Optimierung TCRT5000 Reflexionslichtschranke für Stromzähler o.ä.

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

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flipse

Zitat von: KarlHeinz2000 am 08 Juni 2016, 21:58:01
Ich hatte auch meine liebe Not die Scheibe des Energiezählers mit dem bekannten China-Modul abzutasten. Vor allem am Anfang/Ende der Markierung gab es immer mehrfache Pulse. Schlud ist die nicht ganz optimale Beschaltung des Komparators auf der Platine. Dieser arbeitet gänzlich ohne Hysterese und hat einen überflüssigen Kondensator am Eingang. Beides lässt die Schaltung super schwingen.
Enfernt man den Kondensator (im Kreis oben rechts) und bestückt einen Widerstand (180k) zwischen Pin 5 und 7, dann gehören die Probleme der Vergangenheit an es gibt genau eine Flanke am Beginn/Ende der Markierung.
Als Widerstand bietet sich ein 1206er an. Der passt direkt auf die Pins. Ich habe 180k bestückt, da gerade verfügbar. Andere Werte in der Größenordung gehen auch.

Guten Morgen,

ich habe leider auch die Probleme, dass mein TCRT5000, der als Wasserzähler eingesetzt werden soll, zu viele Impulse zählt.
Leider sieht meiner scheinbar anders aus, als deiner und ich bin auch nicht so firm im Löten dieser extrem kleinen Bauteile.
Was kann ich bei diesem Sensor machen?

KarlHeinz2000

DAs Modul kenne ich nicht. Anhand der Bauteile auf der Platine scheint die Schaltung leicht anders zu sein. Entweder die Schaltung auf Papier bringen, damit ich was zu sagen kann, oder noch einen Euro in CN in das andere Modul investieren.

KarlHeinz2000

@lufi,
hast du die Schwelle richtig satt eingestellt? Beim roten Strich darf nicht gerade so umgeschaltet werden, sonst wird das zu empfindlich auf Umwelteinflüsse.

lufi

@KarlHeinz,

ich habe gestern etwas rumgebastelt, dabei ist mir aufgefallen, dass mit einem 168k Wiederstand, dass Signal invertiert ist.
Wenn ich also 220k habe schaltet das Modul, wenn die Rote Markierung kommt.
Bei einem Wiederstand von 168k (100k + 68k) unterbricht das Modul, wenn der Strich kommt.
In diesem Fall habe ich dann aber Probleme mit der Tasmota Software auf dem WeMos D1, da diese mit dem Signal beim Start nicht gut klar kommt.

Um weiter zu testen, habe ich dann einen 100k Wiederstand verwendet, auch da wollte das Modul nicht richtig arbeiten (Reflektionen) da habe ich dann die
Signaldioden etwas gebogen und das Modul wieder schräg auf die Scheibe gesetzt. Das hat erstmal Besserung gebracht aber auch Kratzer auf der Drehscheibe wurden gezählt.
Nachdem ich das Modul jetzt schräg und Horizontal ausgerichtet habe scheint es erstmal zu klappen.
Ich werde in den nächsten Tagen berichten, ob jetzt stabil gezählt wird.

OkOk Das ist jetzt nicht schön, aber es funktioniert erstmal "!


Gruß

Lutz

KarlHeinz2000

Gut, wenn es erstmal geht.
Die Platine muss aber eigentlich 90° gedreht montiert werden. So wie du die verbaut hast, ist die Einstellung viel schwieriger.
Mit Klebeband habe ich am Anfang auch probiert. Damit lässt sich die Platine aber nicht langzeitstabil befestigen. Das dehnt sich immer etwas und der Schaltpunkt ist weg...

lufi

Wenn die Platine senkrecht montiert wird, reagiert die Lichtschranke leider auf einige Kerben in der Drehscheibe.
Das konnte ich nur verhindern, wenn ich waagerecht montiere, dabei ist wichtig das nur eine Diode über der Drehscheibe ist.

Ergebnisse sind bisher stabil und präzise.

Gruß

Lutz

KiK

Ich habe 2 Zähler. Einen mit gerändelter Disk und Kunststoff-Scheibe, einen mit glatter Disk und Glas-Scheibe. Beide reagieren ziemlich unterschiedlich auf verschiedene Gehäuse, Anordnungen, Masken etc.
Ich hatte Probleme mit Doppelpulsen, ständiges Nachjustieren ... und im Internet wurde ich auch nicht fündig....

Hier ein Tipp, wie ich diese TCRT5000 Platinen zum Laufen gebracht habe.

