Sensor: Finger wahrnehmen hinter 5mm Plexi?

Hihi, ich habe mir letzte Woche wie Freaky auch ein paar der von mir selbst empfohlenen Sharp IS471F plus passender IR-LEDs mit 940 nm Peak bei TME bestellt . Die sollten auch diese Woche ankommen. Dann werde ich auch gleich mal testen, ob das mit den Dingern so funktioniert, wie ich mir das vorstelle. Solange das IR-Störlicht nicht die volle Dynamik des Sensors sättigt, wird das modulierte Nutzsignal ja fast unbeeinflusst detektiert (wenn nicht gerade auch ein IR-Störlicht mit Modulationsfrequenz im selben Bereich im Raum vorhanden ist). Das Einzige, woran das System in der Praxis in meinen Augen scheitern könnte, ist, dass man die Bestromung und damit die Sendeleistung der IR-Diode nicht fein genug einstellen könnte bzw. dass das eben ohne Thresholdanpassung (was ja mit dem IS471F nicht geht) nicht reichen könnte. Aber genau das werde ich ja testen, sobald ich die Teile habe .

Gruss
Neni

Zitat von Freaky91

Hast du wie auf deiner Schattentapete die SFH320FA Fototransen genommen? Oder welche willst du dann letztendlich verwenden? Prinzipiell ist es mir egal ob es SMD oder bedrahtete Bauteile sind.

Ja, steht eigentlich recht weit oben drin, dass das die SFH320FA ist... - die würde ich auch nehmen... da gibt's auch ne "bedrahtete Version" davon, weiß nur die Bezeichnung grad nicht...

im Interesse von "ein kompakter Sensor" wäre mir am liebsten alles in SMD - k.A., ob's recht starke 980-nm-LEDs auch als PLCC-2 gibt...?! - müsste ich mal suchen... wenn so eine dann in einer Ebene mit dem Fototransistor aufgelötet wäre, dürfte die da auch recht wenig reinstreuen...

Zitat von nighty2k

Das Ergebniss erfreut mich, habs ja von anfang an gesagt, das muss gehen auch ohne Frequenzmodulation.

Naja, im Prinzip ist es ja so *ähnlich* - nur dass nicht die Frequenz extern erzeugt wird, und dann per FFT o.ä. geschaut wird, ob die Frequenz da ist, sondern der µC weiß ja, wann die LED an und aus ist, das ist viel einfacher auszuwerten...

Zitat von nighty2k

Die Transe fängt erst bei 750nm an. 50% gibts erst ab 850nm, bei 900nm sinds dann 80% und der Peak ligt bei 980nm.
Mit der Transe sollte man schon mal ziemlich viele Störrquellen elemenieren.

hab's mir angesehen, die Kurve ist die selbe wie bei meiner (auch hier im Thread weiter oben drin) - sollte also die selben Ergebnisse bringen... wie schon gesagt, in Halogenlicht z.B. ist halt auch noch *jede Menge* im Bereich 980 nm drin - wie man an den Versuchen auch sieht... ESL und LED-Beleuchtung stören da nicht mehr viel bzw. gar nicht, bleibt also sonst eigentlich nur noch Tageslicht und IR-Fernbedienungen etc.

muss mal messen, ob die IR-Strahlung im Halogenlicht auch mit 100 Hz pulst - wenn nicht, dann kein Problem, "statisches" Fremdlicht wird ja rausgerechnet - Probleme macht nur was gepulstes - also wenn es sich zufällig genau immer so trifft, dass bei der einen Messung das Fremdlicht an (oder heller) und bei der anderen aus (oder dunkler) ist, dann hat man verloren...

Neni: ja, da bin ich auch gespannt auf Deine Ergebnisse - wie das so hinhaut, ob man die Sendeleistung so genau einstellen kann, dass Plexi ohne Hand den Sensor noch nicht auslöst, mit Hand dann aber schon... das schöne an der µC-Methode ist ja, dass man nicht nur den Empfänger-Threshold einstellen, sondern das eben alles in der SW machen kann....

hier Leute

da hab ich mal was für euch
Led Panel Anleitung

Danke nicht schlecht, in deutsch wärs aber besser.

