Abstand messen - Alternativen zu Ultraschall?

Hallo Zusammen,

ich möchte einen Abstand zu einem Objekt (Person) messen. Der Abstand der relevant ist bewegt sich zwischen 1,8m und 2,2m - hier wäre eine Genauigkeit von 5-10cm wünschenswert... die Herausforderung ist, dass entlang einer Wand mit Abstand zur Wand von ca. 30-35 cm gemessen werden soll.

Mit dem Ultraschallsensor bekomme ich immer wieder Fehlmessungen zwischen plausiblen Messungen. Der Abstand zwischen Sensor und Arduino ist ca. 5cm- ich kann also ein Übersprechen über die Verkabelung ausschliessen. Ich habe den Sensor schon gut 20- 25° von der Wand weg geneigt, um deren Einfluß zu minimieren- denoch kann ich diese Fehlmessungen nicht unterbinden.

Gibt es Alternativen zum Ultraschall?

Es gibt IR-Abstandssensoren. Passend wäre der Sharp GP2Y0A710K0F mit 100-550cm Reichweite. Der Sensor ist leider nicht ganz billig. Falls du näher mit dem Sensor dran kannst, kannst du auch die Versionen für geringere Reichweite ausprobieren (z.B. 20-150cm)

Schallmessungen sind immer Fehleranfällig, weil Schall nicht genau gerichtet abgestrahlt werden kann. Man hat immer eine Keule. So als wenn man Pressluft aus der Pistole abbläst und auch aussen rum Windbewegungen spüren kann, wenn auch wenig.

Schallwellen sind ja Luftverdichtungen, folglich ist die Ausbreitung nie genau zu fokusieren. Licht hingegen ist recht gut zu Bündeln.

Wenn unbedingt Schall nötig ist, verkleide die Wand mit Eierkartons, die reflektieren kaum und streuen den Schall. Und so ca 45° links und rechts des anvisierten Messpunktes auch nichts stehen haben. Fahrzeuge die mit Schall messen nutzen eine Mehrfachmessung und filtern starke Veränderungen raus. Das wäre dann auch für dich eine Möglichkeit. Ein Mensch bewegt sich ja nicht so schnell. In 20ms (Messzeit des Wandlers HC-SR4) bewegt sich ein Mensch der flott läuft(5kmh) ca 2,8cm (1,38m/sec).

Der Mensch ist zwischen 20 und 30cm dick, also bekommt man 7-10 Messungen im Durchlaufen. Sobald also der Wert sich stark ändert sollten mehrere drauffolgende Werte ähnlicher Messung kommen. Einzelne Werte filtert man raus. Das wäre sonst Rekordverdächtige Speed eines Menschen (36kmh). Aber schon 2 Werte könnten auf einen rennenden Menschen hindeuten (18kmh). Eine Restfehlerquote ist also immer vorhanden. Dürfte sich nie ganz ausschliessen lassen.

och, es muss kein Schall sein- aber der Abstand ist relevant... und da hab ich noch nichts optisches finden können:

mal konrekt zur Aufgabenstellung.... es ist für automatische Leseleuchten...

die sind über dem Sofa- da ist auch der einzig sinnvolle Platz für Sensorik- daher auch der Abstand von ca. 2m zur Sitzfläche. Ziel ist es eine freien Platz, Sitzen, aufstehen u.ä. zu erkennen- also Differenzen von 20cm und mehr - die Sitzposition variiert minimalst- was es schon mal leichter macht...

Idealerweise wird auch ein Buch in der Hand erkannt- also wenn man optisch messen könnte sollte das machbar sein.... Sensoren in Form von Reflektions-Lichtschranken haben nur leider kaum die Reichweite...

Ok, Wand, Sofa, Stehlampe, vieleicht noch Tisch…geradezu ideal den Sensor zu verwirren und Reflexionen zu erzeugen. Am ehesten würde es noch gehen wenn man von Oben misst, da hier der Mensch am “größten” ist.

Aber für Ultraschall eigentlich ungeeignet. Infrarot-Bewegungsmelder fallen auch raus, zuwenig Bewegung.

Wie schauts aus, den Platz selbst zu überwachen? Entweder auf Druck des Körpers oder indem man einen detektierbaren Chip mitsich führt, RFID.

