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Sensori per speed trap

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[21] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 13 mar 2019, 12:10

Puoi provare a spingere un po' di più con la corrente, magari spedendo dei treni di impulsi (ovviamente devi dire al micro di valutare il passaggio solo quando li spedisci).

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[22] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 13 mar 2019, 12:46

Credo che volendo usare uno specchio tu debba in qualche modo focalizzare il fascio di partenza.
Il buon Foto UtentematteoDL ai tempi della tesi magistrale aveva costruito un sistema completo per lasertag e si era fatto al tornio un cilindro con una lente nel quale inserire il TSAL.

Se lo spari su un foglio alla distanza desiderata e lo osservi con la fotocamera del cellulare dovresti vederlo bene e poterlo focalizzare (al buio lo vedi di sicuro).

Lui usava un solo diodo e raggiungeva distanze di -mi pare- decine di metri senza problemi (e la comunicazione era pure codificata, quindi l'SNR era ottimo).
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[23] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentenoise0 » 13 mar 2019, 13:14

EcoTan ha scritto:La traccia dell'oscilloscopio dovrebbe mostrare un aumento di ampiezza, non una flessione. Non è che ci sono problemi di polarizzazione dell'amplificatore operazionale? Dovresti mostrare lo schema completo, ma non per me che di operazionali so poco. La flessione della traccia potrebbe anche essere dovuta all'effetto diretto della mano sugli infrarossi presenti nell'ambiente, non emessi dal circuito.


Lo schema è quello in figura, anche io ne so poco di operazionali.
Se consideri che il fotodiodo produce una corrente inversa quando è illuminato, applicando la legge di ohm mi pare corretto registrare un abbassamento di tensione rispetto al riferimento Vr.

anche a me è venuto lo stesso dubbio ma ti confermo che il picco è dato proprio dalla riflessione della luce emessa dai diodi.
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[24] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utenteelfo » 13 mar 2019, 16:21

Quello che segue *non* e' un circuito operativo ma dovrebbe servire a definire gli ordini di grandezza del problema.

Non ci sono molte spiegazioni ma solo una bozza dell'idea e le possibili controindicazioni sono state considerate ma non esplicitate.

- Il fotodiodo e' un "large area" (circa 10 volte quella di un "normale" fotodiodo > segnale in uscita "piu' grosso di 10 volte)

http://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf

- il circuito con l'operazionale e' alimentato con tensione bipolare (es 2 batterie da 9 V) per semplificare e ridurre il numero dei componenti e regolazioni.

- l'operazionale e' un "ingresso FET" date le correnti del fotodiodo.

- il circuito e' stato "progettato" con il Wizard della Analog Devices

https://www.analog.com/designtools/en/photodiode/

- l'Emettitore puo' essere un LED o un Laser e la sua alimentazione non e' stata disegnata

- nel disegno FidoCad sono stati omessi tutti i componenti egli accorgimenti "best practice" es. (ma non solo) capacita' bypass, schermatura circuito, schermatura luce ambiente ecc

Il risultato delle simulazioni e' nelle figure seguenti.

Potresti, per favore, provare a realizzare il circuito qui sotto e fare delle misure?

PHD1.png

PHD2.png

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[25] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentedavidde » 17 mar 2019, 12:51

Ciao a tutti :-) ,

noise0 ha scritto:Oppure vedere se esistono dei sensori a ultrasuoni con tempi di risposta migliori.. In linea teorica se il suono viaggi a 300m/s dovrebbe esserci il margine per raggiungere velocità di risposta superiori rispetto alle decine di millisecondi tipiche di questi sensori...


Non capisco perché dici che questi sensori abbiano velocità di risposta di decine di ms; stando al grafico di figura 1 di questo datasheet mi sembra che il tempo di latenza del Tsop possa andare da 180µs a 390µs quindi abbondantemente sotto alla decina di ms.
Considerando che con i dovuti margini di sicurezza calcolati la macchina dovrebbe rimanere in riflessione almeno 5ms per me con gli opportuni accorgimenti potresti farcela con la coppia Tsal/Tsop ma non è un'applicazione banale; dovrai lavorare sul firmware per interpretare bene e velocemente quello che esce dal piedino di output del Tsop, i veri ritardi (decine di ms) dipendono da questa sezione del circuito.