Schritt 1: Optik
Zunächst sollte die Optik so positioniert werden, dass ein max. Spannungshub entsteht zwischen Disk-normal und Disk-rote-Markierung. Am besten an der unverbastelten Platine an A0 <-> GND messen oder direkt an der Photodiode. Wegen Reflexionen an der Scheibe muss die Empfangs- und Sende-Diode möglichst nah an der Scheibe sein. Irgendwann war ich mit meinem Latein am Ende - die Kunststoffscheibe schien entweder kein Infrarotlicht durchzulassen oder die rote Markierung schien im Infrarot-Bereich ähnliche Remission zu haben, wie die Disk selbst. Jedenfalls kein ausreichender Spannungshub.
Ich kaufte also eine grüne LED (Superbright) da die rote Farbe die Wellenlänge des grünen Lichts sicherlich schlecht reflektiert und eine klare Photodiode, die einigermaßen auf grün reagiert....
Das Grün hat auch den Vorteil, dass man den Fokus-Punkt sieht (Bild). Hier fällt auf, dass man die Dioden sehr schräg anordnen muss, damit ein Fokus-Punkt von nur einigen Milimetern unter den Dioden entsteht (eben wie am Stromzähler). Im Nachhinein denke ich, das ist die eigentliche Lösung des optischen Problems - nicht die grüne Farbe. Alternativ könnte man die bestehenden Dioden drin lassen, die Halterung nach unten abziehen und die Dioden entsprechend zueinander biegen - sollte gehen, hab ich nicht getestet. Ich war zufrieden mit dem Grün, weil die Ausrichtung über der Disk jetzt kein Problem ist. Optische Trennung z.B. durch ein Stück schwarzes Isolierband (Bild)
Mein Zähler mit dem schlechteren Ergebnis brachte damit immerhin einen Spannungshub von 0,4V bei 3,3V Versorgung - sollte gehen.

Schritt 2: Schmitt Trigger
Hier https://forum.fhem.de/index.php/topic,54408.0.html ist schon eine gute Richtung beschrieben: Durch zusätzliche Beschaltung versucht man ein Schmitt Trigger Verhalten hin zu bekommen. Das Problem ist:
- Der Parallel-Kondensator zur Photodiode macht als Glättungskondensator Sinn - nicht entfernen
- Die Photodiode ist in erster Näherung eine Stromquelle (kein Widerstand). Der zusätzliche Widerstand allein bringt daher noch kein gutes Schmitt-Trigger Verhalten.
Mein Versuch: Erst mal einen Schmitt Trigger aufbauen mit R1 & R2 (Bild).
- Leiterbahn beim mittleren 10k Widerstand in Richtung LM393 durchtrennen
- R1 einlöten (am Besten zwischen Pin5 LM393 und Anschluss Photodiode
- R2 einlöten (da dieser evtl. später noch angepasst werden muss, am Besten an den Anschüssen D0 & A0)
Dimensionierung:
R1: sollte Faktor 5-10 größer sein als Impedanz der Photodiodenschaltung. Ich hab mal 68k gewählt
R2: wird nach gewünschter Hysterese berechnet - für 0,4V funktioniert 680k gut

Mit diesen Änderungen laufen bei mir beide Zählererfassungen recht gut. Keine Doppelpulse mehr nach der roten Markierung. Ich kann jetzt sogar den Zeitwert zwischen 2 Pulsen verwenden, um die genaue Leistung zu berechnen.

zweiundzwanzig

#22
Zitat von: KarlHeinz2000 am 08 Juni 2016, 21:58:01
Ich hatte auch meine liebe Not die Scheibe des Energiezählers mit dem bekannten China-Modul abzutasten. Vor allem am Anfang/Ende der Markierung gab es immer mehrfache Pulse. Schlud ist die nicht ganz optimale Beschaltung des Komparators auf der Platine. Dieser arbeitet gänzlich ohne Hysterese und hat einen überflüssigen Kondensator am Eingang. Beides lässt die Schaltung super schwingen.
Enfernt man den Kondensator (im Kreis oben rechts) und bestückt einen Widerstand (180k) zwischen Pin 5 und 7, dann gehören die Probleme der Vergangenheit an es gibt genau eine Flanke am Beginn/Ende der Markierung.
Als Widerstand bietet sich ein 1206er an. Der passt direkt auf die Pins. Ich habe 180k bestückt, da gerade verfügbar. Andere Werte in der Größenordung gehen auch.

Das sieht auf dem Foto irgendwie aus als wäre der Widerstand zwischen PIN 6 und 8 gelötet. Ist das richtig?

