Ich habe mal mit Kapazitiven berührungslosen Sensoren rumgespielt, und das funktioniert gut, wenn man mit dem Finger dicht an die Sensorfläche kommt.
Im Prinzip wird die Zeit gemessen, bis ein Eingangspin HIGH ist, wenn er über einen sehr großen Widerstand hochgezogen wird. Das dauert deutlich länger, wenn zischen dem Pin und GND eine relatig große Kapazität ist (Ich mit meiner Hand am Sensor).
Nun wollte ich aber nicht erkennen, ob ein Mensch mit seiner Hand nah an einer mit dem Pin verbundenen Fläche ist, sondern eine kleine Kugel. (Ziel: Kugelbahn elektronisch pimpen). Da hat sich dann kein messbarer Unterschied ergeben.
Alternativ kam mir die Idee, wenn nicht kapazitiv, geht evtl. induktiv? (Die Kugeln können auch kleine Stahlkugeln, ca. 8 .. 10 mm Durchmesser sein.)
Induktionsschleifen arbeiten mit Schwingkreisen, deren Frequenz sich verändert, wenn Metall im innern einer Spule ist, habe ich gelernt.
Dass es (auch) nicht so einfach wie bei capsense (messen der Zeit einer einzelnen Phasenverschiebung) geht, zeigen meine ersten Versuche:
Haben 30 isolierte Windungen Draht um eine M8 Schraube eine Induktivität von 0 µH? (Eher nein)
Wenn nicht, in welcher Messanordnung sollte man etwas erkennen können? Drahtschleife mit und ohne Metall im Innern (Möglichst mit Strömen im Arduino Bereich, max. 20 mA)
Alternativ-Überlegungen willkommen.
Die Kugeln einfach über zwei Drähte als Schalter laufen lassen ist zwar erstaunlich störanfällig, aber im Endeffekt vielleicht doch einfacher in den Griff zu kriegen (Prellen, sehr merklicher Kontaktwiderstand bei Staub und ohne Anpressdruck).
Lichtschranke war mir erstmal zu viel Hardware-Aufwand.
Aber wenn meine "geniale" Induktive Lösung scheitern muss (wer weiss warum, kriegt ein Karma ) evtl. auch eine Möglichkeit.
Du könntest die Kugeln auch magnetisieren und über einen Hall-Sensor kugeln lassen.
Die Frequenzauswertung ist da sicher schwieriger in den Griff zu bekommen.
Mit 30 Windungen wirst Du auch nicht wirklich weit kommen, ich würde da mal ein paar mehr Meter wickeln. Aber wie gesagt, eine Spule will angeregt werden und die Verschiebung bei der Flussänderung ist nicht so ohne.
Klaus_ww:
Du könntest die Kugeln auch magnetisieren und über einen Hall-Sensor kugeln lassen.
Das hat mich auf eine andere Idee gabracht. Aus einem Reedkontakt, 2 Blechen und einem Magneten einen offenen magnetischen Kreis bauen. Die Konstruktion soll so ähnlich aussehen, wie die Schranktürenhaltemagnete, wo am Magnet an Nord- und Südpol ein Blech ist und zwischen den Blech, den Spalt überbrückt statt der Metallscheibe an der Tür der Reedkontakt. Nur ist das System so austariert, das der Reedkontakt noch nicht schließt. Wenn die Stahlkugel den magnetischen Kreis beim Vorbeirollen schließt, dann schließt auch der Reedkontakt kurzzeitig.
Ich persönlich würde doch die Lichtschranke wählen
Wenn Du induktive Sensoren verwenden willst dann kauf fertige.
Stimmt, sowas gibts tatsächlich. Zum Schrauben zählen oder so, eigentlich mein Anwendungsfall. Habe allerdings nicht an mehrere hundert $ / Sensor gedacht. Eher einen alten Trafo ausschlachten und ein Dutzend Windungen auf ein Stück Holz wickeln, über das die Kugel rollt. Frage: Was muss man machen, um da was messen zu können?
Und eine Schraube ist, je nach Frequenz, auch nicht dolle... Besser Trafoblech oder Ferrit
Ich will ja nur den Unterschied zwischen Metallkern / kein Metallkern in der Spule erkennen.