Zitat von AK47

da hab ich mal was für euch

Wo hast denn das geklaut Hast Du so ein Panel bestellt, zwecks Reverse Engineering? Ist so die alte Geschichte mit Integrierer, Differenzierer etc. aber ziemlich tricky gemacht. Nun kennt man auch die Widerstandswerte aber Nahaufnahmen von der Leiterplatte werden vermieden, damit man die Schaltung nicht abkupfern kann Bei denen funktioniert das auch sehr gut, wie man auf den Videos dazu sieht.

MfG Phillux

hey

was so eine nette E-Mail mit Kaufinteresse (die ich ja wohl auch habe aber nicht so) nicht alles bewirken kann.
Ein wenig Tricky war es schon aber es hat doch geklappt oder?

Und es ist nichts illegales dran. Das Teil kann man frei aus dem Netz laden von deren Homepage habe lediglich den Link ein wenig verschlüsselt.

Vielleicht bring das ja ein wenig mehr Leuchtkraft ins Dunkle.

Zitat von AK47

was so eine nette E-Mail mit Kaufinteresse (die ich ja wohl auch habe aber nicht so) nicht alles bewirken kann

Hrhr, du Schuft

Zitat von AK47

hier Leute

da hab ich mal was für euch
Led Panel Anleitung

Das ist doch ein alter Hut! - wurde hier schon mal ausführlich drüber diskutiert - auch mit viel Gelaber, aber da haben Neni, Lötmeister und Raimund auch kräftig Schaltungen entwickelt und ausprobiert - hier der letzte Stand...

Irgendwer hat da auch noch den Plan (allerdings eine ältere Version) verlinkt, finde ich nicht mehr in dem Riesen-Thread, aber habe ich noch auf der Platte:

Nur, das ist nicht ganz das selbe wie hier - da ist ne klare Platte drüber, man kann also den Erfassungswinkel recht klein machen - Fremdlicht stört dann nur, wenn es *direkt* senkrecht über dem Sensor ist - hier stört aber Fremdlicht auch aus anderen Winkeln, wegen der Milchglasplatte - und der Unterschied zwischen "Hand da" und "Hand weg" ist durch das Milchglas *wesentlich* geringer! - Siehe das Video mit den Versuchen mit der IR-Kamera... ausserdem ist das Ganze analog, es braucht also nicht unbedingt ne feste Schwelle, eindeutige Erkennung ab wann was auf dem Tisch liegt, sondern je mehr Licht der Sensor erfasst, um so heller blinken halt die LEDs...

Über das Erkennen hinter Milchglas wurde ja auch hier und in den darin verlinkten weiteren Threads schon viel spekuliert - das ist praktisch das selbe Thema wie hier (ist ja u.a. auch der selbe Tisch verlinkt).

Nur: in allen diesen (gibt noch mehrere) Threads zu dem Thema wurde (ausser die Arbeiten von Raimund & co.) nicht viel verwertbares gepostet, nur - wie eben hier auch - die üblichen Hinweise mit "guck mal, da hat das der&der gemacht, das funktioniert" oder "hier gibt's ne Anleitung, muss man sich halt selbst zusammenklamüsern" oder "ich habe das auch schon mal gemacht" (aber ohne Foto, Schaltplan oder sonstirgendwas dazu, das hilft natürlich extrem viel weiter... :D)

Deswegen eben der Thread in der Lobby, es soll halt *hier* im Forum mal ne Anleitung für so nen Sensor geben, Schaltplan, SW, alles fertig, einfach nachbauen und geht, ohne dass man es sich doch wieder auf x Seiten im Netz zusammenklauben und noch selbst dran rumschnitzen muss...

So, ich hatte euch ja auch Ergebnisse versprochen.
Leider ist mein bestelltest Zeug später gekommen als gehofft, aber lieber spät als nie =)
Die Fototranse die ich verwende steht zwei-drei Posts vor diesem.

Testaufbau:
Platine -> 10cm -> Plexi -> Hand (Das ganze ist nen Würfel Kasten 10x10x10 cm³)
Hatte während dem Test 3*11 Watt ESL und 40 Watt Glühobst in Betrieb

Zunächst musste ich feststellen, dass die verwendete Diode mit 25mW/sr zu wenig Leistung hat,
wer also Versuche mit Reflektionen im IR Bereich tätigen will sollte darauf schauen, dass die Diode über 80mW/Sr hat. Habe mir jetzt halt ma mit vier Dioden ausgeholfen

Habe das ganze jetzt mit nem PullUp von 31k an dem ADC und habe euch mal ne Messung als Diagramm =)

1. Platine ohne Plexi
2. Plexi(satiniert) wird aufgelegt in 10cm Entfernung.
3. Hand kommt aus 30cm Entfernung bis sie Plan auf dem Plexi liegt
4. Hand wieder weg
5. siehe 3
6. Plexi kommt wieder weg.
7. Hand nähert sich bis auf 2cm zur Platine.

