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Thema: IR-bake

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von inka
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    IR-bake

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    hallo allerseits,

    bei der induktiven ladestation muss ich wieder einmal auf teile aus China warten, das ist der nachteil des kleinen preises , ich werde aber auch eine IR-bake brauchen...

    es gibt viel zu viel geschriebenes im forum und netz überhaupt zum thema:

    Astabile Kippstufe (Multivibrator) – Rechteckgenerator
    ir sender bauen // variabel gepulste signale auf 38khz - Mikrocontroller.net
    KHD Timer 555
    NE555 - Der Herr der Zeiten
    IR-Bake Infrared Emitter from CMOS 555 - Robot Room
    NE555-Grundschaltungen
    RP6 - Morse-Code - RN-Wissen
    [gelöst] Einfache IR-Kommunikation für den RP6
    Anschluss von Infrarotsensoren - Seite 7
    AREXX.COM • View topic - RP6 Infrarot Sensor Abstand
    ACS und IR Sharp

    ich würde - rein gefühlsmäßig - diese variante wählen:


    IR-Bake Infrared Emitter from CMOS 555 - Robot Room

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Infrared-emitter-38kHz-555-timer-circuit-schematic.gif
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ID:	26721

    wäre sowas empfehlenswert? Oder hat schon jemand mit anderen ausführungen gute erfahrungen gemacht? Wer schubst mich in die richtige richtung?
    gruß inka

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    An sich ist der Ne555 schon keine so schlechte Lösung, allerdings sind 50% Tastverhältnis nicht optimal - besser (weniger Stromverbrauch) wären eher 25% und dafür etwas mehr Strom und ggf. 2 IR Dioden in Reihe.

    Es kommt auch etwas darauf an womit man das Signal empfangen will. Die Üblichen Fernsteuerempfänger wie TSOPxx36 wären empfindlicher, wenn das Signal noch einmal zusätzlich moduliert ist, also etwa noch einmal ein 1 kHz Signal an den Reset Pin kommt. Anhand der Frequenz dieses 2. Signals könnt man ggf. auch verschiedene Baken unterscheiden.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von RolfD
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    Hallo...
    Ich frage mich grade, was Du mit der IR Bake erreichen willst.

    Eine IR-Bake als einfacher Sender mit NE555 schickt ja nur dauerhaft ein gepulstes IR Licht (meist stark gerichtet über LEDs 30-60°) raus. Hast du andere IR Quellen (Fernbedienung, IR Licht für cam), muss der Bot die falschen IR Signale ausfiltern um das Bakensignal identifizieren zu können. Ggf. stören sich diese aber auch gegenseitig denn auch ein IR Licht ist wie gesagt nur Licht und "hell" im Raum ist eben "hell". IR funktioniert deshalb gut weil es im IR Farbband normalerweise eben nicht hell ist (es sei denn, man hat Leuchtstofflampen). Stell dir statt einer IR LED einfach eine weiße LED vor... und nen 500W Strahler als Deckenlampe...und du weißt was du von einer IR Bake für Lichtausbeute .. und Zielgenauigkeit erwarten kannst.
    Dann muss der Bot aus der Stärke des Signals abzüglich Reststrahlung und ggf. richtungsempfindlicher Empfänger auch noch ein Standort der Bake berechnen... um dann seinen eigenen entsprechend zu berechnen... dabei sind Entfernungsinfos nur aus der Signalstärke und nicht aus der Signallaufzeit wie bei Schall ableitbar.
    Stellst du 2 oder mehr Baken auf, müssen sich die Baken per Signal auch noch beim Bot identifizieren... (hat man früher bei Leuchttürmen auch gemacht indem z.B. 2 oder 3 "Lichtimpulse" ala Morse an die Schiffe geschickt wurden)
    Wesentlich schlauer sind da schon IR-Reflektionslichtschranken (der Bot benutzt selbst eine als Kombi aus IR-Senderdiode und IR-Reciver - und ist damit selbst ein "Lichtverschmutzer" im IR Band) welche z.B. eine Distanz zum Hindernis angeben können aber die sind eben zwingend auf eine Reflektion angewiesen. Und das hat auch nur eine Reichweite von 30 cm... Ich will damit sagen, es reicht nicht einen "dumm blitzenden" IR-Sender aufzustellen damit der Bot sich orientieren kann weil man halt daraus keinerlei Info über seine Lage oder die der Bake bekommt.

