Optimierung TCRT5000 Reflexionslichtschranke für Stromzähler o.ä.

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

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Papa Romeo

Zitat von: TheTrumpeter am 10 November 2021, 13:52:41
Wenn ich es richtig verstanden habe, soll durch Serienschaltung des Potis mit ca. R=10k die Einstellmöglichkeit verbessert werden, weil dann zwar die Spannung nach dem Poti reduziert wird, dafür aber der Bereich zwischen 0 und Max (dann ca. 2V) weiter gespreizt wird.

...hallo Trumpeter,

das ist nicht ganz korrekt. Mit einem Serienwiderstand verschiebst und verringerst du den Einstellbereich.
Wenn du den Einstellbereich "empfindlicher" machen willst, musst du die Einstellmöglichkeit auf zwei Festwiderstände und einen variablen Widerstand (Poti) aufteilen.

z.B.   10 kOhm fest - 10 kOhm Poti - 10 kOhm fest

mit einem Widerstand überstreichst du einen Einstellbereich von 5 Volt über die 270 Grad.

Bei der Aufteilung einen Bereich von ca. 1.7 Volt über die 270 Grad.

Das ist jetzt nur ein Beispiel.

Du soltest vorher die Umschaltspannung messtechnisch feststellen und dann die Widerstandswerte daran anpassen.

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

RalfRog

Zitat von: Gisbert am 20 Januar 2021, 15:28:35
.....
Danke für die Erklärung, damit komme ich weiter. Leider komme ich auch nicht mehr gut an die Rückseite dran, da ich das 3D-Gehäuse teilweise mit PA-Schmelzkleber vergossen habe. Ich organisier mir mal was neues, und experimentiere dann weiter.
.....

Hallo Gisbert
Ich wärme diesen Beitrag nochmal auf, um als Altzählerbesitzer nun doch noch den Verbrauch erfassen zu können. Keine Ahnung wie lange es noch mit den Zählertausch dauert.
Ich nehme gern dein Angebot an, deine Notizen zur Verfügung zu stellen.
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Gisbert

Hallo Ralf,

ich hänge hier meine Ergüsse an, die ich vor etwas mehr als einem Jahr gemacht habe. "Ergüsse" deshalb, weil ich selber nicht mehr ganz schlau werde, was ich mir da zusammengeschrieben habe. Laut angehängtem Dokument ist die beste Lösung keinen Widerstand einzulöten, aber das verbaute Teil hatte einen eingelöteten Widerstand - was soll man dazu sagen.
Andererseits habe ich alle gefundenen Literaturstellen zusammengetragen, und vielleicht kommst du damit und eigenen Messungen weiter.

Offensichtlich hatte ich auch mit Tasmota experimentiert, was aber weniger gut als ESPEasy funktioniert hatte. Die Einstellungen des Pulse counters sind auch vorhanden.
Da ich den ESP auch zur Türklingelauswertung benutze, lasse dich durch diese Infos nicht verwirren.
Zum Schmidt-Trigger habe ich auch was zusammengetragen und damals auch bestellt, aber nie benutzt.

TCRT5000 (1x mit Potentiometer und 2x ohne Potentiometer, sowie ein vermutlich defekter, mit Potentiometer) sowie reichlich Schmidt-Trigger sind vorhanden, Widerstände sowieso.
Sag Bescheid, wenn du was brauchst.

Viele Grüße Gisbert
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RalfRog

Hallo Gisbert
Danke werde mir die Sachen mal zu Gemüte führen.

In der Zwischenzeit habe ich auch einen Teil des längeren Forumeintrags zum Modul ArduCounter von StefanStrobel gelesen. Der Ansatz scheint auch nicht schlecht zu sein.
https://forum.fhem.de/index.php/topic,19285.0.html     (Otto123 scheibt auch, damit experimentiert zu haben)
Dort werden direkt Fototransistor und IR-Diode am ESP angeschlossen (mal sehen ob meine BPW40 und SFH309 dafür reichen  ::)) und es wurde speziell ein Sketch zur Auswerung geschrieben.

Ich melde mich nochmal...
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RalfRog

Zitat von: RalfRog am 08 Juli 2022, 20:56:20
Hallo Gisbert
Danke werde mir die Sachen mal zu Gemüte führen....

Danke an Gisbert für die Aushilfe mit den von ihm nicht mehr benötigten Teilen.