[Blockierte Grafik: http://nighty2k.de/images/fototrans_testmessung.png]

sieht doch vielversprechend aus

Kannst du vielleicht mal die genauen Relationen "Abstand zum Plexi in cm"-> ADC-Wert prüfen? Mich würd interessieren, ob das linear verläuft und bis zu welchem Abstand zum Plexi man noch relativ zuverlässig detektieren kann.

Was ist das denn für ein Plexi...? Ein satiniertes..? - Weil Du ja doch nen deutlicheren Unterschied beim Handauflegen hast, dafür ist der Unterschied zwischen mit Plexi und ohne Plexi nicht so groß...

bei mir ist's ja genau andersrum mit dem ca. 45% Milchglas - das Plexi aufgelegt macht gleich nen deutlichen Unterschied zu ohne Plexi, die Hand da drauf dann aber nicht mehr so viel...

wo war denn das 40-Watt-Glühobst (direkt darüber oder seitlich, Entfernung)...? - das wirkt sich hier ja auch deutlich weniger aus als bei mir... (gut, da waren's 50 W Halogen, und doch recht nah...)

womit hast Du eigentlich dieses Diagramm erstellt...? - ich nehme mal an, Daten über den USART raus, und dann aber welche SW am PC...? - sowas würde ich auch hier&da mal brauchen...

P.S.: bei mir verläuft der Zusammenhang Abstand zum Plexi - Spannung am ADC nicht linear, liegt ja auch auf der Hand, weil die Beleuchtungsstärke am Sensor quadratisch mit der Entfernung abnimmt...

Servus,

also Plexi war in der Tat satiniertes.

Die Software nen sich MS Excel oder auch OpenOffice Calc
Hab wie du schon sagst 5 mal pro Sekunde ein USART Wert + LF raus gehauen und in TeraTerm(mit Logfunktion) aufgezeichnet.
Copy+Paste in das Kalkulationsprogramm deiner Wahl, zwei weitere Spalten MAX 1024 und Min 0 und dann nen Diagramm draus machen.

Danach in Gimp(Bildbearbeitungsprogramm) die Farbbalken drüber gelegt und die Zahlen eingefügt.

Die Strahlung der Fremdleuchten war nicht direkt, aber wenn man sich ne Matrix baut, leuchtet man die sicher auch nicht frontal an
Sonst macht man sich ja den ganzen Effekt kaputt.

Grade eben ha ich nochma gleichen Versuch unterm Fenster(Dachschräge) gemacht, bei uns ist es heute sonnig, keine nennenswerte Unterschiede.

Zur Frage von D.G. , werde später nochmals versuche machen und das mit einbeziehen.

Greetz

Ah, danke! - das war eben der Punkt, wo ich nicht genau wusste, wie die Daten in den PC kommen, dachte, da gäbe es sowas wie ne extra "Aufzeichnungs-SW" dazu - aber klar, Terminal und dann rauskopieren, recht viel anders geht's wohl leider nicht...

wegen dem Fremdlicht: ja, das meinte ich weiter oben auch schon, irgendwo ist dann Schluß, bei prallem Sonnenschein muss das gar nicht mehr funktionieren, weil man dann eh' nix davon sieht...

und, klar, wie vermutet geht das mit satiniertem Plexi halt doch noch wesentlich besser - aber auch schön zu sehen, dass sogar mit "Milchglas" durchaus ne realistische Chance besteht...

Ach, zu der "Messwerte aufnehmen"-Sache noch mal: wenn ein Sample pro Sekunde reicht, dann wäre das hier doch ne schicke Lösung! (ich meine jetzt mal so generell, kann man ja öfter brauchen...)

Also von dem V-USB gedöns, kann ich nur abraten.
Gibt ja auch so nen V-USB / UART Converter, hatte ich mir in zwei Varianten aufgebaut.

Als Atmega8 und als Attiny2313 und oh wunder keiner funktioniert sauber.