Io proverei così poi aggiusterei il tiro strada facendo:

1- Prima di tutto non devi generare un segnale a 38kHz continuamente ma devi mandare dei treni d'impulsi (burst) dove il segnale a 38kHz sia presente per 10 cicli (260µs) e assente per i successivi 260µs.

2- Non puoi lavorare in riflessione se la carrozzeria della macchina non riflette bene. Sulla macchina devi montare una superficie riflettente, solitamente si usano strisce adesive tipo questa. Per le prove a banco puoi iniziare usando un foglio bianco di carta (meglio se fotografica).

3- Una collimata al fascio infrarosso trasmesso è molto più efficace che aumentare il numero di led trasmettitori. Puoi farlo come ti diceva Foto Utentemarioursino tramite una semplice lente di plastica.
Io al momento per semplificarmi la vita lascerei soltanto un led IR senza alcuna lente, per coprire un metro di distanza in riflessione a banco potrebbe essere sufficiente. Nelle condizioni di lavoro in cui si trova il led IR la corrente la puoi aumentare a 200mA senza correre rischi.

4- Sistemerei la parte ottica al meglio utilizzando soltanto l'oscilloscopio e poi una volta certo che le cose funzionino bene comincerei a lavorare sul firmware, mischiare tutto già nella fase iniziale porta a malfunzionamenti difficilmente interpretabili.


Detto ciò è ovvio che semplificheresti di molto le cose utilizzando un sistema a barriera piuttosto che a riflessione...
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[26] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentenoise0 » 24 mar 2019, 16:14

Ce l'ho fatta!!! :D

Ecco nella foto allegata il risultato, alla fine ha pagato la soluzione indicata fin da subito da marioursino che ringrazio.

Ho trovato una piccola lente da una vecchia foltocamera con la quale son riuscito a focalizzare il fascio luminoso e dopo lunghi test all'oscilloscopio ho assemblato questo piccolo sensore.
Rileva il passaggio anche di oggetti opachi, scuri e molto veloci fino a 1 metro di distanza!!

Come si vede dalla foto abbiamo il TSAL fissato dietro alla lente e il relativo circuito oscillatore NE555 che lo alimenta a circa 200 mA di picco.
L'alimentazione è a batteria lipo 2S , Per l'aimentazione a 5V del TSOP è stato sufficiente utilizzare un partitore resistenza/zener visto l'assorbimento irrisorio di questo componente.

Sono molto soddisfatto, ora l'implementazione Software è banale grazie al fatto che il TSOP produce un segnale digitale facilmente interpretabile.
Naturalmente, quando l'oggetto passa il TSOP commuta diverse volte in modo erratico, ma questo non è un problema perche è sufficiente intercettare il primo fronte di discesa e ignorare il resto.

Il TSAL deve illuminare costantemente e il TSOP deve essere monitorato costantmente, infatti nei casi peggiori quando l'oggetto è particolarmente lontano si osserva una singola commutazione molto breve, in cui il segnale rimane basso per soli 200uS.
Con Arduino utilizzando un polling "stretto" non è un problema intercettare un segnale di 200uS. Si potrebbe usare anche l'interrupt ma per ora non ne vedo il bisogno.

Per il momento ho realizzaro un semplice traguardo elettronico che registra il tempo sul giro, per la speed trap dovrei realizzare un secondo sensore ma mi servirebbe un'altra lente che non so dove trovare. Se qualcuno sa dove si possono acquistare minuscole lenti tipo quella che ho usato mi faccia sapere grazie...

Bene è tutto,
saluti e baci.
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[27] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentenoise0 » 25 mar 2019, 22:41

Ho sbagliato tutto #-o #-o #-o

Ho trovato in rete degli articoli che spiegano come usare i TSOP come rilevatori di presenza:
https://pdfs.semanticscholar.org/b33d/0 ... 826f7b.pdf
https://www.vishay.com/docs/82741/tssp4056sensor.pdf
(per inciso scopro che esistono i TSSP appositamente studiati per lavorare in riflessione)

Avevo completamente frainteso il funzionamento di questi sensori #-o
Praticamente ho ammazzato la formica con un cannone, non avevo capito il meccanismo del guadagno variabile.
La necessità di focalizzare il raggio e usare potenze elevate deriva dal fatto che il dispositivo riduce il guadagno fino ad annullare il segnale.
Quindi io con il mio sistema idiota lo stavo usando alla minima sensibilità :(

Ora sto facendo qualche prova con generatore di fuinzioni e oscilloscopio utilizzando brevi segnali da 30 impulsi e con una manciata di mA senza nessuna lente vedo la riflessione fino a metri di distanza...

