Verzögerung IR-LEDs

Hallo,

es geht um folgendes:

Einige IR-LEDs sollen für eine Entfernungsmessung genutzt werden (Empänger Phototransistoren).

Um das Umgebungslicht zu kompensieren, erfolgt eine Messung mit ausgeschalteten LEDs, eine weitere mit eingeschalteten LEDs, dann erfolgt die Auswertung.

Das IR-LEDs „nachglühen“ ist mir bekannt, hier bin ich auf einen Wert von ca. 10ms gestoßen.

Wie sieht es aber mit dem Einschalten aus, sprich: nach wieviel ms steht die volle Leistung des LEDs bereit?

Technische Daten bez. der verwendeten IR-LEDs stehen mir nicht zur Verfügung.

Gibt es diesbezüglich irgendeine Faustformel?

Grüße

fribbe

P.S.

Ein handelt sich um folgendes Modul:

http://macherzin.net/article80-Infrarot-Abstands-und…

Hallo!

Ich kenne Angaben der Schaltzeiten (gemessen als Zeit in der die Strahlungsleistung der IR-LED von 10 auf 90% steigt bzw. von 90 auf 10% fällt).
Da werden Werte um die 1 µs angegeben.

MfG
duck313

Hallo duck,

erst einmal vielen Dank.

dies wären ja ganz andere Größenordnungen.

Zumindest was die Schaltzeit beim Abschalten betrifft, habe ich (bei diesem Bauteil) allerdings konkret andere Erfahrungen gemacht. Liegt schon im Bereich von ms.

Dann muß ich wohl mal ein wenig experimentieren (schließlich soll der Roboter ja nicht „gegen die Wand fahren“).

Grüße

fribbe

Hallo!

Einige IR-LEDs sollen für eine Entfernungsmessung genutzt
werden (Empänger Phototransistoren).
Um das Umgebungslicht zu kompensieren, erfolgt eine Messung
mit ausgeschalteten LEDs, eine weitere mit eingeschalteten
LEDs, dann erfolgt die Auswertung.

Das Ganze sieht nach Konzeptfehler aus. Richtig gemacht stört das Umgebungslicht nämlich nicht.
Das geht so: Eine IR-LED sendet einen Licht-Impuls. Wenn die ansteigende Flanke des Impulses am Empfänger ankommt, kann man aus der Zeitdifferenz zwischen gesendeter und empfangener Flanke, also aus der Laufzeit des Lichts einmal hin und einmal zurück, wenn Sender und Empfänger nebeneinander angeordnet sind, die Entfernung errechnen. Als Empfänger wählt man dafür zweckmäßig keinen Phototransistor (i. d. R. zu lahm), sondern eine Pin-Diode mit aus Gründen kurzer Ansprechzeit kleiner Empfängerfläche von höchstens 1 mm².

Das IR-LEDs „nachglühen“ ist mir bekannt…

Wir unterhalten uns über Nanosekunden oder Bruchteile davon! Nachglühen kann man das nun wirklich nicht nennen. Übertragungsfrequenzen bis in die Größenordnung von 100 MHz sind mit IR-Dioden schon seit einigen Jahrzehnten gar kein Problem.

hier bin ich auf einen Wert von ca. 10ms gestoßen.

Wird hier eine IR-Diode womöglich mit einer Glühlampe verwechselt? :smile: Oder handelt es sich um keine nackige IR-Diode, sondern irgend ein fertiges Modul mit lahmer Elektronik?

Wie sieht es aber mit dem Einschalten aus, sprich: nach
wieviel ms steht die volle Leistung des LEDs bereit?

Das geht je nach Typ innerhalb Bruchteilen einer Nanosekunde, sofern ein für Entfernungsmessungen geeigneter Diodentyp gewählt wurde. Riesige Chips mit zwar hoher Ausgangsleistung sind zu träge für die Anwendung. Weil man aber kein Dauerstrich-IR sendet, sondern nur kurze Impulse und einer um ein Vielfaches längeren Impulspause, kann man solchen Dioden dennoch viel Strom zumuten. Die Kunst liegt dann im Bau der Treiberschaltung. Den hohen Impulsstrom holt man mit geschicktem Layout aus einer Kapazität geeigneter Bauart, also nichts Gewickeltes oder womöglich Elko, sondern ein Schichtkondensator in der nF-Größenordnung mit ganz kurzen Zuleitungen zu Schaltstufe und IR-Diode.

Auch der Schalttransistor braucht zum Ansteuern richtig Leistung, selbst wenn man einen Mosfet wählt, weil man dessen große Gatekapazität schnell umladen muss.

Gruß
Wolfgang

Einige IR-LEDs sollen für eine Entfernungsmessung genutzt
werden (Empänger Phototransistoren).

vergiss es.
du müsstest die impulslaufzeit mit einer auflösung im pikosekundenbereich messen. das wird nix mit den mitteln, die einem bastler zur verfügung stehen. und der profi kann sowas auch nur seeeehhhr eingeschränkt unter streng kontrollierten randbedingungen nutzen.

denk mal über ein sinnvolleres prinzip nach. time-of-flight wäre sowas. oder triangulation. beides mal bei wikipedia recherchieren.

ich weiß, wovon ich rede - ich sitze hier in einem labor für (3d-)kameras und optische sensoren…

Hallo,

vielen Dank. eine solche Genauigkeit benötige ich nicht. Mir reicht durchaus eine Genauigkeit im cm-Bereich, da es hier vorrangig um die Erkennung einer möglichen Kollisionserkennung geht.