Meine ersten Experimente mit dem TCRT5000-Modul am Ferraris-Zähler (egal ob waagerecht oder senkrecht zur Drehscheibe) bringen erstmal die gleichen Ergebnisse wie #21 (kik) und #23 (otto123). Spannungshübe am analogen Ausgang im einstelligen Millivoltbereich - das dürfte nicht zu stabilen Resultaten führen.
Der Abstand der Frontscheibe (Kunststoff) zur Drehscheibe sind so 12-15mm sein. Die Drehscheibe ist (vermutlich Kunststoff ==> Edit: Danke Nobbynews natürlich Alu  :P) glatt und "silbern" mit rotem Bereich ca. 25mm.

Dann werde ich mich mal an die mechanischen Optimierungen aus #21/#23 geben.....  die grüne LED ist auch eine schöne Idee - obwohl es mich wundert, dass es funktioniert hat. LEDs sind ja doch recht "schmalbandig" und IR (880 bzw. 940) und grün (550) liegen ja doch 330 - 400 nm auseinander
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Nobbynews

Zitat von: RalfRog am 20 Juli 2022, 13:51:12
Die Drehscheibe ist (vermutlich Kunststoff) glatt und "silbern" mit rotem Bereich ca. 25mm.
Die Scheibe ist aus Aluminium.
Ich habe hier für Strom- und Gaszähler jeweils einen TCRT5000 im Einsatz ohne Probleme.
Allerdings habe ich jedem einen Schmitt-Trigger 74HC14 gegönnt

RalfRog

Hallo Nobbynews

Hatte die Woche nicht so sehr viel Zeit. Aber die Tests die ich gemacht habe, haben mich noch nicht so recht vorwärts gebracht.
Welche Variante setzt du ein? Eine "Reflexlichtschranke / Tracker" mit Analog- und Digital-PIN (analog zu Beitrag #1) und dann an A0 den Schmitt-Trigger?

Ich messe am A0 ca. 0,16 Volt (mit oder ohne roter Markierung nur wenige Millivolt Änderung) - ich glaube, da lässt sich mit dem Schmitt-Trigger auch nichts mehr retten.
Der Grund liegt für mein Verständnis in dem hohen Widerstand von 10k vor dem Fototransistor. Da fallen schon bei 330µA die vollen 3,3 Volt am Widerstand ab - dieser Strom wird vermutlich schon bei kleinen reflektierten Lichtmengen erreicht. Da macht dann die rote Markierung auch nichts mehr.

Meine Idee ist, den Arbeitspunkt an dieser Stelle zu verschieben. Ich denke ich versuche hier mal mit 1k auf 3 mA hochzugehen. Ich hoffe, dass dann die Änderung der reflektierten Lichtmenge eine eine größere Spannungsänderung hervorruft (so im Bereich 0,2-0,5V bei einer Änderung von 0,2 - 0,5mA.
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Nobbynews

Zitat von: RalfRog am 24 Juli 2022, 01:40:16
Welche Variante setzt du ein? Eine "Reflexlichtschranke / Tracker" mit Analog- und Digital-PIN (analog zu Beitrag #1) und dann an A0 den Schmitt-Trigger?
Ich setzte diese hier ein:
https://www.makershop.de/sensoren/lichtsensor/tcrt5000-modul/
Weiterhin habe ich die Schaltung für den Schmitt-Trigger von hier (bereits in der Doku von Gisbert benannt) umgesetzt:
https://nachbelichtet.com/so-funktioniert-der-tcrt5000-mit-espeasy-als-pulse-counter/
Den Ausgang A0 benutze ich nicht, sondern nur den Ausgang D0.
In den Kommentaren ziemlich weit unten gibt es noch einen Hinweis auf einen 100 kOhm Widerstand zwischen A0 und D0 zur Verbesserung der Hysterese.

Papa Romeo

Zitat von: RalfRog am 24 Juli 2022, 01:40:16
Ich messe am A0 ca. 0,16 Volt (mit oder ohne roter Markierung nur wenige Millivolt Änderung) - ich glaube, da lässt sich mit dem Schmitt-Trigger auch nichts mehr retten.

.... dann hast du bereits eine ständige Reflektierung und der Fototransistor steuert voll durch.
Eventuell bist du zu nahe an der Drehscheibe.

LG
Papa Romeo
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Nobbynews

Zitat von: Papa Romeo am 25 Juli 2022, 09:07:23
.... dann hast du bereits eine ständige Reflektierung und der Fototransistor steuert voll durch.
Das müsste man aber doch auch an der Signal-LED erkennen können?
Das Ding ist doch so empfindlich, dass man beim vertikalen Verschieben über die Scheibe den Zwischenraum zwischen Scheibe und Zählerblende darüber angezeigt bekommt.
Und wieseo eigentlich den Analogausgang nehmen? Der LM393 ist doch als Komparator gedacht und erzeugt am D0 ein digitales Signal.