Reflexionslichtschranken gehen ziemlich weit, wenn ein Reflektor da ist, was du aber vermutlich nicht an die Wand schrauben willst. Wie schauts mit kapazitiver Messung aus. Folie auf das Sofa legen, welche zb mit Alu beklebt ist. Diese Alustreifen als kapazitiven Schwingkreis aufbauen und sobald der Mensch sich drauf setzt ändert er den Wert und der Schwingkreis ändert seine Frequenz. Das ist leicht messbar. Ist ähnlich wie Feuchtemessung auf kapazitiver Basis. Die kapazität kann man auch mit leitfähigem Lack auf die Folie malen und so ein Kammmuster benutzen um hohe Kapazität und damit eher tiefe Frequenzen zu bekommen. Und nach Kontaktierung klebt man eine 2. Folie drauf zum Schutz.

Der Rest wäre dann ein Frequenzteiler, weil die Resonanzfrequenz recht hoch sein dürfte. Die geteilte Frequenz sollte dann leicht mit Arduino zu messen sein.

Ein Sofa dürfte sowohl für US als auch für IR ein ziemlich ungeeigneter Reflektor sein. Die optische Erkennung eines Buchs (Papier) erscheint mir da erfolgversprechender.

Ich hab ja auch die Hoffnung, dass das weiße Papier des Buchs gut geeignet wäre… Und für die Erkennung der Person wäre ein empfindlicher Temperaturfühler auch brauchbar… den man eben fokusieren müßte… es gibt doch sloche Lasertermometer… und auch Laser- abstandmesser… wie funktionieren denn die?

Papiererkennung wird nicht funktionieren, weil man Material nicht direkt detektieren kann. Bildauswertung müsste man mit entsprechender Rechenleistung erkaufen. Also ein 50W PC laufen lassen der dann eine 5W LED-Lampe ein und ausschaltet als Leselampe...na ich weis nicht. Bissle Overdressed und dazu müsste man erstmal Bucherkennung programmieren bzw Parametrieren. Solche Bildverarbeitungssoftware ist auch teuer oder erfordert viel Knowhow beim Einstellen.

Laserentfernungsmesser arbeiten wie Ultraschall nur eben mit kleineren Laufzeiten. Inzwischen können wir Zeiten detektieren die das Licht braucht um 20cm zu bewegen. Im Baumarkt gibt es schon Laserentfernungsmesser für 20 Euro, also ist im Konsumermarkt angekommen und lange schon Serienreif.

Thermometer detektieren Infrarot, interpretieren das dann als Temperatur. Aber da alles eine Temperatur hat muss man genau den richtigen Punkt erwischen. Deine Kleidung selbst ist dabei nicht sonderlich warm, könnte sein, sie hat die selbe Wärme wie die Couch, dann ist es ungeeignet das zu detektieren, Nur nakte Haut (Hand, Gesicht) ist zuverlässig zu erkennen, da kaum etwas im Haushalt über 30Grad warm ist. Naja...ausser es ist Sommer, extrem warm und der Raum ist Südseite und heizt sich auf. Dann kann auch die Wand über 30Grad gehen und der Sensor schaltet das Licht an.

Auch nicht besonders fehlerfrei. Die Hautoberfläche wird leider keine 37Grad erreichen, eher so bei 33 Grad detektiert werden Und du musst natürlich genau auf dem Punkt sitzen der gemessen wird. Mal so mal so in die Couch lümmeln lässt sich schlecht detektieren, jedenfalls nicht Punktförmig. Allenfalls per IR-Aufnahme mit entsprechender Ausrüstung.

Wenn du dich genug bewegst könntest einen Bewegungsmelder benutzen, die gehen ja mit IR. Sie detektieren schnelle Änderungen, heist, wenn du dich in die Erfassung reinbewegst ändert sich die Temperatur an dieser Stelle. Dabei wird mittels Linsen eine Fläche und nicht nur ein Punkt überwacht. Aber man muss sich immer mal wieder bewegen und bei einer Delay von sagen wir 10 Minuten dauert es dann auch diese 10 Minuten nachdem man weg ist bis das Licht wieder ausgeht. Man kann das mit Filterblenden aber recht gut auf einen Platz einstellen, das ist halt etwas Tüftelei. Schau dir die Sensoren an, du erkennst einzelne Linsen. Kleb die zu, dann wird diese Fläche nicht überwacht. So kann man die Erfassung einschränken und justieren.

