![[Image]](../expmon/bilder/irschwing.jpg)
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IR-Positionssensor |
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Abb. 1: Aufnahme einer harmonischen Schwingung eines Federpendels; Darstellung mit dem Programm GRAFTERM.EXE |
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Abb. 2: Sensor: Ansicht
Abb. 3: Zusammenhang Entfernung und Signal (schematisch) Abb. 4: Messprinzip Abb. 5: Beschaltung zur Rauschunterdrückung Abb. 6: verrauschtes Signal, zu glätten mit dem 4,7 µF-Kondensator von Abb. 4 |
Verwendet wird der IR-Positionssensor GP2D12 von Sharp (ca. 12 Euro). Er sendet ein IR-Signal aus, das nach Reflexion an einem Gegenstand in der Entfernung d wieder empfangen wird. Aus dem Winkel zwischen Sende- und Empfangssignal errechnet der Sensor einen Abstand zwischen 5 cm und 80 cm. Der Abstand wird als analoge Spannung ausgegeben. Diese wird mit einem der Analogwandler-Eingänge, z.B. ADC 0, gemessen. Für physikalische Messungen verbleiben allerdings drei Probleme:
1. Es gibt keinen linearen Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung des Sensors und der Entfernung d.
2. Die Ausgangsspannung des Positionssensors ist ein 8-bit-Signal. Es sind also maximal 256 Entfernungsstufen zu unterscheiden, wobei bei kleineren Entfernungen mehr Spannungsstufen pro cm Entfernung registriert werden. In diesem Bereich sind also recht genaue Messungen zu erwarten.
3. Das Signal ist recht verrauscht.
Die Probleme wurden im Programm GRAFTERM.exe folgendermaßen gelöst:
1. Es wurde vor der Messung eine Eichkurve für den Sensor ermittelt. Dadurch wird jedem Spannungswert eine bestimmte Entfernung zugeordnet. GRAFTERM ermöglicht eine Neukalibrierung.
2. Es werden zwar die gestuften Einzel-Spannungs-Werte zusammen mit den zugehörigen Zeiten registriert, aber es wird bei der Ausgabe zwischen benachbarten Entfernungs-Werten quadratisch interpoliert.
3. Es wird ein Glättungs-Kondensator von 4,7 µF zwischen Ausgang und Masse geschaltet.
Auf diese Weise erhält man doch recht kontinuierliche Werte, wie etwa bei einer harmonischen Schwingung (Abb. 1).