Rasenrobo mit Induktionsschleife, Schaltbilder, Hallsensor

[Christian H]

Hallo,

noch eine kurze Anmerkung zum Beitrag von jguethe. Du schreibst, dass Du zum Testen 10 m von einer 100 m Rolle abgerollt hast. Wenn Du später im Garten 100 m auslegst, könnte das Signal sogar stärker sein. Die Rolle mit ihrer Induktivität verlangsamt den Stromfluss beim An- und Abschalten. Die Flanken sind damit weniger steil und es wird weniger Spannung in den Sensoren generiert.

An MichaelM. Ich bin erstaunt dass, es so einfach geht. Super! Ich habe generell das Problem, dass in meinem Sensor beim Ausschalten der Spannung an der Schleife, eine entgegengesetzte Spannung, wenn auch schwächer, induziert wird. Deswegen habe ich ja auch die niedrige Frequenz gewählt und das Programm mit der Schleife, um den 1. Peak zu detektieren. Sehe ich es richtig, dass Du auch mit einer relativ hohen Frequenz arbeitest und an den Ausgängen durch die Kondensatoren relativ konstante Spannungen das Messergebnis anzeigen. Du musst also keine Impulse mehr auswerten.

Mich erstaunt,dass Du mt einem OP die Spannung von der Relaisspule so verstärken kannst, dass die Anzeige mit LEDs funktioniert. Ich komme am Ausgang meines OP auf Spannungen von etwa 0.5 bis 1 V.

Wie schwierig ist die Nullpunkteinstellung über die Potis ? Welche Frequenz verwendest Du? Wie groß ist die Schleife mit der Du den Sensor getestet hast.

An bluesfire. Könnte es sein, dass dieser 2. entgegengesetzte Impuls Dir die gelegentlichen Messfehler (Signalgezappel) liefert?


grüsse

Christian

[jguethe]

Hi,

zu Christian H:
Habe früher schon mal einen „Freiland“-Versuch gemacht. Es geht draussen tatsächlich eher besser. Im Moment ist das Wetter jedoch so besch…. , dass ich draussen nichts zustande bringe.

zu ManfredM (und Christian H): Die Empfängerschaltung scheint mir sehr vielversprechend zu sein. Werde sie so bald wie möglich nachbauen und dann berichten.
Rechnerisch beträgt die Generatorfrequenz von Manfred M etwa 70 Hz, die Impulsbreite etwa 51%. Wie gesagt: rechnerisch (Datenblatt des NE555 und Formeln, u.a. ex „kreatives-chaos.com“. Irrtum vorbehalten.
Meine eigenen Versuche mache ich zur Zeit mit etwa 100 Hz, Impulsbreite deutlich < 10%. Eine Erhöhung der Impulsbreite bringt nach meinen Versuchen absolut nichts. Wenn ich mich nicht verrechnet habe: Warum ist der Impuls bei Dir so breit ?

zum Thema LED an Ausgang der Verstärkerschaltung (Anmerkung von Christian H):

Direkt an den Ausgang des OP’s (korrgierte Verstärkerschaltung von Christian H) habe ich – ohne nennenswerte Einschränkung der Empfindlichkeit eine LED über 220 OHM nach Masse gelegt, mit folgenden Ergebnissen:
1. Innerhalb der Schleife (bei mir sehr kurze positive Impulse)
LED leuchtet mittelhell U=ca. 0,8 V mit Voltmeter gemessen

2. Ausserhalb der Schleife(deutich längere positive Impulse)
Rechtecksignal ist etwas unsauber und schwankt/pumpt mit etwa 1Hz in der Impulsbreite
LED leuchtet deutlich heller; U = ca. 2,0V. Die Ursache für das Pumpen kann ich bisher noch nicht feststellen. Eine Änderung aller C’s hat nichts gebracht.

Nach wie vor stelle ich aber immer wieder fest:
Die Empfindlichkeit ist „aussen“ deutlich schlechter. Die Ausführungen von Christian H in einem der vorangehenden Beiträge lassen erahnen, dass das möglicherweise auch normal ist.

Zur Anschaltung einer LED usw.
Den 2. OP habe ich dann als Trennstufe nachgeschaltet (Pin 1 an 5, Pin 6 über Spannungsteiler auf ½ U; und Pin 7 über C=10µF an GND. An Pin7 kann man nun eine einigermassen geglättete Gleichspannung abgreifen. Die Gleichspannungspotenziale gemessen mit Voltmeter innen und aussen sind etwa so wie an Pin1.