Mi sento veramente un asino, quanto tempo sprecato....
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[28] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentenoise0 » 28 mar 2019, 2:48

Ho costruito un nuovo sensore ed ho alimentato il TSAL con pacchetti di 10 impulsi.
In questo modo riesco a far lavorare il TSOP alla massima sensibilità.

La peculiarita del TSOP è che regola il guadagno in base al livello medio di segnale che riceve, quindi è necessario non sollecitarlo continuamente.
Dopo ogni pacchetto è necessario lasciarlo al "buio" per un tempo sufficiente al ripristino della massima sensibilità altrimenti il sensore "deriva" verso una condizione di minima sensibilità con tutti i problemi che ne conseguono.

Dalle prove che ho fatto riesco a inviare 10 impulsi ogni minimo 5ms ovvero 200Hz
Questo approccio richiede il perfetto isolamento ottico tra i componenti, ho usato della vernice nara per sigillare i sensore dentro a dei tubicini neri lunghi 3cm.

Il sistema performa molto bene adesso ha anche un cono di rilevamento degli oggetti abbastanza preciso.

La distanza massima di funzionamento del sensore è legata alla corrente erogata sul TSAL.

Ho fatto queste misure:
5mA picco -> 50 cm
16mA picco -> 1 m
30mA picco -> 3 m

Quindi compatibile con il micro, proverò a generare la portante con il timer interno di arduino.

Ho scoperto che sempre la VISHAY produce dei sensori a guadagno fisso come il TSSP4056 che serve proprio come rilevatore di presenza. Con un guadagno fisso si puo evitare l'appoccio a pacchetti ed utilizzare una illuminazione continua.
Il tempo di risposta dovrebbe essere pressoche immediato, ben al di sotto dei 5ms che ho ottenuto con il TSOP,
Ne ho ordinati alcuni su ebay
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[29] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 28 mar 2019, 11:38

Dovresti provare dietro un vetro su cui batte il sole, ci potrebbero essere raggi infrarossi che disturbano. Dal tuo resoconto deduco che i TSAL6200 hanno una emissione molto più potente dei sensori abbinati tipo CNY70, alla prossima occasione li proverò anch'io.
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[30] Re: Sensori per speed trap

Messaggioda Foto Utentedavidde » 28 mar 2019, 20:27

Bel lavoro, mi sembra che così il sensore cominci a funzionare bene.
Però stando a quanto dice il datasheet (che ho allegato al messaggio [35]) a pagina 5 i tempi ancora non corrispondono, le tempistiche ben definite devono essere queste:

Tempistiche treno d'impulsi TSOP34838.jpg
Tempistiche treno d'impulsi TSOP34838

ovvero:
- trasmetti un burst lungo 10 cicli
- aspetti un tempo minimo di 10 cicli
- trasmetti un altro burst lungo 10 cicli
- aspetti un tempo minimo di 10 cicli e così via
- puoi procedere per massimo 1800 burst per secondo (quindi se rifletti per più di un secondo ne stai mandando troppi).

Detto questo credo che l'intensità luminosa riflessa che colpisce il sensore sia fondamentale; se il segnale luminoso è debole per il sensore sarà più difficile lavorare bene. Io alzerei la corrente (100mA di picco), collimerei il fascio luminoso e userei una superficie riflettente. Ricordo che tempo fa feci un circuito che con gli accorgimenti detti sopra copriva almeno 6 metri di distanza senza problemi.

Guardando l'oscillogramma che hai postato sembrerebbe che la frequenza con cui moduli il led sia di 37kHz. Se così fosse ti converrebbe portarla a 38kHz che è quella propria del TSOP che stai usando.

Infine io considererei il fatto che se la macchina per passare davanti al sensore impiega 5ms tu puoi trasmettere continuamente il segnale che stai generando ora perché tanto, in riflessione, al massimo andrai ad impegnare il sensore per 5ms.
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