Also bei mir klappt das auch garnicht über den digitalen output. Nicht mit den o.g. Mods, nicht mit schrägen LEDs (das habe ich sogar sehr präzise probiert durch 3d-Druckteile mit verschiedenen Winkeln. Das Problem ist einfach, dass meine Scheibe ein paar Macken hat und da löst der TCRT5000 aus. Ich kann ihn nicht "unempfindlich" genug einstellen. Mir ist in dem Zusammenhang aufgefallen, dass es anscheinend glatte und geriffelte Scheiben gibt. Kurze umfrage: https://forum.fhem.de/index.php/topic,113459.0.html
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Otto123

Hi,

Zitat von: zweiundzwanzig am 09 August 2020, 20:51:43
Das sieht auf dem Foto irgendwie aus als wäre der Widerstand zwischen PIN 6 und 8 gelötet. Ist das richtig?
Nur wenn Du falsch zählst :) IC Beinchen sind im positiven Drehsinn nummeriert:
8765
1234

Die 1 ist auf dem Gehäuse markiert.

Ganz entscheidend ist mMn der Abstand zwischen TCRT5000 und der Gehäusescheibe! Man müsste überlegen ob man Streulicht noch mehr verringern und den Sensor sogar irgendwie direkt an die Scheibe ankoppeln könnte.
Ich habe mit dem 3D Druck Gehäuse aus diesem Beitrag experimentiert. Es existieren ja unglaublich viele Varianten von TCRT5000 Platinen, meine passte nicht ganz exakt in das Gehäuse. Der Sensor hatte etwa einen Abstand von 1 mm zur Scheibe.
Damit hatte ich einen Spannungshub von 20 mV (160 zu 180 mV). Das war unbrauchbar!

  • Den Sensor in seinen Lötaugen etwas nach vorn geholt -> Kontakt zur Scheibe
  • Den Spannungsteiler (Poti) zur besseren Einstellung mit 10 kOhm zu VCC erweitert.
  • 220 kOhm von zwischen 5 und 7 des LM393 gelötet

Jetzt habe ich einen Hub von ca 400 mV (160 zu 560 mV) das schaltet offenbar relativ sauber.
Momentan zähle ich die Impulse einfach mit Tasmota, zwei Counter, einen als Zähler einen als Timer und ich habe CounterDebounceLow 10 und CounterDebounceHigh 1 gesetzt. Ohne Debounce gab es wenige zusätzliche ganz kurze Impulse am Tag.

Da man in jedem Fall Hand (Lötkolben) angelegen muss, würde ich eigentlich immer die Lösung empfehlen. Ich hatte die schon ein ganze Weile in fliegender Verdrahtung im Einsatz. Die gibt es jetzt auch mit Arducounter (Wiki).

Ich wollte beim Umbau mal testen, ob man sich auch was "zusammenstecken" kann und einfach Tasmota / MQTT2 macht. Aber so ist es offenbar nicht.

Btw: Ich habe geriffelte Drehscheibe und Plastikgehäuse.

Gruß Otto
Viele Grüße aus Leipzig  ⇉  nächster Stammtisch an der Lindennaundorfer Mühle
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zweiundzwanzig



Zitat von: Otto123 am 11 August 2020, 17:32:55
Nur wenn Du falsch zählst :) IC Beinchen sind im positiven Drehsinn nummeriert:
8765
1234

Die 1 ist auf dem Gehäuse markiert.


Die Hitze muss mir auf den Kopp geschlagen haben. Ich habe früher jahrelang Audioschaltungen mit TL072 und Konsorten gebastelt und hab das inzwischen einfach so vergessen! So richtig vergessen! Danke für die Korrektur! :-)
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presskopf

#25
Ich mag auch mal mein Feedback geben, vielleicht hilft es bei der Fülle an TCRTs, die man so findet.

Ursprünglich hatte ich das Teil aus dem ersten Beitrag (https://forum.fhem.de/index.php/topic,54408.msg459962.html#msg459962 ohne Umbau in vielen verschiedenen Winkeln montiert.
Bei mir ist die Plastikscheibe recht stark getönt und relativ weit weg vom Ferraris.
Das hat aber nicht so toll funktioniert, also habe ich auch die Umlötung (1. Beitrag) vorgenommen. Damit wurde es besser, aber das Teil war immmer noch extrem empfindlich. Irgendwie haben sich dann immer Spikes in die Auswertesignale eingeschlichen und die Daten waren nicht brauchbar.

Dann bin ich auf einen TCRT-Line-Tracker gestoßen. 4 EUR als Experiment wurden mal in die Neugierde investiert.
https://www.ebay.de/itm/Infrarot-Line-Tracker-Reflexlichtschranke-TCRT5000-fur-Arduino-Raspberry-Pi-DIY/184264280946?hash=item2ae701cb72:g:ALEAAOSwY2peoVv6
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.


PS@Moderator Habe auf dem Bild und in Ebay kein (c) ausgemacht. Falls das Bild dennoch unerwünscht ist, nehme ich es selbstverständlich umgehend raus.

