IR-Navigation mit TSOP7000, 2 Drehbaken, 15m Reichweite

[Michael]

Hallo Christian H,

ich dachte, die beiden Servos auf der Grundlinie werden von nur einem Controller gesteuert. Dann wäre ein versetztes Senden kein Problem mehr.
Die Geschwindigkeit der Servos geht direkt in die Wiederholrate des Empfangs ein.
Es wird wohl einmal pro Sekunde eine Positionsberechnung möglich sein.

Gruß, Michael

[Christian H]

Hallo Michael,

mit einem Mikrocontroller beide Servos ansteuern ist eine Möglichkeit. Dazu wäre halt eine Strippe zwischen beiden Baken notwendig. 2 Mikrocontroller braucht man wohl auf alle Fälle, da die 455 KHz sich nicht gut über mehrere m Kabel übertragen lassen.
Ich habe mir soeben überlegt, dass ich bei einer Bake einen TSOP anbringe. Beide Baken stehen eh in Sichtkontakt. Bake 1 gibt dann den Rhythmus vor. Trifft der IR-Strahl von Bake 1 auf den TSOP von Bake 2 weiß diese wann Bake 1 entlang der Grundlinie ausgerichtet ist. Dann kann ich den Strahl von Bake 2 etwas zeitversetzt hinter dem von Bake 1 schwenken. Überschneidungen gibts dann allenfalls am Rand des "Spielfelds".

Jepp, werde ich gleich ausprobieren. Kein Projekt ist je fertig.

Wenn die Servos den Anschlag erreichen wären trotzdem noch Sendepausen erforderlich die etwas Zeit kosten.

Übertragungsfehler werden weitgehend ausgeschlossen, indem mindestes 3 aufeinanderfolgende Bytes gleich sein müssen. Ausserdem dürfen das erste und letzte Byte einer Serie sich nur wenig unterscheiden. Dann kann man davon ausgehen, dass sie nur von einer Bake stammen.


Grüße

[Christian H]

Hallo,

die Idee, die Servobewegung der beiden Baken aufeinander abzustimmen, habe ich wieder fallengelassen. Das würde das System wohl nur unnötig kompliziert machen.

Die Baken arbeiten jetzt mit etwas unterschiedlicher Geschwindigkeit der Servos, so dass Überschneidungen der IR-Strahlen beider Baken am Empfänger zwar vorkommen, aber nie mehrfach hintereinander auftreten.

Die durch Überschneidung fehlerhaften Datenpakete werden am Empfänger dadurch aussortiert, dass der größte und kleinste gemessene Winkel einer Serie maximal 20 Grad auseinanderliegen darf. Stammen die gemessenen Bytes aus einer Überlagerung von beiden Baken, ist die Streubreite wesentlich höher ( Mischmasch aus Bytes beider Baken).

Ausserdem müssen am Empfänger mindestens 3 Bytes mit gleichem Wert aufeinanderfolgen um als gültig durchzugehen.


Noch ein Video. Wegen dem -autozensiert-wetter nur innen aufgenommen.

Die Baken waren 3 m auseinander. Abstand zu den Baken ebenfalls etwa 3 m. Das Display ist auf dem Video leider nur schwer abzulesen. Die Messwerte in der oberen Reihe sind:
1. Zahl der Bytes in einer Serie
2. erstes Byte (Winkel) einer Serie
3. letzte Byte (Winkel) einer Serie
4. Der Mittelwert einer Serie, bzw. Winkel mit dem x uny y berechnet wird

Untere Reihe:
x und y in cm.

Man sieht eine Schwankungsbreite von x und y von einigen cm. Die gemessenen Winkel der beiden Baken sind etwa 62 und 172. Dazwischen kommen auch Falschmeldungen mit Winkel von z.B. 110, die aber an der großen Schwankungsbreite als solche erkannt werden.

Zwischendurch wird der Empfänger entlang x um 30 cm verschoben

Die Aktualisierungsrate läßt sicherlich zu wünschen übrig. Mein Rasenrobo ist ja auch kein Ferrari. Schnellere Schwenks müßte man mal ausprobieren.

Damnächst werde ich den Empfänger mal auf meinem Rasenrobo installieren. Nach einer Probefahrt wird das Projekt wohl wieder in der Versenkung verschwinden. Vielleicht findet sich jemand der noch Verbesserungen einbaut, z.B. Schrittmotor Blenden vor den LED ausprobiert etc.


[stream:caf9dd3465]http://www.rasenrobo.de/bake/IMGP2301.AVI[/stream:caf9dd3465]


Viele Grüße

Christian

[Michael]

Hallo Christian H,

ich finde das Video nicht?

Gruß, Michael

[Christian H]

Hi Michael,

Das Video starten bei mir automatisch wenn ich auf diese Seite gehe.


Die beiden Videos sind:
http://www.rasenrobo.de/Bake/IMPG2282.avi
http://www.rasenrobo.de/Bake/IMPG2301.avi


Avi kann aus Virenschutzgründen deaktiviert sein.
Unter Start Ausführen mit

Regsvr32.exe %WINDIR%/system32/quartz.dll
aktivieren

und mit

Regsvr32.exe /u %WINDIR%/system32/quartz.dll
deaktivieren


Gruß, Christian

[uwegw]

Ich denke, ich werde in den Semesterferien auch mal einen Versuch mit so einem Aufbau starten. Ich überlege gerade, welche LED ich nehme. Bei Reichelt gibt es die SFH484 mit 8° Winkel und die SFH4550 mit 3° Winkel. Du hast ja die SFH480 mit 6° Winkel. Was schätzt du: wäre ein größerer oder ein kleinerer Winkel besser?