    Sinnvoller wäre ein System wo ein Bot ein unidirektionalen IR-Blitz feuert und sagen wir mal 3 Baken empfangen das Signal und messen die Stärke. Darauf hin senden alle 3 Baken nacheinander die Messwerte an den Bot (per IR oder Funk) und der Bot trianguliert aus den 3 Werten seine Lage. Da die Sendebedingungen im Raum aber nicht überall gleich sind wird selbst das "komplizierte" Verfahren noch genug Fehler produzieren so das der Bot oft genug nicht weiß wo er sich befindet. Eine Funkpeilung funktioniert so ähnlich.

    Ein anderes System würde auf 3 Baken nacheinander 3 unterschiedliche Signale versenden und am Bot müsste ein IR Empfänger alle 3 Signale zum einen den jeweiligen Baken zuordnen und zum anderen die genaue Stärke des Signals messen aus denen sich wiederum die Position triangulieren lässt. Da sich aber die 3 IR Sender nicht in die Quere kommen sollten (IR-Lichtverschmutzung), müsste man die Baken irgendwie synchronisieren oder takten. Quasi das Leuchtturmprinzip.

    Noch ein Beispiel aus der realen Praxis zu IR. Es gibt für Bots so kleine blaue Fussbälle, die mit IR Dioden besetzt sind. Überleg dir mal was es schon für ein Aufwand ist, so ein Ball mit dem Bot auf dem Spielfeld zu finden, zu dribbeln... und dann noch ins richtige Tor zu bekommen. Es mag ja einfach sein, eine Art Linienfolger für IR-Signale zu schreiben... aber wenn der Bot mehr können soll als einfach nur anstubsen... wirds schwierig.
    Allgemein halte ich IR-Baken für 1. kompliziert und 2. ungenau. Eine Schall-Laufzeitmessung wäre jedenfalls deutlich zuverlässiger. In jedem Fall steckt in einer Bake aber mehr als nur ein NE555... denn den kann man nur in dem besagten IR-Fußball einsetzen.
    Gruß Rolf
    Sind Sie auch ambivalent?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Hi!
    Da fällt mir gerade noch eine Möglichkeit ein:
    Irgendwer hier im Forum (RolfD? Dirk? Radbruch??? ) hatte da mal eine andere Herangehensweise gewählt, die wohl sehr gut funktioniert hat.
    Ein Laserstrahl wurde vom Zielpunkt (also deiner Bake, oder tankstelle oder was auch immer) ausgesendet, jedoch als Fächer aufgespalten. Das heißt durch das Zimmer war ein Fächer parallel zum Boden überall sichtbar (im Winkel 80° oder so).
    Auf dem RP6 war dann eine pappröhre mit einer linse vorne drin. Hinten war die Röhre geschlossen und darin ein lichtsensitiver Widerstand eingeklebt.
    Die Brennweite der linse musste so gewählt sein, dass der Abstand zum Widerstand genau passt.
    "Schaut" diese Röhre dann mit der Linse direkt in den Fächerstrahl ist das Signal des Widerstands maximal. Die Röhre muss natürlich in derselben Höhe angebracht sein, in der auch der Fächerstrahl liegt.

    Irgendwo hier im Forum müsste es dazu einen Artikel geben, aber frag mich bitte nicht wo das war. Aber von allen Möglichkeiten, die ich hier im Forum schon zum Thema "Orientierung im Raum" gelesen habe, erschien mir diese die einfachste und zielstrebigste.
    Vielleicht kann man das dann mit zwei solchen Fächern in unterschiedlichen Höhen oder unterschiedlichen Farben (mit Filtern in der Röhre) noch verbessern.

    nachteil: geht natürlich nur im Flachen Gelände.