Hatte erst den tiny dann weil der nicht funkte den Mega aber bei beiden das selbe Bild.

Gerät funktioniert für wenige Sekunden dann unbekanntes Gerät im Manager.

Ja, aber *da* (bei dem USB-UART-Konverter) steht doch explizit dabei, dass das auf manchen Rechnern nicht geht, weil die da irgendsonen speziellen USB-Modus nehmen, der nach&nach nicht mehr unterstützt wird... und man muss doch nen extra Treiber zusätzlich installieren, hast Du das auch gemacht..? - wir reden schon über das Teil hier oder...?

bei dem Datenlogger steht da nix weiter dazu... also dass das irgendwie Probleme machen würde... und wenn ja, dann kommen die 3 Widerstände halt wieder weg und der Tiny woanders rein, ist ja nix verloren...

und die V-USB-Implementation *an sich* funktioniert ja einwandfrei, die wird ja auch im uDMX-Interface benutzt, das viele hier im Forum (und auch andere) ohne jegliche Probleme einsetzen...

So, ich habe Anfang Woche nun mein Rudel Sharp IS471F und Kingbright L-53F3C (IR-LED, 940 nm) bekommen. Und wie versprochen, habe ich ein paar Experimente damit gemacht, deren Ergebnisse ich hier kurz mal posten möchte.

Vorab aber mein Fazit:
Der Aufbau ist sehr einfach (v.a. auch die Einstellung mit nur einem Trimmpoti) und eignet sich gut für alle nicht allzu milchigen Plexi-Abdeckungen, also satiniertes Plexi (satinice, so um die 90% Transmission), Satin Ice (mein Lieblingsplexi, mit kleinen Diffusorperlen im Material, sehr stark lichtstreuend, ca. 80% Transmission) etc. bis wohl zu leicht milchigen Plexi-Arten bis ca. runter auf 70% Transmission (geschätzt), da würden wohl noch Crystal Ice Snow (ca. 73 %) reinpassen und ev. bestimmte TruLED-Arten?
Was mir generell am ganzen Aufbau mit dem IS471F aber am Besten gefallen hat, ist dessen Unempfindlichkeit gegenüber IR-Umgebungslicht (IR-Rauschen) ohne jegliche Zusatzmassnahmen. Egal ob ich nun in Dunkelheit, mit Halogen-Raumbeleuchtung von 160 W (4 x 40 W Birnchen rundum leuchtend, mittig an der Decke im Zimmer von ca. 20 qm, weisse Decke und Wände) und/oder mit zusätzlicher Arbeitsbeleuchtung (runde Leuchtstoffröhre in Lupenleuchte, ca. 50 cm Abstand von der Tischfläche) getestet habe, die Response (Abstand Hand vom Sensor bzw. Platte bei On und Abstand Hand vom Sensor bzw. Platte bei Off) des Sensors war bei gleichem Aufbau und gleichen Einstellungen immer genau gleich (soweit ich das von Auge einschätzen konnte).
Allerdings ist dieser Aufbau für stärker milchige und reflektierende bzw. IR-schluckende Platten NICHT geeignet. Und dies liegt nicht mal am nicht einstellbaren Threshold. Die Einstellung der Lichtemission der IR-LED erlaubt eine ebenso adäquate Empfindlichkeitseinstellung. Das Problem liegt vielmehr in der fixen (nicht verstellbaren) Schalt-Hysterese der internen Komparatorschaltung des IS471F. Da diese eben eine bestimmte Differenz der beiden Schaltschwellen (Off -> On und On -> Off) implementiert, kann man ab einem gewissen Reflexionsgrad der Platte auch mit der Empfindlichkeitseinstellung nichts mehr ausrichten. Dann kann man das System entweder so einstellen, dass die Hand zwar beim Auflegen erkannt wird aber die Abschaltung nicht mehr stattfindet, oder dass die Hand gar nicht mehr erkannt wird. Liesse sich die Differenz der Schaltschwellen (Hysterese) beim IS471F einstellen, hätte man wohl ein absolut flexibles und für fast alle Platten geeignetes System. So wie es ist, bleibt der IS471F ausschliesslich für Panels mit eher nicht-milchigen Platten geeignet.

