Published October 17, 2017 © GPL3+

Infrarot Entfernungsmessung

Der IR Entfernungsmesser ist sehr leicht auszulesen, aber seine Werte entsprechen einer logarithmischen Funktion zur gemessen Entfernung.

BeginnerProtip2 hours256

Things used in this project

Hardware components

Calliope mini

Seeed Studio SeeedStudio - Grove - 80cm Infrared Proximity Sensor

Story

Hier benutze ich den Infrarot Sensor zur Entfernungsmessung. Der Sensor wird an den rechten Grove-Anschluss gesteckt und die Werte können dann sehr einfach ausgelesen werden.

Eine Schwierigkeit besteht darin, dass die ausgegebenen Sensorwerte nicht linear zu den gemessen Entfernungen sind, sondern auf einer logarithmischen Kurve liegen.

Besonderheiten des Sensors

Der Sensor kommt mit einem speziellen 3 Pin auf 4 Pin Kabel, ein Anschluss auf der Calliope Seite bleibt unbeschaltet. Auf der Sensor Seite hat der Stecker nur 3 Anschlüsse.

Bei meinen anderen Sensoren ist das weisse Kabel oft als NC (not connected) gekennzeichnet und nur das gelbe Kabel am äusseren Pin wird als Signal genutzt.

Der Ultraschall Sensor benutzt nur drei Kabel, das Signal ist am Rande des Steckers

Hier wird das gelbe Kabel mit dem Signal auf Pin C17 gelegt.

Damit kann man diesen Sensor parallel zu einem zweiten Sensor auf dem gleichen Anschluss nutzen, wenn der andere Sensor den C16 Anschluss nutzt. Das geht mit einem Grove Verteiler Kabel.

Lesen der Sensorwerte

Ich nutze den PXT Editor, damit liest man den Sensor über nur eine Zeile ein.

Die Werte sollten zwischen 0 und 1023 liegen. Nach den Infos der Hersteller-Seite kann er Entfernungen zwischen 10 und 80 cm messen. Ebenfalls auf der Seite wird der Verlauf zwischen Entfernung und Ausgabe gezeigt, der ist nicht linear.

Sharp IR Proximity Sensor

Hier muss also umgerechnet werden. Die Werte hängen auch noch von der verwendeten Versorgungsspannung ab, beim Calliope also 3,3V. Geringe Entfernungen liefern hohe Zahlen, große Entfernungen liefern kleine.

Da es kein Package für den PXT Editor für diesen Sensor gibt, habe ich eine eigene Messreihe gestartet. Ich halte das auch für eine gute Übung für Kinder.

Messreihe

Ich habe den Sensor mit Klebefilm auf eine Tischplatte befestigt und einen Zollstock zur Entfernungsmessung benutzt. Mein Testgegenstand war ein weisses Blatt Papier.

Die Messwerte habe ich in eine Tabelle eingetragen und eine Grafik daraus erstellt.

eigene Messung (X-Achse zeigt Entfernung in cm, Y-Achse ist der ausgelesene Sensorwert)

Meine eigene Messung stimmt mit der Herstellerangabe sehr gut überein.

Umrechnungsfunktion

Da es keine logarithmische Funktion im PXT Editor gibt habe ich die Kurve durch mehrere lineare Funktionen versucht anzunähern. Da die Genauigkeit der Messung auch stark von Umwelteinflüssen wie z.B. Raumhelligkeit oder Beschaffenheit der Oberfläche des Gegenstands abhängt, reicht diese einfache Annäherung meiner Meinung nach aus. Ich habe sieben Geraden durch die Kurve gelegt und alle ganz kleinen und ganz grossen Werte abgeschnitten.

Die Geraden lassen sich sehr einfach durch die Map Funktion (auf Deutsch "verteile") im PXT Editor abbilden.

der Bereich der "von"-Werte wird linear auf den Bereich der "bis"-Werte transformiert

Die Transformation kann übrigens auch grosse "von"-Werte auf kleine "bis"-Werte mappen.

Die Geraden habe ich nach Augenmaß mit einem Lineal in den Ausdruck der Kurve gezeichnet.

Die einzelnen Geraden sind im Code dann mehrere verschachtelte wenn-dann Anweisungen.

Code

IR Entfernungsmessung mit Ausgabe im Terminalfenster

let abstand = 0
let analogerWert = 0
basic.forever(() => {
    analogerWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.C17)
    if (analogerWert <= 110) {
        abstand = 73
    } else {
        if (analogerWert <= 142) {
            abstand = pins.map(
                analogerWert,
                0,
                142,
                73,
                56
            )
        } else {
            if (analogerWert <= 184) {
                abstand = pins.map(
                    analogerWert,
                    142,
                    184,
                    56,
                    43
                )
            } else {
                if (analogerWert <= 247) {
                    abstand = pins.map(
                        analogerWert,
                        184,
                        247,
                        43,
                        32
                    )
                } else {
                    if (analogerWert <= 336) {
                        abstand = pins.map(
                            analogerWert,
                            247,
                            336,
                            32,
                            23
                        )
                    } else {
                        if (analogerWert <= 478) {
                            abstand = pins.map(
                                analogerWert,
                                336,
                                478,
                                23,
                                15
                            )
                        } else {
                            if (analogerWert <= 540) {
                                abstand = pins.map(
                                    analogerWert,
                                    478,
                                    540,
                                    15,
                                    13
                                )
                            } else {
                                if (analogerWert <= 676) {
                                    abstand = pins.map(
                                        analogerWert,
                                        540,
                                        676,
                                        13,
                                        10
                                    )
                                } else {
                                    abstand = 10
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
        serial.writeString("analoger Wert = ")
        serial.writeNumber(analogerWert)
        serial.writeString(", umgerechneter Wert = ")
        serial.writeNumber(abstand)
        serial.writeLine("")
        basic.pause(500)
    }
})

Credits

Ingo Hoffmann

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Maker, Friedenauer, Alba-Fan

Thanks to Christian Schäfer.

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Besonderheiten des Sensors

Lesen der Sensorwerte

Messreihe

Umrechnungsfunktion

Schematics

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