1-Kapsel Ultraschall Sensor (Arduino kompatibel)

[Manf]

Mit Ultraschall geht es grundsätzlich physikalisch, aber die Sensoren sind nicht dafür gebaut.
Wenn es wirklich sein muss dann sollte man wenigstens versuchen, den Bereich von 1-5cm auf 11-15cm zu verlagern.
Es bleibt schwierig wenn die Hüllkurve eines Signals der Länge 64mm (32mm Entfernungsauflösung) ausgewertet wird.

In dem Bereich sind solche und ähnliche besser:
https://www.adafruit.com/product/3025
https://www.adafruit.com/product/1927

[oberallgeier]

Mit Ultraschall geht es grundsätzlich physikalisch .. In dem Bereich sind solche und ähnliche besser ..

Die von Manf verlinkten Sensoren kenne ich nicht, nur die typähnlichen, neueren Sharps dieser Bauform. In Betrieb habe ich einen Sensor für 10cm - 150 cm - und andere, älterer, grösserer Bauart. Zur neuen, kleinen Bauart ein paar Anmerkungen:

Diese Typen Sharpsensoren messen mit Infrarotlicht und werten das empfangene Echo per Triangulation aus. Fazit: im Bereich von ca. 25% bis 50 % der maximal angegebenen Messweite haben die eine gute Auflösung, darüber liefert die Messkurve eine relativ grobe Auflösung. Es wird ein kleiner, wenige Millimeter großer (je nach Messabstand) Messfleck ausgewertet. Bei dem von Dir genannten Messbereich müsste genau darauf geachtet werden, dass der Sendestrahl (es sendet NUR EIN Auge der zweiäugigen Sensoren) gut lokalisiert wird - sonst zielt man evtl. ins Leere. Beispiel für typische Signalkurve; klick hier.
Die Sensoren messen bis zu einem minimalen Abstand und geben dort den maximalen Messwert als (maximale) analoge Spannung aus. Beim Unterschreiten des spezifizierten Minimalabstandes fällt die Messpannung ebenso ab wie bei grösseren Abständen. Das sollte man abfangen.
Der Stromverbrauch ist relativ niedrig - laut Datenblatt. DAS Problem : es ist ein zeitlich gemittelter Bedarf. Beim Sendepuls des Messtrahles kann so ein Sensor schon mal ein Amperchen ziehen - das führte bei mir (und etlichen andern) schon zu Rückstreuung von Störungen in die umgebende Schaltung. Abhilfe durch Kondensatoren - die bereits auf Platine befestigten Sensoren von Pololu haben diese Pufferung bereits angebracht, siehe zB diese Produktinformation von Pololu, siehe Schaltung unten.
Die Sensoren dieser neuen Bauart haben gegenüber den alten eine hohe Abtastrate - es sind Werte über 200 Hz genannt (füher etwa 20 Hz).

Ansonsten: ich kann dies Dinger aus eigener Erfahrung nur empfehlen. Ultraschall ist nicht so genau, breit/er gestreut und etwas empfindlich auf Temperaturänderungen (ändert die Schallgeschwindigkeit und damit Laufzeit von Signal und Echo).

[spunky9003]

also ich will das Fließverhalten in einem Rohr (Durchmesser 4-5 cm, lockeres Schüttgut im Luftstrom) prüfen, ich brauch also keine genauen Messwerte, wenn etwas fließt bekomme ich ein "Rauschen" zurück gemeldet, ist das Rohr leer oder verstopft, bekomme ich einen eindeutigen Wert geliefert.

Ich habe mal verschiedene Sensoren bestellt (HC-SR04, Popolu GP2Y0D805Z0F), dann kann ich das mal testen, welcher am geeignetsten ist.

[HaWe]

also ich will das Fließverhalten in einem Rohr (Durchmesser 4-5 cm, lockeres Schüttgut im Luftstrom) prüfen, ich brauch also keine genauen Messwerte, wenn etwas fließt bekomme ich ein "Rauschen" zurück gemeldet, ist das Rohr leer oder verstopft, bekomme ich einen eindeutigen Wert geliefert.

Ich habe mal verschiedene Sensoren bestellt (HC-SR04, Popolu GP2Y0D805Z0F), dann kann ich das mal testen, welcher am geeignetsten ist.

du misst also immer direkt im Rohr-Inneren?

[spunky9003]

durch ein Loch an der Seite vom Rohr ins innere.