Also Laserentfernungsmessung oder Sitzplatzerkennung. Diese zwei Dinge halte ich für Gut geeignet um das Problem zuverlässig zu lösen.

MaHa76: och, es muss kein Schall sein- aber der Abstand ist relevant... und da hab ich noch nichts optisches finden können:

Hast du meinen Beitrag #1 überlesen? Sharp GP2Y0A710K0F könnte die Lösung sein.

Hallo,
nehme einen Radar-Sensor…
Projekt

einige Grundlagen

Da gibt es ziemlich fähige Dinger.
Gruß und Spaß
Andreas

Ein IR Abstandssensor basiert auf dem Einfallswinkel des reflektierten Laserstrahls. Es wird also genau ein Punkt vermessen, der sich bei jeder Bewegung der Zielperson ändert, und die Reflektion muß ebenfalls ausreichend punktförmig sein, was eine gut reflektierende Oberfläche erfordert, möglichst senkrecht zur Strahlrichtung.

Was ist ein IR-Abstandssensor, hab ich noch nie was von gehört.

Hast du da mal ein Bauteil oder ein Beispiel. Ich kenn nur Laser Entfernungsmesser mit sichtbarem Licht (meist Rot) und passive IR-Bewegungsmelder, die garnichts aussenden.

chefin: Hast du da mal ein Bauteil oder ein Beispiel. Ich kenn nur Laser Entfernungsmesser mit sichtbarem Licht (meist Rot) und passive IR-Bewegungsmelder, die garnichts aussenden.

Zum dritten Mal: Sharp GP2Y0A710K0F

Es gibt diese Sensoren mit verschiedenen Reichweiten. Den mit 10-80cm habe ich und er funktioniert gut und zuverlässig (Sharp GP2Y0A21YK0F).

Moin Theseus :-) Ich wollte dich nicht ignorieren... hab mich nur gleich mal mit deinem Tipp auf die Suche gemacht und die Seite gefunden: http://www.mikrocontroller-elektronik.de/category/produktvorstellung/sensoren/

da hab ich mich mal fleißig eingelesen und finde die Variante eigentlich am besten... damit werde ich mal experimentieren...

Radar gefällt mir auch- ist aber anscheinend auf Bewegung angewiesen- aber das beobachte ich mal... wer weiß was da noch kommt... und grad für den geplanten Umzug, wo dann regelmäßig 5 Personen in meiner Wohnung unterwegs sind, könnte der Radar wahrscheinlich einiges besser, was ich aktuell mit PIRs sehr gut gelöst habe (was meine Lampensteuerung angeht..)

Theseus: Zum dritten Mal: Sharp GP2Y0A710K0F

Es gibt diese Sensoren mit verschiedenen Reichweiten. Den mit 10-80cm habe ich und er funktioniert gut und zuverlässig (Sharp GP2Y0A21YK0F).

Oh...das die Entfernungen messen wusste ich nicht, dachte sie arbeiten nur als Lichtschranke mit Schaltschwelle. Also im 2 Punkt Betrieb An/Aus.

Gesehen habe ich sie allerdings schon öfters, dort wo sie verbaut sind, müssen sie einiges aushalten.

Danke

letztendlich arbeiten die genauso wie die Ultraschallsensoren... nur eben mit Lichtimpulsen, wo die Antwort abgewartet wird... und die Zeitdifferenz gemessen wird. Je nach Beschaltung drum rum reicht ein gewissens Maß an Streulicht was zurück kommt...

MaHa76: letztendlich arbeiten die genauso wie die Ultraschallsensoren... nur eben mit Lichtimpulsen, wo die Antwort abgewartet wird... und die Zeitdifferenz gemessen wird.

Nein, die präzisen IR Abstandssensoren verwenden eine völlig andere Methode, eher vergleichbar mit einer Kamera, welche die seitliche Verschiebung eines Objekts (angestrahlter Punkt auf dem Objekt) in ein analoges Signal umsetzt. Die Länge des Photosensors und der Winkel zur Sendediode begrenzt den Meßbereich.

OK, danke für die Klärung… ich werd mir mal einen bestellen und mal schauen was der so kann…