Bei der Auswertung mit ADC wird jedoch das „Pumpen“ besonders deutlich. Wenn der untere Wert in die Nähe des Wertes für „innen“ kommt, kann man das Signal nicht brauchen. Genaues kann ich dazu noch nicht sagen. Meine Auswertung mit ADC basieren noch auf der „Schmitt-Trigger“-Version, welche dieszbezüglich das gleiche Verhalten zeigte. Im Prinzip hat es aber auch dort schon funktioniert. D.h. die Verarbeitung von Impulsen wäre nicht mehr erforderlich. Die unterschiedlichen Gleichspannungspotenziale würden zur Unterscheidung, ob innen oder aussen ausreichen.

Gruss

jguethe

[MichaelM]

Hallo,
Danke für das Interesse. Da ich momentan sehr wenig Zeit für sowas habe, dachte ich mir ich stell die Ergebnisse mal dem Forum zur Verfügung. Ich habe das Ganze soeben nochmal angeschlossen und zwei (miserable) Fotos der Oszillogramme gemacht. Die Frequenz beträgt ca. 185 Hz. Für die Fotos habe ich die Senderschaltung mit 24V dc versorgt, sowie einen 10m Draht und einen 2 Ohm Widerstand angeschlossen. Um die negativen Spitzen in Grenzen zu halten ist es wichtig, den Kondensator C5 richtig zu wählen und die Freilaufdiode einzubauen.
Die Einstellungen des Oszis im Einzelnen:

zu Foto "U (C5)":
Spannung am Kondensator
1000 bzw 20 µs/div
10 V/div
Nulllinie unterer Bildschirmrand bzw. Bildmitte

zu Foto "I (Draht)":
Strom im Draht
5 µs/div
1 A/div
Nulllinie 2 div von unten

Ach ja, man darf sich um den NE555 nicht verwirren lassen: Die Pausenzeit wird von dem 220k Widerstand und die Pulszeit von den 330r bestimmt. (Die 10k sind eigentlich unnötig).

Die OPs arbeiten als Komparator und somit mit der offenen Schleifenverstärkung von etwa 1 Million (oder so ähnlich). Am OP-Ausgang liegen somit digitale Pegel von 0V oder 5V an. Die Einstellbereiche der Potis passen halbwegs.

Ich hoffe ich konnte helfen
Gruß,
Michael

[homedom]

Hallo,
Ich hab auch vor mir einen Rasenmäh Roboter zu bauen. Ich will da auf jeden Fall auf eine Induktionsschleife zurückgreifen. Ich hatte vor die Schaltung von csack zu nehmen, da sie mir am einfachsten vorkommt. Ich möchte natürlich auch, dass der Roboter den Weg zur Ladestation selber findet, deswegen wollt ich nochmal nachfragen wie genau das gemacht ist (Christian H). Ist das eine neue Schleife für die Ladestation? wenn ja, wie kann man die Frequenzen unterscheiden? Oder kann man das auch anders lösen? Ich find es gut, dass alle hier ihre Schaltungen und Erklärungen reinstellen, DANKE

[MichaelM]

Hallo,
habe soeben einen Fehler im Sender-Schaltplan entdeckt: Ich habe eine Diode vergessen, in der Schaltung ist sie aber eingebaut. Doch gut, wenn man nochmal drüber schaut.
Gruß,
Michael

[homedom]

Hallo,
Ich hab auch vor mir einen Rasenmäh Roboter zu bauen. Ich will da auf jeden Fall auf eine Induktionsschleife zurückgreifen. Ich hatte vor die Schaltung von csack zu nehmen, da sie mir am einfachsten vorkommt. Ich möchte natürlich auch, dass der Roboter den Weg zur Ladestation selber findet, deswegen wollt ich nochmal nachfragen wie genau das gemacht ist (Christian H). Ist das eine neue Schleife für die Ladestation? wenn ja, wie kann man die Frequenzen unterscheiden? Oder kann man das auch anders lösen? Ich find es gut, dass alle hier ihre Schaltungen und Erklärungen reinstellen, DANKE. Ich muss sagen ich hab das Prinzip der Induktionsschleife jetzt fast verstanden, warum das allerdings möglich ist, ist mir ein Rätsel .

gruß, homedom

[Klingon77]

hi,

auch von mir ein DICKES DANKESCHÖN

für die ausgezeichnete Darstellung und Erklärung!

Bin zwar noch lange nicht soweit, aber kann es dann wirklich gut gebrauchen!

Da könnte man glatt einen Wiki Artikel draus machen....

Gruß, Klingon77

[Christian H]

Hi,

ich habe mir die Schaltung von MichaelM aufgebaut und etwas experimentiert.