  5. #5
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Hallo

    Ja, das funktionierte recht gut:


    (Video aus http://www.roboternetz.de/community/...l=1#post503096)

    Gruß

    mic

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  6. #6

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von inka
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    Hallo allerseits,


    danke für die antworten...


    ich habe alles sorgfältig und mehrmals gelesen, folgendes möchte ich nun machen:


    beschreibung der ladestation:




      • die ladeschale ist auf dem boden angebracht (sie ist ca. 10mm hoch), mit der kürzeren seite an der wand, so dass der RP6 längs drüber fahren kann, die ladeschale befindet sich dann zwischen den ketten, das gegenstück (spule mit einem teil der elektronik ist von unter am gehäuse befestigt)
        Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	ladeschale_qi.jpeg
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ID:	26742
      • oberhalb der ladeschale (ca. 25cm) ist eine 220V steckdose, aus der die versorgung über ein netzteil erfolgt



    beschreibung der bake:








    Um die bake und die ladestation ist eine halbkreisförmige linie und eine (die halbkreisförmige linie kreuzend) linie, die senkrecht auf die wand – und die ladestation – hinführt. Die halbkreisförmige linie ist am kreuzpunkt unterbrochen.
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	skizze_ladestation-1.jpg
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ID:	26741
    Der RP6 dreht sich an seinem standort langsam im kreis und sucht das IR-signal (das kann an mehreren standorten erfolgen), fährt dann in richtung des stärksten empfangs, so lange bis er auf die halbkreisförmige linie stößt.
    Dann fährt er (es ist eigentlich egal, ob rechts oder links) links. Trifft er auf die unterbrechung der halbkreislinie, dreht er sich an der stelle, bis er die kreuzende linie findet und fährt dann auf die ladestation zu, hält über dieser mit hilfe der bumper an.
    Schaltet sich dann ab (oder wenigstens die meisten verbraucher).
    Hat er sich beim treffen auf die halbkreislinie die falsche richtung ausgesucht, wird er an der wand angehalten (bumper), dreht und folgt der halbkreislinie bis er die unterbrechung findet und fährt dann zu ladestation...
    --------------------------------------



    machbar? Kann man z.b. am NE555
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Infrared-emitter-38kHz-555-timer-circuit-schematic.gif
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    fünf parallel geschaltete dioden betreiben? Sonstige Gedankenfehler?
    gruß inka

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von RolfD
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    Hallo Inka,
    wenn der Q1 stark genug ist kannst du 1000 LEDs damit schalten.... du setzt einfach parallel zu Led1/R3 weitere Leds/Widerstände von + gegen den Kollektor hinzu. Ob der Transistsor nun 1,2,5 oder 1000 LED/R Bündel schaltet, hängt allein von dem zulässigen C/E Strom ab und der liegt beim 2n2222 bei 800mA. http://en.wikipedia.org/wiki/2N2222
    Bei der Schaltung ist R3 für 104mA pro Diode berechnet, also kann man 7 Dioden/R schalten, 5 sollten ohne große Probleme gehen. Allerdings solltest du 0,5 W oder besser 1W (falls dein Dutycycle nicht stimmt) Widerstände verwenden.
    Ob die Konstruktion ansich funktioniert.. da hab ich so meine Zweifel. Siehe oben.
    Ich frage mich auch grade, warum das IR Licht gepulst sein muss... ein reiner IR Emitter strahlt auch ungepulst. Es gibt zwar IR Reciver, die nur auf 38khz IR reagieren aber diese sagen dir im allgemeinen nicht, wie stark das IR Signal ist, sondern sind darauf optimiert Signalpakete einzulesen.
    Was Du brauchst ist ja eher eine Schaltung, welche dir sagt wie stark das Licht aus einer bestimmten Richtung als solches ist.. ähnlich einem Tageslichtsucherprogramm mit den 2 boardeigenen LDRs. Also brauchst du sowas wie die LDR Geschichte.. nur eben IR-empfindlich. Wenn du das Signal unbedingt pulsen willst.. z.B. um es von natürlichen oder fremden IR Quellen unterscheiden zu können, dann musst du es zudem noch per Software auf die 38khz oder was auch immer prüfen...