[Christian H]

hi uwege,

3 Grad sind wohl besser als 5 oder 6 Grad. Wichtig ist auch, dass die LED ein hohe Stromstoßbelastung aushält. Da ist die SFH480 etwas besser.

3 Grad bedeutet ja, dass bei diesem Winkel die Intensität auf 50 % abgenommen hat. Der TSOP ist so empfindlich, dass er im Nahbereich über einen größeren Winkelbereich anspricht. Z.B. 20 Grad. Die Intensität ist aber so symmetrisch, dass man mit Mittelwertbildung auch dann die Richtung auf etwa 1 bis 2 Grad erfassen kann.

SFH480:
Abstrahlwinkel: ±6 °
Wellen-Länge: 880 nm
Stoßstrom 2,5 A

SFH4550
Wellenlänge,Typ: 850nm
Winkel,halb: 3°
Stoßstrom 1,5 A

Der TSOP7000 hat die höchste Empfindlichkeit um 870 nm. Diesbzgl. passen beide IR-LED.

Im Datenblatt vom TSOP ist angegeben, dass mit der IR-LED TSHF 5400 20 m Reichweite möglich sind. Die habe ich auch ausprobiert, die Reichweite war aber geringer als mit der SFH450.

Mit der 3 Grad LED muss man natürlich bei größeren Entfernungen auch auf die vertikale Ausrichtung der LED achten. Die LED kann dann über oder unter den Empfänger strahlen. Ggf. könnte man 2 solche LEDs übereinander, mit leicht unterschiedlicher vertikaler Ausrichtung, am Servo anbringen.

An deiner Stelle würde ich mir von beiden welche besorgen und ausprobieren.

Würde mich freuen, wenn Du den Aufbau erproben würdest. Man könnte sicherlich noch einiges verbessern.


Grüße

Christian

[uwegw]

Wenn die Reichweite zu gering ist, hatte ich sowieso vor, mehrere LEDs in Reihe zu schalten...

Mein Rasen hat etwa 8,4x13,9m, macht also 16,25m Diagonale. Ich bin mir aber noch nicht sicher, ob ich wirklich nen Mäher bauen werde. Erst mal werde ich wohl nur die Navigation alleine testen...
Ich könnte mir das System auch zur Navigation in Innenräumen vorstellen. Dazu würde ich dann die Sender etwas erhöht aufhängen, damit sie über kleinere Hindernisse hinwegstrahlen. Dazu bräuchte man dann mehrere LEDs, die auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Dann würde gedanklich ein senkrecht stehendes Kreissegment durch den Raum schwenken. Auf den Fußboden projiziert bedeutet dass dann eine Linie...

Als Antrieb würde ich wohl auch erst mal mit Servos starten und eventuell später auf Schrittmotoren mir Microschritt-Ansteuerung wechlsen...

[Christian H]

Hallo,

erst Mal vielen Dank an uwegw mit dem Tip die IR-LED SFH4550 zu verwenden. Damit läßt sich die Reichweite deutlich erhöhen. Zur Zeit versuche ich die IR-Geschichte mit US-Entfernungsmessung zu kombinieren: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=49174



Zum Schluss dieses Threads noch folgender Hinweis für alle die ebenfalls mit der SFH4550 IR-LED experimentieren wollen:

Die SFH4550 hat ordentlich Power. Im Datenblatt steht folgender
Sicherheitshinweis:
Je nach Betriebsart emittieren dies Bauteile hochkonzentrierte, nicht sichtbare Infrarotstrahlung die gefährlich für das menschliche Auge sein kann. Produkte, die diese Bauteile enthalten müssen gemäß den Sicherheitsrichtlinien der IEC-Normen 60825-1 und 62471 behandelt werden.
Ganz wohl war mir bei den Experimenten nicht, zumal ich die LED ohne Vorwiderstand direkt über einen Darlington mit 5 V angesteuert habe. Die IR-LED hat dabei rot aufgeleuchtet. Sicherheitshalber habe ich beim Support von Osram zu möglichen Gefahren nachgefragt und folgende Antwort erhalten:

Da SFH4550 ein "Schmalstrahler" ist, kann die Schwelle von 4W/sr überschritten werden (bei höheren Strömen und kurzen Pulsen könnten Sie bis 9W/sr bekommen). Wir würden nicht empfehlen in die LED aus einer Entfernung kleiner als 0,5m reinzuschauen.
Leonid Moiseev,Customer Service Support

[mausi_mick]

Hallo Christian,

ich find das Projekt sehr interessant, hab nur mal eine Frage zu den
IR-Sensoren, die ja bei Dir wohl alle parallel geschaltet sind.

Besteht nicht - eine nicht zu aufwändige - Möglichkeit, die TSOPxx nacheinander (alle 200ms ?) einzeln zu aktivieren/pollen, um so eine Richtungsinformation zu bekommen.
Falls man das per µController machen könnte, würde ich wohl 8 TSOPxx
nehmen (für jeweils 45° Sektoren) und die Bereiche auch durch Blenden voneinander trennen. So hab ich immer Information , im welchen 45° Bereich sich die Bake befindet. Bei mehreren Baken (<=4) muss man die dann irgendwie über eine Codierung identifiziern können.

Es gibt zwar im Netz Beschreibungen, die den Sensor per Motor rotieren lassen, aber dass ist für meine Anwendung (Saugroboter) zu aufwändig
- auch vom Platzbedarf - und zu stromhungrig.

Gruss mausi_mick