kleine, präzise Reflexlichtschranke

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20.02.2016, 22:04
kolja

kleine, präzise Reflexlichtschranke

Hallo

Tolles Forum, ich habe schon ein bisschen gesucht,
aber meinen speziellen Fall nicht gefunden.

Hoffentlich seid ihr mir nicht böse, wenn meine Frage bzw unser Projekt
nicht direkt was mit Robotern zu tun hat.

Worum geht es:
Bei uns im Labor (Uni) gibt es Ventile,
welche mit einer 18er Nuss (aus dem Knarrenkasten) geöffnet oder geschlossen werden können.
Dieses möchten wir nun nicht per Hand, sondern übers Netzwerk machen.
Bis zum Aktor steht die Kette auch schon, aber das letze Glied ist eben noch unser Problemkind.

Wir haben ein kräftiges (12kgcm) Modellbauservo, welches endlos drehen kann.
Also eigentlich einen Getriebemotor.

Damit können wir die Schraube gut drehen,
aber eben nicht genau positionieren.

Also schnell ein Streifenmuster ausgedruckt und um die Nuss gewickelt,
eine alte CNY70 davor und es sollte doch gehen.

Ist aber leider viel zu ungenau.
Die Striche sind jeweils 2mm breit, also eimal schwarz, einmal weiß sind 4mm.
Davon gibt es 20 Paare um den Umfang.

Das ist aber leider viel zu wenig für eine genaue Positioniereung,
doch leider erkennt die CNY70 keine kleineren Striche mehr.

Jetzt brauche ich eure Hilfe:
Wie kann ich die Positioniergenauigkeit erhöhen?
Andere Lichtschranke?
Anderes Streifenmuster?
Ganz andere Idee?

Danke und Gruß

Kolja
20.02.2016, 22:25
PICture

Hallo!

Ich denke, dass am einfachsten ein Schneckengetriebe mit vorhandener Lichtschranke wäre.
20.02.2016, 22:40
kolja

Hallo PICture

Hab gerade noch ein bisschen nach deinem Vorschlag gegoogelt.
Lieder finde ich nur 12V Varianten und wir würden gerne mit 5V arbeiten.

Auch darf der Aufbau nicht zu aufwändig sein,
wir brauchen da 40 Stück von...

Und eigentlich suche ich ja nur ne schöne kleine Reflexlichtschranke
20.02.2016, 22:44
Manf

Feine Streifenmuster mit grobem Sensor erkennen:
Barrier Grid, Picket Fence
https://www.youtube.com/watch?v=SvNjsOl1Ag0#t=14
https://www.youtube.com/watch?v=TQRd3D4xX6M
21.02.2016, 00:26
i_make_it

SG-105F ist recht klein und hat eine feinere Auflösung.
Allerdings muß der Abstand zur Fläche 0,8mm oder kleiner sein.
Wenn man auf der Nuss zwei Spuren übereinander anordnet die um 50% zueinander versetzt sind, kann man die Auflösung verdoppeln ohne das die Streifenbreite je Spur kleiner wird.
21.02.2016, 12:54
Klebwax

Zitat:

Zitat von kolja

Ist aber leider viel zu ungenau.
Die Striche sind jeweils 2mm breit, also eimal schwarz, einmal weiß sind 4mm.
Davon gibt es 20 Paare um den Umfang.

Das ist aber leider viel zu wenig für eine genaue Positioniereung,
doch leider erkennt die CNY70 keine kleineren Striche mehr.

Das wird sich bei dem gängigen Aufbau solcher Lichtschranken kaum verbessern lassen. Wird der Lichtfleck kleiner, muß die Photodiode empfindlicher werden und reagiert stärker auf Streulicht. Baut man eine bessere Optik ein, wird der Erfassungsbereich kleiner, und die Trommel mit den Streifen muß präziser werden. Hier aber drei Vorschläge:

Erste Möglichkeit den Durchmesser vergrößern, das bringt mehr Streifen.

Statt Reflexlichtschrange eine Gabellichtschranke verwenden. Diese können, möglicherweise zusammen mit einem Spalt, feiner auflösen. Dazu muß man aber eine Scheibe an den Antrieb bekommen.

Dritter Ansatz: den Drehwinkel mit einem magnetischen Winkelsensor bestimmen. Dazu benötigt man aber ein freies Ende der Antriebsachse.

Da die 3 Vorschläge eine Änderung der Mechanik bedingen, weiß ich nicht, was davon möglich ist.

MfG Klebwax
21.02.2016, 13:06
Holomino

- Mechanisch sehr ähnlich zur SG-105F, aber etwas preiswerter: ELI TR8307 bei Reichelt.
- Wenn's mechanisch geht, einen Ring um die Nuss bauen, um den Radius zu vergrößern.
- Auf mehreren zueinander versetzten Spuren lesen
- Manchmal bringt die Veränderung des Tastverhältnisses (S/W) auf den Codierscheiben etwas.
- Mit einem passend eingestellten Schmitt-Trigger kannst Du ggf. auch noch etwas herauskitzeln (Die Ausgänge müssen nicht immer zu 100% durchschalten)
- Die sophisticated-Lösung, wenn die Mechanik nicht perfekt rund läuft (Seitenschlag: Der Abstand ändert sich in der Umdrehung): Mit einem kleinen 1 Euro-uC über den AD-Wandler eine "schwimmende Hysterese" programmieren.
21.02.2016, 13:46
oberallgeier

Zitat:

.. Die Striche sind jeweils 2mm breit .. doch leider erkennt die CNY70 keine kleineren Striche mehr ..

Das klingt mir etwas breit :-/ Die CNY70 besteht ja aus Sender UND Empfänger - beide nebeneinander. Bist Du sicher, dass ihr den Sensor nicht "quer" zum Strichcode eingebaut habt und so eine kleinere Breite nicht mehr auflösen könnt ?
21.02.2016, 21:48
Peter(TOO)

Hallo Kolja,

Zitat:

Zitat von kolja

Jetzt brauche ich eure Hilfe:
Wie kann ich die Positioniergenauigkeit erhöhen?
Andere Lichtschranke?
Anderes Streifenmuster?
Ganz andere Idee?

Vor den Getriebe messen, oder evtl. auch an einer Stufe mitten im Getriebe.

MfG Peter(TOO)
22.02.2016, 21:11
Manf

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Abbildendes Messprinzip

Zitat:

Zwischen der Leuchtdiode und zwei leicht versetzt angeordneten Photodetektoren befindet sich eine mit Schlitzen versehene Scheibe. Rotiert nun diese Scheibe, werden die beiden Photodetektoren abwechselnd beleuchtet. Aus diesen zwei Ausgangssignalen bildet der Empfänger die Drehrichtung und zählt die Impulse. Hochwertige Messsysteme benutzen vier Sensoren, die jeweils zu zweit antiparallel geschaltet sind, um einen definierten Nulldurchgang zu erhalten und so Drift- und Alterungserscheinungen zu kompensieren.

Anhang 31339

Die Blende ermöglicht eine feine Auflösung für das Licht durch A (und B). Es können auch mehrere Spalten für A nebeneinander angebracht werden, in der Phasenlage für A, schmale Spalten für hohe Auflösung und viele Spalten für viel Licht, ein sogenannter "Lattenazun" für das Licht A. (Picket Fence)