    Zur Technik der berührungslosen Ladestation ... in meinem Bot sind 6 Zellen a 2800mAh, das bedeutet ca. 27Wh ... diese in einer realistischen Zeit in einer Art "offener Trafo" übertragen zu wollen ohne das man sämtliche Radios & HIFI-Anlagen im Umkreis von 1500m stört halte ich für kaum machbar. Das wär genau so wie wenn du das Solarfeld aus ner LED-Wegbeleuchtung zum laden nimmst. Die Energieübertragung wie man sie bei Induktionsherden findet ist übrigends NICHT als Trafo ausgelegt, da dort enorm große induzierte Wirbelströme zur Wärmeerzeugung genutzt werden... Bei einem Trafo mit gutem Wirkungsgrad (viel Spannung/Strom, wenig Verlust) versucht man die Wirbelströme so gering wie möglich zu halten weshalb Trafos aus einzelnen Blechpaketen gebaut werden und nicht aus einem Einzelkern. Schon das allein zeigt wie gegensätzlich die Verfahren sind. Bei einer Elektrozahnbürste mit einem 900mA Accu die 23,9h läd und 5 min am Tag gebraucht wird, oder einem 3,7V Lithiumaccu mit 1200mA und einem grenzwertigen EMV Wert (http://de.wikipedia.org/wiki/Elektro...C3%A4glichkeit) mag das alles noch gehen aber der Bot braucht min. 10-30 mal mehr Strom zum Laden... 10% gilt allgemein als reine Erhaltungsladung...
    Wie man Energie durch die Luft überträgt hat übrigens schon ein gewisser Herr Tesla recht eindrucksvoll erforscht. http://de.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

    Ich rate Dir von dem Projekt ab wenn es unter dem Aspekt "soll funktionieren" zu sehen ist... siehst du es unter dem Aspekt "nur durch Fehler kann man lernen" .. mach es... und berichte. Ich bin gespannt.
    Gruß Rolf
    Sind Sie auch ambivalent?

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    ... gibt zwar IR Reciver, die nur auf 38khz IR reagieren aber diese sagen dir im allgemeinen nicht, wie stark das IR Signal ist, sondern sind darauf optimiert Signalpakete einzulesen ...
    Die üblichen IR-Receiver für Radio, TV, Photo (alle Consumer Elektronik) etc. rattern mit Trägerfrequenzen zwischen 30 kHz und 60 kHz, am verbreitesten sind wohl 36 kHz. Dabei sind zur Erkennung der Pulse immer mehrere Bursts notwendig, z.B. 6.

    Diese Dinger sind für digitale Anwendungen gebaut, stimmt, ABER man kann sie auch zur Messung der Lichtstärke missbrauchen. Hintergrund ist die etwas träge AGC im Empfangsteil des Receivers. Ich wobble die Sendediode mit duty cycles zwischen 1 und 127 von 255 so lange bis ich den Wert finde, wo gerade kein Empfang mehr möglich ist (also grad mal sieben Iterationen). Diesen Wert nehme ich als "Entfernungssignal", Näheres hier mit Klick.

    ... wenn ... fremden IR Quellen unterscheiden ... 38khz ... prüfen ...
    Genau das, aber 36 kHz, macht bei mir der Receiver selber mit BPF und Demodulator. Die Toleranz gegen Frequenzabweichungen ist deutlich, man kann bei fünf Prozent Abweichung - 38 kHz statt 36 kHz - von zehn bis dreißig Prozent geringerer Empfindlichkeit ausgehen.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von RolfD
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    Hallo..
    Ich wobble die Sendediode mit duty cycles
    Ok.. quasi gePWMte IR LEDs... Das geht aber nur wenn Sender und Empänger Dioden beide auf dem Bot als Reflexlichtschranke arbeiten wobei die Reflektionseigenschaften von Material die Reichweite eben so beeinflussen wie die Signalstärke ODER die sendende Bake mit dem Impulspaket auch eine codierte Zahl versendet, aus der der Bot schließen kann mit welcher Leistung die Transmission erfolgte. Was man wiederum nicht mit einem NE555 hin bekommt, da braucht man schon z.B. ein kleinen (schlauen) ATiny4 oder ATiny9 als Hirn und Taktgeber um die senderleistungscodierten IR-Pakete abzusetzen. Ja das könnte besser funktionieren als die ne555 Geschichte. Siehe oben, Leuchtturmprinzip.
    Gruß Rolf
    Sind Sie auch ambivalent?

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