Papa Romeo

Zitat von: Nobbynews am 25 Juli 2022, 09:34:59
Das müsste man aber doch auch an der Signal-LED erkennen können?

... was passiert, wenn du den Sensor einfach in die Luft hältst und dann den Daumen oder Finger auf die LED´s legst ... ändert sich an der LED was ?

LG
Papa Romeo
...die richtige Lötspitzentemperatur prüft man zwischen Daumen und Zeigefinger.
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Zitat von: Papa Romeo am 25 Juli 2022, 18:53:49
... was passiert, wenn du den Sensor einfach in die Luft hältst und dann den Daumen oder Finger auf die LED´s legst ... ändert sich an der LED was ?
Ist schon etwas länger her, dass ich das probiert habe, aber ich meine das es so war (ist).
Das passiert aber auch, wenn man den Sensor auf das schwarze Gehàuse des Zählers hält und in das Sichtfenster verschiebt.

Papa Romeo

... um Seitenreflektionen zu verhindern, mach ich da immer ein Stück Schrumpfschlauch oder Instllationsrohr d´rüber ...

... siehe Anhang ...

LG

Papa Romeo
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RalfRog

Zitat von: Papa Romeo am 25 Juli 2022, 09:07:23
.... dann hast du bereits eine ständige Reflektierung und der Fototransistor steuert voll durch.
Eventuell bist du zu nahe an der Drehscheibe.

LG
Papa Romeo

Hi Papa Romeo und Nobbynews

Ja das ist vermutlich das Problem.
Habe jetzt mit einer Trockenübung den Fototransistor mit 2,2k Vorwiderstand betrieben. Das sieht besser aus, hier komme ich bei 15/20mm Abstand auf 1 bis 1,5 Volt - der Transistor hat also noch nicht voll durchgesteuert (die Schaltschwelle am Komparator für D0 lässt sich so auch besser einstellen - ist aber erst Step 2).
Muss jetzt den Test noch am Zähler machen (ggfs. auch mal mit 1k).


Zitat von: Nobbynews am 25 Juli 2022, 09:34:59
Das müsste man aber doch auch an der Signal-LED erkennen können?
Das Ding ist doch so empfindlich, dass man beim vertikalen Verschieben über die Scheibe den Zwischenraum zwischen Scheibe und Zählerblende darüber angezeigt bekommt.
Und wieseo eigentlich den Analogausgang nehmen? Der LM393 ist doch als Komparator gedacht und erzeugt am D0 ein digitales Signal.

Den Zwischenraum bekomme ich mit vertikalem Verschieben scheinbar nicht fokussiert (zumindest im Originalzustand).
Der A0 dient erstmal nur zum Messen der Ausrichtung. Schaltungstechnisch liegt der A0 ja am + des Komparators und die Schwelle soll über das Poti (- des Komparators) eingestellt werden. Nur wenn der Transitor aufgrund des reflektierten Lichts (woher das auch immer kommt) schon sofort voll durch steuert kann man nicht mehr viel machen.


Zitat von: Papa Romeo am 25 Juli 2022, 18:53:49
... was passiert, wenn du den Sensor einfach in die Luft hältst und dann den Daumen oder Finger auf die LED´s legst ... ändert sich an der LED was ?

LG
Papa Romeo

Klar, das habe ich mit verschiedenen Materialien probiert. Im Originalzustand schaltet die Lichtschranke bzw. der Fototransistor schon bei 3 bis 4 cm voll durch.
Eventuell müsste auch der Strom durch die IR Diode etwas reduziert werden um die Sendeleistung zu reduzieren.


Jetzt kommt erstmal der Test mit höherem Arbeitstrom am Fototransistor.
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RalfRog

Zitat von: Papa Romeo am 25 Juli 2022, 23:49:41
... um Seitenreflektionen zu verhindern, mach ich da immer ein Stück Schrumpfschlauch oder Instllationsrohr d´rüber ...

... siehe Anhang ...

LG

Papa Romeo
Schöne Beispiele.
Welche Spannungen an A0 hast Du den bei den zwei verschiedenen Abständen des "Zollstock".
Die Idee mit dem Schrumpfschlauch probier ich mal - wie der Einfluss auf das reflektierte IR Licht/ Nebenlicht ist.

P.S. siehe auch die beiden Antworten vorher
FHEM auf Raspi 2B mit nanoCUL, HM-MOD-RPI-PCB und über LAN MAX!Cube mit a-culFW (Stack 868 + 433)
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