Geschwindigkeitsmessung

[manhunt]

Hi


Ich bin relativ neu in der Mikrocontroller programmierung und allgemein in der Elektrotechnik.

Und jetzt stehe ich vor meinem ersten kleinen Projekt ich soll eine Geschwindigkeitsmessung durchführen an einem Tischfußballtisch diese müsste im hinteren Tor stat finden und hat so nur 4-5 cm.

Also wie messe ich am besten "relativ" und kostengünstig die Geschwindigkeit auf so einer kurzen Strecke? (unterschiede von 5-8km/h sollten net so das Problem sein....

Wo bekomme ich solche Sensoren her oder selber bauen?

mfg manhunt

[Gock]

Hi!
Wenn DU die Geschwindigkeit des Fussballs innerhalb des Tors messen willst, schreit das Problem förmlich nach einer bzw. nach zwei Lichtschranken (nur LED und Photoempfänger). Einfachste Variante: eine Lichtschranke an den externen IRQ Deines Prozies, die andere an irgendeinen anderen Pin, nach Auslösung des IRQs misst Du dann die Zeit bis zum Erkennen des zweiten Impulses, umrechnen, fertig.
Hat aber den Nachteil, dass der Prozi in der Messzeit nichts anderes machen und dass Fremdlicht störend wirken kann.
Gruß

[manhunt]

Hi

ich bin wirklich ein Anfänger und kenn mich noch net so mit den Fachwärtern aus.

Also so wie ich das jetzt verstanden habe willst du mit einem Led und einem Photoempfänger messen ob der Ball vorbei rauscht?

naja das sollte aber ein Problem werden da das ganze wie gesagt auf 4-5cm passieren muss und da 2 Leds warscheinlich störend werden kann.

Das ich einen Lichtschrankenvorhang brauche war mir auch irgentwie klar da das ganze eine höhe von min 6cm hat.

mfg manhunt

[Gock]

Wegen der 4-5cm sehe ich kein Problem. Die Breite einer LED und eines (zb) Phototransistors betragen etwa 5mm. Ein Paar bei 0cm, eines bei 5cm, warum sollte das nicht gehen?
Du musst nur dafür sorgen, dass die Photoempfänger nur das Licht EINER LED sehen können, zb durch eine Blende oder indem Du sie gegensätzlich montierst.

[manhunt]

Hi


ok frage da brauche ich mehrere leds/Phototransistoren übereinander bei einer höhe von 6 cm?


könntest du mir welche empfehlen die auf einer Länge von 15cm funktioniern?

und wie schauts mit der empfindlichkeit des Phototransistors auf schnelle Lichtveränderung aus? Da ich glaube das das ganze sich zwischen 50-80km/h abspielen wird?

mfg manhunt

[Gock]

da brauche ich mehrere leds/Phototransistoren übereinander bei einer höhe von 6 cm?

Vorsicht! Besser wäre nur eine Diode+Photoempfänger, weil der Lichtstrahl eindeutig unterbrochen werden muss. Bei zweien ist das nicht automatisch der Fall. Vorausgesetzt ist auch, dass der Ball nicht am Sensor vorbeihuschen kann, ohne auszulösen.

und wie schauts mit der empfindlichkeit des Phototransistors auf schnelle Lichtveränderung aus? Da ich glaube das das ganze sich zwischen 50-80km/h abspielen wird?

Einige Megahertz sind da schon drin, ich glaube nicht, dass sich Dein Ball so schnell bewegen kann
Wie wärs mit LPT80A von Siemens, im Datenblatt ist gleich die passende Diode genannt, Anstiegszeit 10µs.
Gruß

[manhunt]

Hi

das ist ja gerade das Problem das der Ball einen spielraum von 6cm hat und das licht nie ganz ausmachen wird..... und auserdem kann ich das ganze kaum vor tageslicht schützen...


Frage gibt es irgentwelche kostengünstigen lösungen mit lasern oder so?


mfg manhunt

[Gock]

Ne, man kann die Empfindlichkeit natürlich so einstellen, dass das tageslicht nicht stört. Es gibt auch Fertigprodukte (Lichtschranken), schätze für 10-20€. Entscheidend ist, dass der Ball in jedem Fall die Direkte Verbindungslinie zwischen Sensor und Sender unterbricht. Im Falle eines Lasers ist das zwar eindeutig, für normale LEDs gilt das aber auch. Man muss mit der Empfindlichkeit spielen.
Für Produkte such halt mal bei Versendern, weiß ich auch nicht.

[Frank_R]

Hi
das ist ja gerade das Problem das der Ball einen spielraum von 6cm hat und das licht nie ganz ausmachen wird..... und auserdem kann ich das ganze kaum vor tageslicht schützen...

Frage gibt es irgentwelche kostengünstigen lösungen mit lasern oder so?
mfg manhunt

hallo manhunt,

da du eine relativ Breite Fläche abdecken willst, ist eine Laser lichtschranke IMHO überhaupt nicht geeignet. Es sei denn du bringst mehrere Spiegel an s dass der dünne Lichtstrahl sich Netzartig über den gesamten Toreingang erstreckt und am Ende des Strahls den Sensor. Aber das dürfte von der Ausrichtung der Spiegel zu schwierig werden

Viel besser sollte hier eine Reflexlichtschranke verwendet werden, also Sende LED und Empfangssensor schauen in die selbe Richtung.
Eine fertige Lösung gäbe es hier, http://www.eltima-electronic.de/lichtschranken.html aber diese ist viel zu teuer. Aber wenn du die Bedienungsanleitung durchliest, wird dir das Prinzip klar.