Die Kugeln sind aus Stahl (eigentlich für Kugellager gedacht) Die Schraube, die ich probiert habe, hat auch auf einen Magneten reagiert, hab ich also als passendes Testobjekt gegriffen. Klar wäre für einen optimalen Trafo auch auf optimales Material zu achten. Aber darum gehts ja hier eigentlich nicht, sondern um einen einfachen Metalldetektor.
nix_mehr_frei:
Aus einem Reedkontakt, 2 Blechen und einem Magneten einen offenen magnetischen Kreis bauen. Die Konstruktion soll so ähnlich aussehen, wie die Schranktürenhaltemagnete, wo am Magnet an Nord- und Südpol ein Blech ist und zwischen den Blech, den Spalt überbrückt statt der Metallscheibe an der Tür der Reedkontakt. Nur ist das System so austariert, das der Reedkontakt noch nicht schließt. Wenn die Stahlkugel den magnetischen Kreis beim Vorbeirollen schließt, dann schließt auch der Reedkontakt kurzzeitig.
Ich persönlich würde doch die Lichtschranke wählen
Ja: Interessant, aber knifflig. Die Kugeln (mehrere) sollen weder an den Sensoren noch aneinander hängen bleiben. Lichtschranke ist da deutlich einfacher.
Ich kenne zwei Arten von induktiven Sensoren: die einen reagieren auf ein externes Magnetfeld (entsprechend Hall-Sensoren), oft verwendet um Umdrehungen zu zählen, mit einem an der Welle befestigten Magneten. Diese Sorte gibt ein Signal ab, wenn sich das Feld ändert, bei Spulen oft als heftige Spannungsspitze. Man könnte auch ein dynamisches Mikrofon nehmen, dessen Membran (und Spule) durch das reine Gewicht einer darüberrollenden Kugel bewegt wird.
Die andere Sorte (z.B. Induktionsschleife) reagiert grob gesagt auf Eisen, das einen Schwingkreis verstimmt, und/oder ihm Energie entzieht. Zur Auswertung kann man entweder die Frequenz des Oszillators überwachen, oder (einfacher) seinen Strombedarf. Man kann auch die Steuerspannung einer mitlaufenden PLL-Schaltung auswerten, die von der Frequenz abhängt.
DrDiettrich:
Die andere Sorte (z.B. Induktionsschleife) reagiert grob gesagt auf Eisen, das einen Schwingkreis verstimmt, und/oder ihm Energie entzieht. Zur Auswertung kann man entweder die Frequenz des Oszillators überwachen, oder (einfacher) seinen Strombedarf. Man kann auch die Steuerspannung einer mitlaufenden PLL-Schaltung auswerten, die von der Frequenz abhängt.
Das muß nicht ein Ferromagnetisches Metall (Eisen) sein sondern kann durch induzierte Wirbelsröme jedes leitende Materiale detektieren.
Sensoren selbst Zu bauen ist kompliziert und Du brauchst schon ziemlich Erfahrung.
Grüße Uwe
Sei gegrüßt,
Dich hier als dummeFrageSteller zu sehen, muß man sich ja TOR im Kalender anstreichen.
Wie dem auch sei...
Was macht denn ein passiver oder aktiver RFID-Transponder wenn er von einer Murmel überrollt wird?
RFID kann der Arduino- der Transponder liefert 4711 ohne Murmel. Macht er das auch, wenn er überrollt wird?
Nur mal so. Ist ausgereifte Technik, die man vielleicht überlisten könnte.
Gruß und Spaß dabei
Andreas
Wir sind ziemlich synchron
Das ausgediente Relais ist schon geschlachtet -> Spender für lackierten Kupferdraht.
( Alte Leitungen enthalten unlackieren Draht, den man auf Abstand wickeln müsste )
Selbstschwingende Schaltkreise gefunden, bei denen eine **(1)**Windung als Rückkopplung für einen normalen Transistor reichen würde. Royer Converter – Mikrocontroller.net
Auch Colpitts ist ein Stichwort.
Ich brauche ja nicht unbedingt was selbstschwingendes, aber wenn ein induzierter Strom zur Rückkopplung gut ist, sollte man ihn auch zu einem Signal-Eingang machen können.
Muss mal ein bisschen forschen, was man mit einem Standard BC337 o.ä. noch machen kann, ausser ein TTL Signal auf 12V * 100 mA zu verstärken. (Arbeitspunkt einstellen)
Ich kann dir mal für Bastelzwecke Lackdraht zusenden, wir haben genug davon.
Grundsätzlich sind aber Induktivitäten schwer zu verarbeiten. Deine Schraube mit Lackdraht müsste mit 100kHz oder gar mit 1 MHz gemessen werden. Messfrequenz lt Norm
bis 10µH -> 1 Mhz
bis 1mH -> 100KHz
bis 100mH -> 10KHz
Drüber wird mit 1KHz gemessen.
Multi-Messgeräte messen aber meist nur mit einer Frequenz und kommen bei sehr kleinen Induktivitäten komplett durcheinander.
