mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik schnelle und einfache Lichtschranke


Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo
ich soll einen Tisch-Kicker mit einer digitalen Anzeige aufrüsten und 
hab auch alles fertig bis auf die Sensoren (Lichtschranken) die ein Tor 
registrieren sollen. Da das ganze mit einem ATmega8 und 4 
Schieberegistern sowiso schon relativ groß ist wollte ich das mit dem 
Sensor so einfach wie möglich machen.
Ich hab mir auch schon überlegt mit IR-LEDs und IR-Widerständen einen 
Spannungsteiler aufzubauen und einfach an den AD-Wandler des ATmega's 
ran zu gehn aber ich glaub die AD-Wandler sind recht langsam und so ein 
Kickerball kann ja schon einiges an Geschwindigkeit haben. Der Vorteil 
daran wäre aber das ich per Software die Empfindlichkeit einstellen 
könnte.

Also wie gesagt ich brauch eine Lichtschranke die auf sehr kurze 
Unterbrechungen reagiert und möglichts einfach aufgebaut ist.

Bin für jede Idee dankbar.

Autor: Christian L. (lorio)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mein erster Gedanke wäre IR-LED --> IR-Fotodiode + Pullup und dan an den 
externen Interruptpin. Oder zumindest den Flankenwechsel irgendwie 
zwischenspeichern (RS-FF?) und dann pollen.

Autor: Maddin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>ich glaub die AD-Wandler sind recht langsam und so ein Kickerball
>kann ja schon einiges an Geschwindigkeit haben

Lt. Datenblatt kann der ATMega8 R=15kSamples/s bei maximaler Auflösung. 
Der Ball kann theoretisch eine Geschwindigkeit von v=R*D/N 
(N=Entprellzyklen) haben, und der ATMega kann die Unterbrechung der 
Lichschranke gerade noch detektieren. D.h. wenn der Kickerball 5cm 
Durchmesser hat (geschätzt...), und eine Entprellung von 5 Samples 
gemacht wird, ergibt sich:
v=(15000/s)*0,05m/5=150m/s=540km/h (Ansprechzeit der Lichtschranke nicht 
berücksichtigt...).
Ich denke, da hat der ATMega noch Luft, andere Aufgaben nebenher zu 
erledigen...

Autor: Christian L. (lorio)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok...also sieht du:

So schön wie Maddin es vorgerechnet hat, zeigt sich, dass dein Problem 
auch ohne externe Hardware leicht zu realisieren ist.

Die Frage ist nur, wie träge so ein Fotowiderstand ist.
Die Durchflugszeit sind nur ein paar Millisekunden.

Ich meine, dass Fotodioden schneller sind...
Dann mit aktiviertem Pullup am einem Pins und alle 500µs gepollt...dann 
müsste es klappen.

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab eigentlich auch Fotodioden gemeint.
Was ist eigentlich der Unterschied von einer Fotodiode zu einem 
Fototransistor.

Autor: 6645 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Photodioden sind viel schneller als Phototransistoren. Das Problem bei 
Lichtschranken ist ueblicheweise das Hintergrundsignal.

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok
Fals du mit Hintergrundsignal das Restlicht meinst das normales 
Tageslicht mit sich bringt, dann versuch ich das Problem zu beseitigen 
indem die IR-LEDS einfach sehr stark sind und ich dann einen starken 
Unterschied habe.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oder du modulierst das Signal.

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dann bracuh ich aber auch gleich wieder Filter und Co und das geht bei 
mir dann auch schon wieder über "einfach" hinaus.

Ich glaub ich werd's dann jetzt mal mit dem AD-Wandler und den 
Fotodioden machen und ein bisschen rumprobieren.

Noch ne Frage gibts bei Fotodioden positive und negative oder wann 
lassen die wie Strom durch?

Autor: Lichtschrankenwärter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie moduliert man denn? Einfach mit Rechteckspannung pulsen, oder besser 
mit Sinus? Und wie schnell geht das, weil die Frequenz die kleinste 
Auflösung festlegt?

Autor: loetenant (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
du kannst einfach das gesendete (ir) signal takten, das erfaßt du und 
setzt damit regelmäßig einen counter zurück. der atmel zählt meinetwegen 
(flanken) bis 1000 (sozusagen die auslösezeitspanne durch den 
ballschatten) wenn kein signal kommt, dann löst er aus. hab sowas mal 
nur mit nem zähler und ne555 gebaut, muß kein atmel sein is aber 
einfacher mit... die zeiten und taktungen kannste in grenzen ja an die 
ballgeschwindigkeit anpassen

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>IR-Fotodiode + Pullup

Pullup halte ich für schlecht. Dadurch muss der gemeinsame Knotenpunkt 
(Fotodiode/Pullup) immer zwischen GND und Ub umgeladen werden. Das 
dauert lange.
Nimm einen OPV als Strom-Spannungswandler. Das funktioniert super. SO 
erreichst du Anstiegszeiten, die unter 1µs liegen. EIne evtl. notwendige 
Taktung mit einigen 10kHz wären somit locker drin.