Es ist im Prinzip so, dass der Sensor die ganze Reflexfläche "LEUCHTEN" sieht. Man kann die Empfindlichkeit nun so einstellen, daß auch ein winziges Objekt von 1mm ausreicht, dass die Lichtschranke auslöst. Das erreicht man dadruch, dass die Verwendete Schaltung auch auf einen geringen Helligkeitsabfall reagiert und nicht nur auf ein KOMPLETTES Unterbrechen des Lichtstrahls!
Im Prinzip könnte man auch mehrere LEDs als Sender anbringen und mehrere Empfänger. Es ist ja nicht nötig den GESAMTEN Strahl zu unterbechen, sondern es reicht ein Helligkeitsabfall zur Regristrierung. Ob ein Sensor von mehreren LEDs beleuchtet wird ist hierbei egal, da man die Schranke vor Beginn der Messung auf die Umgebungshelligkeit anpassen muss. Also gerade so einregeln dass sie nicht auslöst.

Um das ganze für ein Tischfussballtor Prozesssicher zu machen, würde ich mehrere LEDs zur "Beleuchtung" verwenden, so dass im Tor eine wesentlich höhere Helligkeit existiert, als in der Umgebung. Dann die Lichtschranke so einregeln dass sie gerade so nicht auslöst. Jetzt sollte ein versehentliches Abschatten des Tores (durch einen Spieler) und den damit verbunden Helligkeitsabfall der Lichtschranke nichts mehr ausmachen. Allerdings bei zu viel Licht kann es sein, dass der Sensor blind wird, weil er zu viel Licht abgekommt.

Alternativ könnte man auch einen IR-Empfänger für moduliertes Licht verwenden. Der Sensor den "IS471F-SH MODULIERTER IR DETEKTOR",der erzeugt modulierters Licht und demoduliert es wieder, bei Übereinstimmung gibt er ein TTL-Signal aus. Dann hat man eigentlich gar keine Probleme mit Fremdlicht mehr.
Das funktioniert dann genau anders herum, als oben beschrieben. Hier wird nicht auf einen Helligkeitsabfall reagiert, sondern auf das Warnehmen von moduliertem Licht.
Ich bin ein Elektronik auch absoluter Anfänger, aber eine Beispielschaltung ist im PDF des "IS471F-SH" bei Conrad.de auf Seite 4 (Basic Circuit). Du benötigst dazu noch eine seperate IR-LED (~900nm) und einen passenden Vorwiederstand. Eigentlich müsste es dann schon gehen?
Ein Problem ist hier evtl. dass der Sensor das reflektierte Licht von der Tor-Gegenseite empfängt auch wenn noch gar kein "Ball" im Tor ist.

Dein Problem ist aber, dass du die Geschwindigkeit messen willst, die oben beschrieben Möglicheiten aber nur registrieren, dass ein Ball im Tor ist.

Du brauchst also zwei Messebenen.
Ich würde auf der Torlinie seitlich am Pfosten den Sensor in einem Lichtschacht mit schmalen Schlitz-Ausgang anbringen. (der Sensor schaut also aus dem Dunkeln auf einen Hellen Lichtschlitz und sollte schon ein paar cm von der Schlizuöffnung entfert sein). Ob die LEDs direkt gegenüber oder indirekt beleuchten sollte egal sein? Mit der Helligekeitsempfindlichen Schaltung könnte es dann funktionieren.
Vielleicht geht das?
Evtl. kann der "Schlitz" sogar 5-10mm Breit sein. Wenn beide Lichtschranken zur Messung gleich eingestellt sind, dann sollten sie beide bei der gleichen Durchgangsposition des Balles auslösen und die Geschwindigkeit recht genau ermitteln lassen.

folgende Lichtschranke reagiert auf Helligkeitsunterschiede, ist einstellbar und extrem schnell! Allerdings liefert sie kein TTL-Signal zur weiterverarbeitung. Wie man das macht weiss ich allerdings nicht. Statt des SCR sollte man einen zweiten 2N2222 verwenden.

ciao
Frank

[Frank_R]

Einfachste Variante: eine Lichtschranke an den externen IRQ Deines Prozies, die andere an irgendeinen anderen Pin, nach Auslösung des IRQs misst Du dann die Zeit bis zum Erkennen des zweiten Impulses, umrechnen, fertig.
Hat aber den Nachteil, dass der Prozi in der Messzeit nichts anderes machen ...kann.

hallo Gock,

ich möcht auch mit µControllern anfangen, hab also noch keine praktische Erfahrung.
Was meinst du damit, der Prozesor kann zwischen zeitlich nichts anders machen? Man kann doch sicherlich die Ports mit hoher Taktfrequenz abfragen und dann ausrechnen? Oder geht das nur wegen der Nutzung des IRQs nicht?

ciao
Frank