Gisbert

Hallo Otto,

ZitatDamit hatte ich einen Spannungshub von 20 mV (160 zu 180 mV). Das war unbrauchbar!
Den Sensor in seinen Lötaugen etwas nach vorn geholt -> Kontakt zur Scheibe
Den Spannungsteiler (Poti) zur besseren Einstellung mit 10 kOhm zu VCC erweitert.
220 kOhm von zwischen 5 und 7 des LM393 gelötet

Jetzt habe ich einen Hub von ca 400 mV (160 zu 560 mV) das schaltet offenbar relativ sauber.

ich habe kürzlich einen TCRT5000 zur Strommessung in Betrieb genommen und wollte meine Erfahrung kurz schildern, sowie eine Frage loswerden.

Mein Aufbau ist ein TRCT5000 mit 200k an den Beinchen 5 und 7 des ICs. Die Auswertung läuft in einem ESP auf einem digitalen Eingang des ESPs mit ESPEasy. Dort läuft ein Pulse Counter. Die Signalerkennung is FALLING mit einer Debounce Time von 5000 ms.
Damit läuft die Strommessung sehr präzise und zumindest über einen halben Tag ohne Abweichung zum mechanischen Zähler, längere Beobachtungszeit habe ich noch nicht.

Die Einstellung des Potentiometers ist äußerst diffizil. Wo muss der 10k Widerstand gegen VCC genau eingelötet werden?

Viele​ Grüße​ Gisbert​
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Otto123

Hallo Gisbert,

das ist wieder so ein lustiges Projekt, schon die zweite Installation die ich provisorisch aufgebaut habe und die dann einfach läuft. Alles vergessen: nicht fertig gemacht, nicht richtig dokumentiert  ::)
In #21 hast Du ja den Schaltplan, der wird so ähnlich bei allen Modulen sein, obwohl die sich immer wieder unterscheiden. Der Widerstand muss quasi in Reihe zum Poti, damit geht das Poti nur noch von vcc/2 bis 0 Volt.

Ich habe bei mir den Leiterzug vom Poti auf der Unterseite neben dem Lötauge durchtrennt, dann kann man relativ gut einen Widerstand vom Poti nach unten zum VCC Anschluss löten.
Foto kann ich jetzt nicht machen, da wäre die Justage im Eimer :)

Gruß Otto
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Gisbert

Hallo Otto,

ZitatDer Widerstand muss quasi in Reihe zum Poti, damit geht das Poti nur noch von vcc/2 bis 0 Volt.

Ich habe bei mir den Leiterzug vom Poti auf der Unterseite neben dem Lötauge durchtrennt, dann kann man relativ gut einen Widerstand vom Poti nach unten zum VCC Anschluss löten.
Foto kann ich jetzt nicht machen, da wäre die Justage im Eimer :)

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.

Viele​ Grüße​ Gisbert​
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TheTrumpeter

Ich wärme das Thema mal auf...

Habe vor einigen Monaten auch so eine TCRT5000-Schaltung zur Erfassung vom Stromzähler gebaut. Das Modul habe ich samt AC-DC-Wandler und D1mini in eine kleine Aufputz-Dose eingebaut und mittels Klebeband an den Zähler gepackt.
Es hat dann im ersten Versuch ohne große Ausrichtung und ohne am Poti herumzudrehen funktioniert, aber nur bis zu Momentanverbräuchen von ca. 3,5kW. Habe dann irgendwann versucht am Poti herumzudrehen, aber lösen konnte ich das Problem nicht.
Nach einiger Zeit musste ich das Teil dann von dem Zähler lösen, seitdem bekomme ich es nicht mehr zum Laufen, gleiches Problem wie hier weiter oben schon beschrieben. Der Einstellbereich vom Poti scheint so klein zu sein, dass am Übergang von "grüner LED an" zu "grüner LED aus" schon allein durch Ansetzen des Schraubendrehers mal in die eine oder andere Richtung verändert wird.

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.

(Die zusätzlichen Modifikationen mit R zwischen Pins 5 und 7 sowie Entfernen des C habe ich noch nicht durchgeführt, weil ich mit der Flankensteilheit noch keine Probleme hatte und auch nicht grad ein Lötweltmeister bin, drum versuche ich Lötarbeiten bei so geringen Abständen möglichst zu vermeiden.)
FHEM auf RPi3, THZ (LWZ404SOL), RPII2C & I2C_MCP342x (ADCPiZero), PowerMap, CustomReadings, RPI_GPIO, Twilight, nanoCUL (WMBus für Diehl Wasserzähler & Regenerationszähler für BWT AqaSmart), ESPEasy, TPLinkHS110