Zum Generator:
Wesentlich günstiger als bei meinem Generator ist der Einbau des Widerstands 100 Ohm zusammen mit dem Kondesator C5 10 uF (ich habe nur 22uF gehabt, hat aber auch gut funktioniert (50 Hz und 5% Impulsbreite, geht auch anders). Bei meiner alten Schaltung ist es zwar auch zu einem Einbruch der Spannung nach Durchschalten des FET gekommen, so ist das aber wesentlich besser und kontrollierter. Darauf kann man sich verlassen. Schont das Netzgerät.


Zum Sensor: Ich habe etwas mit den Potis gespielt und das Signal vom OP vor und nach der Diode abgenommen. Bei mir ergab sich die beste Differenzierung zwischen innen und aussen eindeutig ohne Verwendung der Diode (also wie Diode überbrückt)! Das Poti für die Empfindlichkeit musste ich zumindest fast auf Kurzschluss stellen. Die besten Ergebnisse hatte ich einfach bei Verzicht auf die Potis. D.h. Empfindlichkeitspoti überbrückt. Die Spule liegt damit einfach an einem Spannungsteiler (2 x 47 kOhm). Gemessen mit einem Voltmeter ergeben sich je nach innen oder aussen 0 oder > 2 Volt.

Für den Sonsor ist für mich deshalb folgende einfache Schaltung der Favorit: Sensor von MichaelM etwas modifiziert und zwar mit Überbrückung der beiden Potis und der Diode.

Um nichts falsches zu sagen, bzw. etwas zu übersehen, möchte ich deshalb MichaelM bitten zu sagen, was gegen meine Vereinfachung sprechen würde. Mit der Diode hatte ich zumindest eindeutig ungünstigere Messwerte.

Auch alle andere, die in diesem Forum mitlesen, möchte ich fragen, ob man diese Schaltungen quasi als Standard für den Aufbau einer Induktionsschleife vorschlagen könnte/sollte. Modifikationen, wie Verwendung zweier Schleifen mit unterschiedlicher Frequenz wären, hierauf aufbauend scherlich leicht zu realisieren.


mfg


Christian

[homedom]

So ich bins nochmal..
Ich hab da noch ne Frage, und zwar will ich den Sender mit nem Mikrocontroller realisieren, muss ja kein großer sein, irgend ein ATtiny. den Empfänger will ich von csack übernehmen. Jetzt die eigentliche Frage, Hab ich das mit der Schleife richtig verstanden? Also es wird ein kurzer Impuls (12V?) durch die Schleife geschickt, das ist alles? Also brauch ich nur n Mikrocontroller, n MOSFET und die Schleife? Oder was brauche ich noch alles? In der Hinsicht bin ich noch ein absoluter Anfänger, aber ich hoffe ich kann mit eurer Hilfe lernen. DANKE

gruß, homedom

[MichaelM]

Hallo,
zu den Dioden:
Die sind dazu da, damit sich der Kondensator in den Impulspausen (der Impuls ist sehr kurz, im µs-Bereich) nicht über den OP entlädt, da der OP eine Gegntaktausgangsstufe hat. Es gibt jetzt 2 Möglichkeiten:
1. Man legt die Schaltung 2,2µF 47k hochohmiger aus (kleinerer C, größerer R) damit der OP in der kurzen Zeit den Kondensator laden kann.
2. Man ersetzt die Diode durch einen NPN-Transistor (z.B. BC547, C an +5V, B an OP-Ausgang, E an Kondensator), hierdurch wird der Strom verstärkt. Diese Anordnung ist z.B. seit Jahren in meiner Aussteueranzeige im Einsatz.
Zu den Potis:
wenn die gebrückt sind, ist die Spannung der Spule sehr klein. Ohne Potis ist man dem Offset der OPs ausgeliefert. Der Offset der OPs ist nämlich Exemplar und Temperaturabhängig. Man könnte die beiden 47k Widerstände mit zwei Kondensatoren puffern. Bei mir waren auch Abblockkondensatoren auf der Betriebsspannung unerlässlich, ohne hatte ich keine Funktion. Diese Kondensatoren sind in meinen Schaltplänen jedoch i. d. R. nicht eingezeichnet, weil obligatorisch. Anhaltswerte 150nF direkt am IC und 100µF in direkter Nähe der Schaltung (max. 5cm).
Ich habe die Schaltung bzgl. der Potis noch etwas verändert, Plan im Anhang. Außerdem noch ein Bild der Spulenspannung in ca. 50cm Abstand.
zu Foto "Spulenspannung":
Sender mit 24Vdc versorgt
15m Draht
10µs/div
200mv/div
50cm Abstand

Man darf zum Test des Empfängers keinen Wiederstand in den Sendedraht schalten, sondern muss gleich 20m Draht anschließen. Die Impulsform im Empfänger ist davon wesentlich abhängig.

Gruß,
Michael