Man darf dann auch keinen Festwert abfragen, da äussere Umstände deine Induktivität stark abweichen lassen. Wenn aber die Umgebungsabweichung größer wird als die Messveränderung, darf man nie mit Festwerten arbeiten sondern mit Veränderungen. Immer die Veränderung zum letzten Messwert auswerten und wenn diese Änderung sprunghaft stark ändert, ist etwas detektiert worden. Ändert sie sich langsam, ist es die Umgebung.
Und nimm eine Luftspule. Auf Eisen gewickelte Spule reagiert sehr schlecht auf weitere Eisenteile. Einfach zu verstehen, wenn man sich anschau wie die Permeabilität deines Kerns ist und dieser massgeblich die Induktivität beeinflusst, rechne dir mal aus, wie stark die Veränderung ist wenn irgendwo nebendran ein Metall vorbei läuft. Nimm an du hast 100gr Trafoblech und eine 10gr Kugel die vorbei läuft. Das Trafoblech hat hohe Permeabilität, die Kugel kleine. Das Trafoblech liegt im Feld, die Kugel läuft aussen dran vorbei. Ihren Veränderung ist nur ein paar Prozent des Grundwertes und entsprechend schwer zu detektieren.
Bei einer Luftspule hingegen ist die Luft mit sehr geringer Permeabilität gegen die Metallkugel die im Verhältniss dazu dann gewaltig ist. Die Bandbreite geht dabei von 1 für Luft bis 1 Million für gesinterte Kerne (allerdings kostet dann ein nakter Kern schon mal 20-30 Euro). Trafoblech liegt so bei 15000-30000. Eine normale Eisenkugel aus dem Kugellager kommt vieleicht auf 1000 oder etwas mehr. Läuft aber weit ausserhalb der Feldlinen vorbei. Entsprechend klein ist ihr Einfluss gegenüber dem Trafoblech.
Schau dir einfach mal Metallsuchgeräte an die ja nichts anderes Machen. Hier nehmen alle nur Luftspulen. Aus Induktionsherde arbeiten mit Luftspulen. Weil ja der Topfboden alles aufnehmen soll, nicht der Kern.
Also Luftspule, Schwingkreis bauen, Frequenz messen und schnelle Änderung detektieren. So jedenfalls arbeiten gekaufte Sensoren.
Für den Lackdraht brauch ich eine Adresse, am besten PM.
Die Argumente für die eisenlose Spule halte ich für nicht stichhaltig.
Nimmt man das Relais mit dem kleinen Luftspalt dort, wo der bewegliche Schalthebel lag, dann bedindet sich der höchste magnetische Widerstand genau in diesem Luftspalt. Rollt eine Kugel vorbei, kann sie diesen Widerstand weitgehend kurzschließen.
Umgekehrt muß das Magnetfeld bei einem Metallsuchgerät weit ausgedehnt sein, da kann bzw. sollte man auf einen Eisenkern verzichten.
Danach wäre zu untersuchen, ob die Änderung mehr die Induktivität oder die Güte des Schwingkreises beeinflußt.
Reicht es nicht, das alle handelsüblichen Induktivsensoren Eisenlos arbeiten?
Ich denke nicht das die ganze Ingenieurswelt zu doof ist und vergisst Eisenkerne zu benutzen.
Und wie ich schon erwähnte, wir bauen diese Teile, wir entwickeln und berechnen sie selbst, ein bischen Kompetenz habe ich auf diesem Gebiet schon.
Kerne nutzt man in Spezialanwendungen.
Ihr großer Nachteil ist das sie stark mit allem in ihrer Umgebung interagieren...was beim Induktivsensor genau das gewollte Verhalten ist. Wenn ein Eisenkern bereits 99% der Induktivität ausmacht, können Dinge aussenrum nur kleine Veränderungen erzeugen. Luft hat aber sehr schlechte permabilität, so das alles aussenrum stark wirkt. Ob das ganze sich dann bei 100mH oder 10µH abspielt ist dem Schwingkreis egal.
1 m Draht in 25 Windungen (12mm Durchmesser) -> 10µH
Luftgewickelt sind 10 µH eine Größenordnung, die bei einer 100 kHz Schwingung fast nichts bewirken, im Vergleich zu einer Gleichstrombegrenzung auf 25mA, sagt LTSpice. Wenn das mit meiner Stahlkugel aber 1mH wäre, würde die Induktivität deutlich die bestimmende Komponente sein...
) evtl. auch eine Möglichkeit.
zu sehen, muß man sich ja TOR im Kalender anstreichen.
