Optimierung TCRT5000 Reflexionslichtschranke für Stromzähler o.ä.

Begonnen von KarlHeinz2000, 08 Juni 2016, 21:58:01

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Otto123

nach meinen Erfahrungen ist der größte Einfluss durch das Streulicht in der Plastescheibe. Der Fototransistor muss quasi auf die Scheibe und Licht von ringsherum muss ausgeschlossen werden!
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Papa Romeo

Zitat von: RalfRog am 26 Juli 2022, 00:08:43
Welche Spannungen an A0 hast Du den bei den zwei verschiedenen Abständen des "Zollstock".

... bei minimaler Empfindlichkeit:

ohne    -->  4.5 V
8.5 cm  -->  4.0 V
6.0 cm  -->  3.5 V
5.0 cm  -->  3.0 V
3.5 cm  -->  1.0 V
3.0 cm  -->  0.2 Volt --> LED geht an

... bei maximaler Empfindlichkeit:

ohne   --> 4.7 V
16 cm  -->  4.5 V
12 cm  -->  4.4 V
11 cm  -->  4.35 V -->  LED geht an


LG
Papa Romeo
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und...never change a running System...no Updates if not necessary

RalfRog

#47
Zitat von: Papa Romeo am 26 Juli 2022, 11:55:28
... bei minimaler Empfindlichkeit:
....
3.0 cm  -->  0.2 Volt --> LED geht an

... bei maximaler Empfindlichkeit:
...
11 cm  -->  4.35 V -->  LED geht an

LG   Papa Romeo

Ja so sieht es bei mir auch in etwa aus (allerdings arbeite ich mit 3,3V wegen dem ESP).
Das Material der reflektierenden Fläche spielt keine so große Rolle (ausser eine rauhe mattschwarze Fläche, die reflektiert fast nix) --> es bleibt um die 3 cm.

Die Sache ist aus meiner Sicht, dass der Sensor näher muss als die max. Empfindlichkeit (3.0 cm  -->  0.2 Volt) und dann noch nicht in der Sättgung sein darf. Aber bei 3cm hat der Transistor ja schon voll durchgesteuert.

Angeregt durch deinen Testaufbau habe ich mal mit 2,2k und 1k vor dem Fototransistor die Abstände gemessen.

  • Mit 2,2k komme ich bei 12mm Abstand zur reflektierenden Fläche auf eine Spannung von ca. 1,4V  an A0 (ca. 40% von 3,3V)
  • Mit    1k komme ich bei  7 mm Abstand zur reflektierenden Fläche auf eine Spannung von ca. 1,4V  an A0
Die 12mm dürften etwa der Abstand zur Drehscheibe sein (Ottos Rat hinsichtlich Streulicht werde ich berücksichtigen).
Vorausgesetzt der rote Bereich Drehscheibe reflektiert schlechter als silberne Bereich, sollte bei Änderung der reflektierten IR-Lichtmenge auf Basis der 1,4 V ein besserer Spannungshub zu messsen sein als wenn der Transsitor schon runter auf 0,2V ist.

Ich berichte.

P.S. bei 1,4 V lässt sich die Schaltschwelle für D0 auch besser einstellen



Test am Zähler, kleine Nachtschicht (Keller quasi dunkel, kaum Fremdlicht)

Das Ausrichten ist eine Angelegenheit, die nicht ganz eindeutig ist. Auch der "dunkle" Bereich über oder unter der Scheibe lässt sich nicht sicher finden.
Mit waagerechter Ausrichtung geht es etwas leichter als mit senkrechter Ausrichtung.

Mit 1k Widerstand liegt A0 bei 2,70V (ca. 0,6 mA fießen dann durch den Fototransistor). Wenn der rote Bereich vorbei fährt geht die Spannung auf 2,74V.
Also mit 1k ein deltaU von 40 mV, hervorgerufen durch eine Stromänderung des Fototransistors  von 0,04 mA .

Mit 2,2k liegt die Spannung bei 2,20V (0,5 mA) und ändert sich auf 2,34V. Noch eindeutiger  ;)
Also ein deltaU von 140 mV durch eine Stromänderung von 0,63 mA.

Immerhin viel eindeutiger als ohne die Modifikation - da lag der Unterschied so bei 0,162V auf 0,165V - quasi im Bereich in dem es sowieso schwankt.

So lässt sich am Poti im Mittelbereich auch ganz gut die Schwelle für den Komparator einstellen. Ob ein Schmitt-Trigger (oder Hysterese) nötig ist muss man nochmal separat schauen.

Die Berichte, dass es bei dem Einen besser klappt und beim Anderen schlechter sind vermutlich in Abhängigkeit vom Typ der Lichtschranke, Exemplarstreuung und Gegebenheiten am Zähler durchaus "zufällig".
Siehe mein Exemplar, dass von vornherein beim gegebenen Abstand Drehscheibe zur Frontscheibe (& Ausführung der Drehscheibe) voll durchsteuert.

