Ballsensor RoboCup

[Sebasti]

Also der Schalplan stimmt schon mit der Realität überein.
Und wenn ich die Infra-Diode umdrehe passiert garnichts.
Das mit dem Kondensator kann ich leider erst morgen ausprobieren, da meine kleinen Kondies alle sind. Morgen in der Schule kann ich mir aber welche besorgen und dann werde ich es auch testen.

Gruß Sebasti

[Thoralf]

mit deiner Schaltung wirst du nicht viel Glück haben.
Du mußt zumindest die Offsetspannung des ersten Opamp kompensieren.
Das macht man üblicherweise so, daß man den +Eingang in deiner Schaltung nicht an Masse legt sondern an den Schleifer eines Potis. Dessen oberes Ende wird gegen einen höheren Widerstand an Plus gelegt und dessen unteres Ende gegen einen gleich großen Widerstand an Minus der Versorgungsspannung.
Dann ist höchstwahrscheinlich die Verstärkung der ersten Stufe zu hoch:
Deine Fotodiode ändert ihren Widerstand von ziemilch hoch (kein Ball zu sehen) bis runter zu einigen Kiloohm (Bal direkt vor der Nase. Über den 1Mohm-Widerstand in der Gegenkopplung ändert sich dadurch die Verstärkung von nahe eins bis zum Faktor 1000 (alles geschätzt).
So kriegst du nie eine vernünftige Arbeitsweise der Schaltung hin.
Schon Tageslicht oder eine Lampe beeinflußt die Fotodiode stark. Dagegen ist der schwache Reflex des Balles in einem Meter Entfernung nkaum noch zu "sehen".
Dann kommt noch dazu, daß die LED über 100kOhm nicht genug Strom bekommt oder ist das ein Schreibfehler und sollte 100Ohm heißen?
So wird das nix.

Dir wird NUR Modulation was bringen. Du mußt die LED - sagen wir mit 40 kHz modulieren. Damit wird der "fest definierte Balll" angestrahlt.
Das reflektierte Licht fangst mit einem TSOP4840 o.ä. auf. Damit ist der Empfänger bereits erledigt.

[Sebasti]

Hallo Thoralf,

also Modulation fällt schonmal komplett Platt, weil es sich um einen Fest definierten Ball bei einem Wettbewerb handelt. Dort gibt es 2 Versionen, die das Licht mit einer Wellenlänge von 950 und 940nm Austrahlen.
Die Anderen Verbesserungsvorschläge werde ich heute Mttag ausprobirobieren.

Hilftt es vielleicht einfach, wenn ich den ein M-Ohm Widerstand runterstelle auf z.B. 500k-Ohm?
Und der Vorwiederstand der Led beträgt tatsächlich nur 100 Ohm.
Sorry, da hab ich mich verschrieben.

Gruß Sebasti

Ps: ist es vielleicht auch Sinvoll, wenn ich einfach einen SFH309fa mit Op-Amp-Schaltung nehme nehme?

[Besserwessi]

Das mit dem 1 M ohm Widerstand ist schon gar nicht so schlecht. Nur wenn die Spannung am Ausgang der OPs zu groß wird, sollte man den kleiner machen. Für eine Etwas nichtlinieare Kennlinie wäre es eventuell sinnvoll statt des Widerstandes ein paar Dioden zu nehmen. Das würde eine etwa logarithmischen Kennlinie geben.


So wie im Plan gezeichnet ist die Diode definitiv falsch herum. Denn so wie im plan müßte der OP eine negative Spannung am Ausgang haben. Der Kondensator parallel zu R1 ist sicher sinnvoll, denn das ist eine relativ große Diode mit recht viel kapazität (ca. 70 pF). Da könnte der OP ohne den Kondensator schon zu Schwingungen neigen. Das könnte eventuell auch eine Rückkopplung vom der LED erklären. Ein Widerstand von nur 100 Ohm ist schon ziehmlich keine Für die LED, wenns keine blaue oder weisse ist. Im Plan fehlt auch einen Entkopplung der Versorgungsspannung.


Sonst sollte man über eine Linse vor der Fotodiode nachdenken.
Der LM 358 ist für eine sehr empfindliche Fotodiode auch schon nicht ideal. Durch den Bias Strom hat man da schon etwa 50 mV an Offset. Besser wäre da ein OP mit MOSFET Eingängen, z.B. TLC272.