Siehe Anhang. Die angegebenen Bauelementewerte (R5/C5) müssen allerdings 
auf die Lichtstärke/Abstand... angepasst werden. Hinter den TLC272 
sollte irgendein Schmitttrigger geschaltet werden. Ein Atmel-EIngang 
könnte reichen...

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn du jetzt noch die Diode unter eine negative Vorspannung setzt ist 
es richtig gut.

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mh ok jetzt hab ich nur noch zwei Probleme und zwar weis ich absolut 
nicht was ich da jetzt für einen Widerstand und Kondensator brauch da 
ich sowas noch nie gemacht hab? Wie kann ich das denn berechnen?

Und zweitens brauch ich den Inverter nach dem TLC272D?

Damit der Kicker-Ball auf jeden fall registriert wird will ich LEDs und 
Dioden in 3 Höhen anbringen. D.h. es wären dann 3 Dioden in Reihe die 
den TLC272D ansteueren.

Als LED und Diode hab ich mir jetzt mal folgende rausgesucht weil ich 
dachte das die von den Wellenlängen am besten zueinander passen und die 
LED sehr stark ist:

http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...

Aslo ich hoff ihr könnt mir nochmal helfen

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Photodioden sollte man nicht in Reihe schalten, höchstens parallel. 
Zur Störlichtunterdrückung gibt es auch Dioden mit IR Filter.

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
d.h. ich müsste dann das ganze 3x aufbauen und mit einem UND-Gatter auf 
einen Ausgang bringen.

Würde das dann so wie im Bild stimmen.

Kann ich die schaltung irgendwie ändern so das ich die Hysterese durch 
einen Poti einstellen kann.

Autor: Julian O. (juliano)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
guten Abend.

Auch auf die Gefahr hin, dass es eine langweilige Lösung ist: Hast du 
einen Kicker bei dem die Bälle auf jeder Seite im Tor liegen bleiben? 
Dann bau die Lichtschranke doch einfach im "Loch" unter dem Tor auf, da 
bleibt der Ball liegen und du hast keinerlei Zeitprobleme.

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi

wäre eine Lösung aber bei dem Kicker rollt der Ball immer zu einem Loch 
in der Mitte. Das andere Problem ist das die Schaltung auch Bälle zählen 
soll die hinten an der Torwand abprallen und wieder rauskommen. Aufgrund 
dieser zwei Tatsachen hab ich mich eben für die Lichtschranken in den 
Torpfosten entschieden.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die von mir verwendetetn Fotodioden (BPW34) kannst du parallel schalten, 
würde ich aber hier nicht raten. Baue lieber mehrere getrennte 
Lichtschranken auf. Als Sendediode kannst du alles nehmen, was gut zur 
Wellenlänge der Fotodiode passt. Ich nehm immer SFH4600. Kommt aber auf 
die notwendigen Entfernungen an.

>Und zweitens brauch ich den Inverter nach dem TLC272D?
Den Inverter nicht, aber eine Schmtt-trigger Funktion.

>>Hinter den TLC272 sollte irgendein Schmitttrigger geschaltet werden. Ein 
>>Atmel-EIngang könnte reichen...


>Hysterese durch einen Poti einstellen kann.
Der Widerstand in der Gegenkopplung!!! des TLC272 macht keine Hystere, 
sondern eine (Foto)Strom nach Spannungs-Wandlung. Darüber würde ich dir 
zur Bandbreitenbegrenzung dringend zu einem (kleinen) Kondensator raten.

Hystere musst du bei Bedarf dahinter machen
=> Schmitttrigger mit einstellbarer Hystere.

Autor: überleger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wie stellst Du denn fest, ob der Ball gerade reingeht oder abgeprallt 
wieder rauskommt?

Autor: Ulrich P. (uprinz)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hihi, die vorherige Frage bei Doppelzählung nach Abpraller stellte sich 
mir auch gleich. Aber im Grunde kann innerhalb von wenigen Milliskeunden 
kein erneutes Tor fallen, da der Ball ja erst geholt und neu eingeworfen 
werden muss. Man kann also hier einfach eine Tot-Zeit einbauen.

Das Fremdlicht kann man auch recht einfach ausblenden in dem man Sender 
und Empfänger hinter kleine Röhrchen montiert, vorzugsweise Lichtdichte 
und innen mattierte Röhrchen. Aber recycelte Kugelschreiber tun es 
sicherlich auch ( oder Abschnitte von ihnen).

Gruß, Astralix

Autor: Michael Schühle (Firma: Schühle & Traub GbR) (mos-87)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
eben das Problem mit den abgeprallten Bällen kann ich ganz einfach per 
Software lösen.

meine Fragen sind jetzt nur noch kann ich das so wie oben von mir 
beschrieben machen und in welcher größenordnung müssen der Wiederstand 
(Poti) und der Kondensator sein.

für die IR-LED hab ich mich entschieden weil sie sehr stark ist und nur 
einen Abstrahlwinkel von 3° hat.
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...

für die Fotodiode ha ich mich entschieden weil sie eben nur auf 
Wellenlänen zwischen 740-1100 nm reagiert und kein SMD-Gehäuse hat.
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.