[oberallgeier]

.. Fließverhalten in einem Rohr (Durchmesser 4-5 cm, lockeres Schüttgut im Luftstrom) prüfen .. verschiedene Sensoren bestellt (HC-SR04, Popolu GP2Y0D805Z0F) .. mal testen, welcher am geeignetsten ist.

Hmmm, gut dass Du die eigentliche Aufgabe skizzierst. Ein mikroskopisches Bisschen über fluidisierte Schüttströme hatte ich mal aus "dem Nebenzimmer" mitbekommen, ist aber nicht mein Fachgebiet. Klingt auch weniger als Hobbyprojekt als nach Schule oder Uni?

Beim Rohrdurchmesser um die 5 cm dürften die Partikel kaum grösser als 5+ mm (Sauterdurchmesser) sein oder die Konzentration ist winzig. Ich vermute, dass Du da mit Ultraschall üblicherweise "vorbeisprichst", dass Deine Partikel garkein richtiges Echo erzeugen. Dazu: die schallabgebende Fläche ist bei diesen US-Kapseln um die 10 mm Durchmesser.

Ich kenne (wie oben angedeutet - so im "Vorbeigehen") Lösungen der Art, dass nicht mit Auflicht oder so, also mit einem Reflexsensor gearbeitet wird, sondern eher mit einem Laser der beispielsweise von nem Kollimator aufgeweitet und hinter der Messstrecke wieder mehr oder weniger focussiert wird um dann die ankommende Helligkeit mit der abgesendeten (z.B. Strahlteiler und Vergleichsstrahl um die Messtelle rum) zu vergleichen. Im einfachsten Fall nen Laserpointer als Sender und ne Photodiode/-transistor als Empfänger.

Ist nicht neben der Partikelerkennung auch die Verschmutzung der Messfenster ein Problem ?

Noch ne Anmerkung zur optischen Lösung. Die Sharpsensoren sind eher für Aufgaben, die bei Tages- und Nachtlicht erfüllt werden müssen (Beispiel: war jemand auf der Toilette oder beim Wasserhahn? - und ist der grad weggegangen?). Bei Dir ist die Aufgabe ja sozusagen unter Ausschluss der Öffentlichkeit lösbar. Da wird also beispielsweise kein gepulstes Licht zur Vermeidung von Fehlmessungen durch Fremdlicht benötigt . . . usf.

Ok, es ist Dein Problem, das ich nicht lösen muss und kann. Viel Erfolg jedenfalls.

- - - Aktualisiert - - -

.. ist das Rohr leer oder verstopft, bekomme ich einen eindeutigen Wert geliefert ..

Also farblich gesprochen (auch wenns hier nicht um Farben geht) ist das ein schwarz-grau-weiß-Problem. Doch eher einfach, oder ? Da denke ich dass ein dünner Laserstrahl durchs Rohr die einfach(st)e Lösung ist - ein mässig schneller Mikrocontroller könnte dann erkennen ob der Strahl recht häufig unterbrochen ist => grau, bzw. ob er aus ist => schwarz oder noch leuchtet => weiß.

[021aet04]

Eventuell funktioniert noch ein Vakuumsensor. Mit einer Venturidüse erzeugst du ein Vakuum, das du auswertest. Je höher der Durchfluss, desto höher das erzeugte Vakuum. Kein Durchfluss = kein Vakuum

MfG Hannes

[oberallgeier]

.. Mit einer Venturidüse erzeugst du ein Vakuum, das du auswertest. Je höher der Durchfluss, desto höher das erzeugte Vakuum ..

Jaa, das gefiel mir sofort .. bis dann ein realphysikalisch orientierter Gehirnlappen den Einwurf brachte, dass es eine partikelbehaftete Strömung ist, die schon jetzt zum Verstopfen neigt. Daher ja die Aufgabe. Und die Venturidüse mit Partikeldurchfluss dürfte doch ne höhere Verstopfungsneigung haben ? Oder ?

[spunky9003]

ich bekomme über den Popolu Sharp Sensor (0-5 cm) keine schönen Werte rein, bei >5 cm und kleiner 0,5 cm bekomme ich Werte von 1023, das scheint also ok zu sein. Bei Distanzen von 0,5-5 cm bekomme ich nur Werte von 160-180, also ein sehr kleiner Wertebereich (und die schwanken auch ständig um 5 Einheiten hoch und runter), mit dem man schlecht arbeiten kann. Hier der Code:

#include <DigiCDC.h>

void setup() {
  SerialUSB.begin(); 
  pinMode(2, INPUT);
}

void loop() {
  SerialUSB.println(analogRead(1));
  delay(20);
}

Wo kann der Fehler sein?

MfG.