Soweit graue Theorie - noch ist kein Counter angeschlossen ::)
FHEM auf Raspi 2B mit nanoCUL, HM-MOD-RPI-PCB und über LAN MAX!Cube mit a-culFW (Stack 868 + 433)
HM- Fensterkontakte, UP-Schalter, Bewegungsmelder und ein Rauchmelder

RalfRog

#48
So hab an einen "Arducouter" FHEM-Modul und ESP32-SW mit der TCRT5000 Reflexionslichtschranke verbunden.
Aufkleben und ausrichten ist etwas tricky. Leider ist der Spannunghub nur 100mV.

Bin mal auf das Ergebnis nach ein paar Stunden gespannt. Man kann aber jetzt schon am Arducounter sehen (er sieht "Spikes"), dass High und Low nicht so ganz zuverlässig gezählt werden. Da wackelt der Komparator wohl ein bischen - ok hat auch keine Hysterese.

Edit 1.8:
Sieht nach gut 2 Tagen ganz anständig aus. Nicht ganz 100%ig aber der Fehler liegt in der Nachkommastelle bei 0,1-0,2 kWh.
Das heisst der Verbrauch im Tagesverlauf wird "odentlich erfasst". Sicher auch dem FHEM-Arducounter geschuldet der die zu kurzen Pulse des Komparators (ohne Hysterese) auf D0 ausfiltert.
Interessehalber werde ich nochmal mit der analogen Messung experimentieren und die Schaltung (Foto Anhang) mit dem TCRT5000 aus einer Lichtschranke mal auf eine Platine setzen.
Ist ja im Prinzip die "Reflexionslichtschranke" ohne Komparator und mit dem kleinerem Vorwiderstand vor dem Forotranssistor.
(siehe Verweis beim Arducounter https://www.kompf.de/tech/emeir.html)

Edit 9.8:
mit der Zeit läuft das doch stärker auseinander...
Nach nun 10 Tagen sind es 34kWh. Das ist viel :(   Der Unterschied ist sogar mehr als ich im 10-Tageschnitt brauchen dürfte  :-\     ...hmmm

> Doch kein Wunder seit 5 Tagen ist der ESP disconnected. Die FritzBox hat ihm ne neue IP geggeben. Das läßt sich ja beheben  :D

Edit 26.8:
Schon wieder seit ein paar Tagen ein Disconnect. Jetzt hat die Namensauflösung der FritzBox nicht mehr funktioniert. Feste IP und fertig  :P

Edit 10.11:
Läuft. Aber zählt zuviel. Abweichung +20% bis +30%
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RalfRog

Zitat von: presskopf am 02 Dezember 2020, 21:17:28
.....
Dann bin ich auf einen TCRT-Line-Tracker gestoßen. 4 EUR als Experiment wurden mal in die Neugierde investiert.
Im Anhang noch ein Bild vom Probanden.

Jedenfalls habe ich die beiden Dioden parallel vor den Ferraris montiert, mit einem entsprechenden Winkel, der mir eine vernünftige Detektion bescheinigte.
Komischerweise, gibt es an diesem Teil nix einzustellen. Aber however: Bis jetzt (einige Tage) läuft die Möhre einwandfrei
Vielleicht hilft es noch jemandem bei der Sensorauswahl.

....

Den habe ich von Gisbert auch bekommen und hatte kein Glück damit.
Der analoge Teil ist im Prinzip analog zur "TCRT5000 Reflexionslichtschranke". Die Spannung des "theoretischen A0" wird hier auf einen invertierenden Schmitt-Trigger (74HC14) mit Hysterese von ca. 0,8V (bei 3,3V Betriebsspannung) geführt. Da ist leider nichts einstellbar. Das heisst wenn die Verhältnisse am eigenen Zähler nicht passen geht es gar nicht - da funktioniert es eher mit dem am Komparator einstellbaren Teil.

Mein Fazit mit den Lichtschranken und Linetrackern ist:
Im Prinzip sind sie für den benannten Zweck gebaut.
Ob und wie gut das am Zähler klappt, ist stark davon abhängig wie die Gegebenheiten bei einem tatsächlich sind.
Am meisten Erfolg verspricht aus meiner Sicht bei einer "TCRT5000 Reflexionslichtschranke" mit vier PINs den analogen Ausgang zu messen und wenn nötig mit Veränderung des Vorwiderstandes in einen Bereich von 1V bis 2,8V zu justieren. Dann kann man am Komparator über das Poti auch passabel die Referenzspannung einstellen. Gggfs. helfen die Tipps noch um dem Teil eine kleine Hysterese beizubringen (das habe ich nicht probiert).

Datenblätter TCRT5000 angehängt, TCRT5000_Datenblatt.pdf enthält einige Beispielapplikationen mit den entsprechenden Vorwiderständen.
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