad >> schauen. > > Müssen sie auch nicht. Wenn Bild oben, laufe Schritte nach unten, wenn > Bild unten, laufe Schritte nach oben. Du möchtest ja mit dem > IR-Empfänger eine Regelschleife aufbauen. Was interessiert da die > Absolutposition?! Ich will ja, dass sich meine Kamera am Anfang in eine Ausgangsposition fährt. Soweit ich das weiß, geht das aber nicht bei normalen Schrittmotoren, denn die wissen nicht wo sie gerade stehen. Bei Servos ist es simpler, da diese ja auf eine Position fahren die an ihrem PWM festgelegt ist. Für das eigentliche Nachführen ist dann die Position nur noch insofern von Relevanz, dass mir nicht das Kabel zum Sensor abgerissen wird, wenn der Schrittmotor meinen würde 720 Grad zu fahren.
Angehängte Dateien:
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fotodiode.webp
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Michael B. schrieb: > Benedikt I. schrieb: >> Wenn ich schätzen müsste, würde ich 20° als Minimum nehmen und 8° als >> optimal > > Er hat wohl 10° gekauft > > Beitrag "Wärmebildkamera für Arme" > > aber eigentlich reichen 4 Pixel (2x2). Ich habe mal ein Ding gefunden, das wie ein früher Prototyp für eine Totalmeßstation ausah. Dreh- und schwenkbarer Laseremitter, Reflektorprisma und Empfänger. Der Emfänger war eine viergeteilte Fotodiode. Also im Prinzip eine Webcam mit begrenzter Auflösung. :) Die gibt's auch heute noch, man will sie nur nicht bezahlen müssen: https://www.edmundoptics.de/p/196mmsup2sup-four-element-segmented-photodiode-09b974e4/27685/ Der Astrokompaß der B52-Bomber hatte drei Empfänger. Sollte genausogut funktionieren. Große gleichartige Fotodioden gibt es übrigens in Rauchmeldern. Besonders in den Sorten von 10-Jahres-Meldern, die nach 2 Jahren ausfallen.
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Benedikt I. schrieb: > Ich will ja, dass sich meine Kamera am Anfang in eine Ausgangsposition > fährt. > Soweit ich das weiß, geht das aber nicht bei normalen Schrittmotoren, > denn die wissen nicht wo sie gerade stehen. Bei Servos ist es simpler, > da diese ja auf eine Position fahren die an ihrem PWM festgelegt ist. > Für das eigentliche Nachführen ist dann die Position nur noch insofern > von Relevanz, dass mir nicht das Kabel zum Sensor abgerissen wird, wenn > der Schrittmotor meinen würde 720 Grad zu fahren. Dann verwendet man Endschalter. Am Anfang fährt alles in die Ausgangsposition, welche durch Endschalter erkannt wird. Vgl. 3D Drucker.
Wollvieh W. schrieb: > Die gibt's auch heute noch, man will sie nur nicht bezahlen müssen: Och, die gab es neulich auch mal bei Pollin, reagieren aber auf sichtbares Licht, sind keine Thermopiles.
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