@Thoralf: Die Fotodiode sollte man nicht als Widerstand betrachen, sondern als Stromquelle mit einer Diode Parallel.

[Sebasti]

Hallo Thoralf, Hallo Besserwessi,

also ich habe jetzt mal alle Verbesserungsvoschläge in einen Sxhalplan umgesetzt. Nun würde ich euch Bitten, diesen Schaltplan abzusegnen, wobei ihr wahrscheinlich bestimmt noch was findet. Ich weiz z.B. nicht, wie ich die Versorgunsspannung entkoppeln könnte. Den Schmitt-Trigger und den Transisor habe ich auch gewechselt, damit ich mir das Invertieren und wieder zurückinvertieren sparen kann.

Nebenbei habe ich mich mal mit dem SFH309FA beschäftigt und bin bis jetzt zu ersmtal besseren ergebnissen gekommen. Ich möchte diese Schaltung aber vollenden, da der SFH205F größer ist und die Wellenlänge genauer passt. Außderdem habe ich inzwichen fast keines der Teile da, so dass ich sie nach eurer Absegnung ersmtal bestellen würde. Natürlich werde ich über das Ergebniss berrichten.

Gruß Sebasti

Bild hier  

[Thoralf]

@besserwessi: Ich hatte die Fotodiode nur als Widerstand betrachtet, stimmt, ist ja auch erstmal einfacher. Wenn du sie als Stromquelle betrachtest muß man aber auch, da diese ja nicht dem Ideal entspricht einen nicht unendlichen Innenwiderstand annehmen. Der sollte dann den Werten, die ich angegeben habe entsprechen. Aber das überseh ich momentan nicht so ganz, werd nochmal drüber nachdenken.

@sebasti: was mir noch nicht gefällt, ist R4. soll der nicht 100Ohm sein? Schreibfehler vllt.?
Dann würde ich R3 auf 1kOhm verringern und von R5 Pin E an den Ausgang des Verstärkers IC3 legen. A ist dann mit R3 verbunden und S von R5 legst du an Pin6 von IC3. Damit kannst du dessen Verstärkung von 1..10 regeln. (Bei deiner Beschaltung geht der Innenwiderstand des IC zu sehr in die Verstärkung ein).
Die offsetkompensation ist ok, nur sollte R6 lieber 1kOhm sein, damit die Einstellung feinfühliger wird.
U.U. müsen R7 und R8 noch bissl variiert werden.

[Sebasti]

@Throalf: also ich habe jetzt deine Verbesserungsvorschläge mit eingearbeitet, allerdings hab ich nicht ganz verstanden wie ich R5 umstellen sollte, da es den IC3A und den IC3B und mir nicht sicher war. Ich habe es jetzt einfach so gemacht, wie ich es verstanden habe.
Und den Widerstand für die LED wollte ich eigendlich schon löngt geändert haben, ich wüsste nur gerne warum ich es noch nicht gemacht hab. Die LED ist übrigens weiß.

Eine Frage habe ich aber noch, die Damit zu tun hat: Und zwar für versuchszwecke habe ich den Schmitt-Trigger MOS4093 genommen. Und da ist es jetzt so, das er das Sinal auch Invertiert. Sprich, wenn an seinem Eingang 0 Volt sind sind am Ausgang 5 Volt und andersrum. Nun würde ich gerne wissen, ob das normal ist oder ob das ein Sondefall ist. Auch würde ich gerne wissen, wie sich der im Schaltplan befindene 74HC14 verhält (Den Habe ich in der Wiki gefunden). Wenn ihr nicht sicher seit, denn würde ich den jetzt verwendeten MOS4093 verwenden.


Gruß Sebasti

Bild hier  

[Thoralf]

mit R5 hast du es so gemacht, wie ich meinte.
Zu deinen anderen Fragen äußern sich bestimmt auch noch die anderen.
Hab mom. viel zu tun (natürlich Robo bauen )

[Sebasti]

ok, aber danke für die Hilfe.

Gruß Sebasti

[Besserwessi]

R8 wird man vermutlich besser weglassen denn es werden vor allem kleine Spannungen deultich unter 1 V brauchen. Wie gut das mit den dioden geht müßte man aber auch erst mal sehen. Eventuell könnte es sinnvoll sein parallel zu der einen Diode noch einen hohen Widerstand (ca. 1-10 MOhm) zu haben.


Der 74HC14 ist auch invertierend. Wenn man das nicht haben will, kann man ja 2 hintereinander schalten.