Siehe auch den von mir eingestellten Link zum verwendeten Sensor-Modul.

Grüße

fribbe

Hallo duck313,

du scheinst recht zu haben. 5 µs nach Abschalten und 1 µs nach Einschalten ergeben stabile Sensordaten.

Grüße

fribbe

Hallo fribbe,

vielen Dank. eine solche Genauigkeit benötige ich nicht. Mir
reicht durchaus eine Genauigkeit im cm-Bereich, da es hier
vorrangig um die Erkennung einer möglichen Kollisionserkennung
geht.

Also bei mir legt das Licht rund 30cm/ns zurück …

Dein Sensor misst das reflektierte Licht, welches mit abnehmendem Abstand zu nimmt.
Daraus kann man aber nicht den Abstand berechnen, das die reflektierte Lichtmenge vom Gegenstand abhängt. Schwarzer Samt wird kaum erkannt und ein Spiegel liefert sehr hohe Werte, wenn er direkt in den Sensor spiegelt.

Mit (Ultra)Schall sieht es anders aus, der macht nur rund 330m/s.
Da kommst du mit 100µs Auflösung auf gute 3cm.

MfG Peter(TOO)

Hallo,

du scheinst recht zu haben. 5 µs nach Abschalten und 1 µs
nach Einschalten ergeben stabile Sensordaten.

diese Werte kommen aber nicht von der IR-Diode, sondern von dem lahmen Schaltern und dem lahmen Empfänger. welche du verwendest. Vor allen beim Ausschalten sind normale Transitorschaltungen meist recht langsam. Ansonsten wären noch deutlich höhere Geschw. als die paar us möglich.

Gruß Uwi

Danke Uwi,

da wirst du durchaus Recht haben.

Danke!

Grüße

fribbe

Messen oder Erkennen?
Hallo fribbe,

eine normale IR-LED hat eine Anstiegs- und Abfallzeit von ca. 1 us und weniger. 10 ms und „Nachglühen“ - na ja, du hast es ja schon selber erkannt. Spezielle LEDs zur Informationsübertragung können wesentlich schneller sein.

Ich gehe davon aus, dass du keine Entfernungsmessung machen willst, sondern lediglich grob erkennen willst, ob irgend etwas in der Nähe der LED ist, ähnlich wie bei automatischen Wasserhähnen. Das geht dort auch recht zuverlässig, aber ob „recht zuverlässig“ bei deiner Applikation reicht, kann ich nicht beurteilen.

Wenn es wirklich eine Messung sein soll, dann muss ich mich den Anderen anschließen. Ich vermute, dass du selbst mit sehr schnellen LED und einer Messung nach dem TOF-Prinzip (http://de.wikipedia.org/wiki/TOF-Kamera#Funktionsweise) keine Chance hast.

Nebenbei: Statt mit zwei Messungen und Vergleich würde ein Messverfahren nach dem Lock-In-Prinzip in deinem Fall wahrscheinlich viel effizienter sein. Das klingt zunächst recht kompliziert, ist aber in deinem Fall ziemlich primitiv.

Grüße, Uwe

Hallo,

ob irgend etwas in der Nähe der LED ist, ähnlich wie bei automatischen
Wasserhähnen.

Diese optischen Detektoren nennen sich Reflexlichtschranke mit Hintergrundausblendung bzw. auch Lichttaster mit Hintergrundausblendung.
http://www.zizelmann.de/naturfoto/technik_zubehoer/i…
http://www.zizelmann.de/naturfoto/technik_zubehoer/s…

Auf Grund der „Hintergrundausblendung“ wird erreicht, dass es „recht zuverlässig“ ist.

Eigentlich kann man solche Sensoren nur durch gut spiegelnde Oberflächen austricksen. Sonst kann man von rein weiß bis samtschwarz alles gut detektieren,
zumal wenn man eine Auswertung der Signaldynamik macht, was bei einem kleinen Roboter ja möglich ist.
Gruß Uwi

Hallo Uwe,

richtig erkannt. Mehre der von mir im Ursprungsposting verlinkten Module sollen zur Kollisions(gefahr)erkennung dienen. Bei einer Distanz von unter 20 cm werden Hindernisse und deren grobe Position erkannt. eine „Entfernungmessung“ in diesem Bereich ist zwar möglich, aber natürlich sehr ungenau.

Spielt aber bei meinem Roboter keine Rolle, da im extremen Nahbereich noch andere Sensoren zum Einsatz kommen, ebenso bei größeren Entfernungen.

Hier noch etwas zu den Sensor-Modulen:

http://macherzin.net/article80-Infrarot-Abstands-und…

Noch einmal vielen Dank und einen netten Restfeiertag

fribbe

Hier noch etwas zu den Sensor-Modulen:

http://macherzin.net/article80-Infrarot-Abstands-und…

das ist kein abstandmessgerät, sondern ein ganz einfacher sensor, der bei genügend reflektion ein signal ausgibt. mit einer laufzeitmessung hat das genau gar nichts zu tun.