Zur Aufbau-Erklärung und zum Video:
Auf einem Steckbrett habe ich eigentlich die Standardschaltung für den IS471F aus dem Datenblatt aufgebaut. Über die IR-LED habe ich in ein passendes Stück schwarzen Schrumpfschlauchs gezogen, da sonst der Sensor durch die seitliche Abstrahlung der IR-LED immer aktiviert war. Ergänzt habe ich die Schaltung mit einem Trimmpoti von 100 Ohm parallel zur IR-LED (diese wird mit einer im IS471F integrierten KSQ betrieben), um damit die Stromverteilung bzw. damit den Strom durch die IR-LED und damit letzlich deren IR-Lichtemission regeln zu können. Da ich gerade ein 10-Gang-Präzisionspoti zur Hand hatte, habe ich natürlich das genommen. Im Endeffekt würde man mit so einem Poti die Einstellung in einem Beispielssegment für ein Panel (mit einer bestimmten Plattenart, Segmentgrösse, Plattenabstand etc.) vornehmen und nach dem Messen des eingestellten Widerstandes im Endaufbau pro Segment das Fein-Trimmpoti durch einen Festwiderstand und ein dementsprechend niederohmigeres, normales Trimmpoti ersetzen, so dass man Variationen der Bauelementeeigenschaften und der Verhältnisse in den Segmenten einfach austarieren könnte, ohne die Kosten für eine stattliche Anzahl Präzisionstrimmpotis aufwenden zu müssen. Das Segment mit 60 x 60 mm Grundfläche und 50 mm Höhe habe ich aus Test-Setzkastenelementen (opak-weisses Plexi) zusammengesteckt, welche ich mal für Tests für mein RGB-Wall-Projekt (30 x 30 mm Segmente) habe laserschneiden lassen.
Im Video sieht man zuerst den Aufbau der Schaltung, dann zeige ich die grundsätzliche Funktion des IS471F als 'Reflexlichtschranke'. Als Schaltindikator dient dabei durchgehend eine weisse 5mm-LED, welche ich am Ausgang des IS471F mit Vorwiderstand gegen plus 5V geschaltet habe, da der IS471F ja aktiv Low schaltet.
In der dritten Szene sieht man den Segment-Aufbau ohne Platte. Dabei komme ich mit der Kamera etwas zu nahe ran, so dass der IS471F das dann auch 'erkennt' .
Die vierte Szene ist eigentlich der Hauptteil. Hier zeige ich die Funktion als Touch-Sensor mit einer 3mm Satin Ice Platte und verstelle auch immer wieder die IR-LED-Lichtemission und damit die Empfindlichkeit mit dem 10-Gang-Poti. Die beste Einstellung (die letzte) ergab einen Widerstandswert von ca. 25 Ohm. Wenn man also ein Panel mit Segmenten in der gleichen Art bauen würde, könnte man idealerweise einen Festwiderstand von 15 Ohm und ein Cermet-Trimmpoti (Bourns) von 20 Ohm in Serie pro Segment verwenden. Dadurch ergäbe sich ein Einstellbereich von 15 bis 35 Ohm.
Da ich keine milchige Plexiplatte zu Hause hatte, habe ich in der fünften Szene als Ersatz ein Stück Leutkastenfolie aus PVC auf das Segment gelegt und darauf wieder die Satin Ice Platte. Dabei demonstriere ich eben die Limite, die bei stärker milchigen Platten erreicht wird und wo das Ganze dann eben nicht mehr funktioniert. Die PVC-Leuchtkastenfolie ist dabei natürlich schon sehr 'milchig', reflektiv und eher wenig lichtdurchlässig. So viel ich weiss ist PVC per se auch weniger IR-durchlässig als PMMA. Ich hätte es auch so einstellen können, dass die Hand erkannt wird, aber das Segment nach dem Wegnehmen der Hand einfach weiter leuchtet (bei meinen Tests habe ich das auch). Ganz am Ende verwende ich statt der Hand einfach ein Stück derselben PVC-Folie. Dabei funktioniert es dann wieder, da ein Stück dieser Folie mehr IR-Licht reflektiert als die Hand und somit die notwendige Schaltschwellendifferenz wieder erreicht wird.
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Gruss
Neni

werden alle Sachen erkannt die man da drauf stellt?

Sehr schön, Neni, danke für den ausführlichen Bericht!

erkennt Dein Sensor auch ein Weinglas, so wie in dem Tisch-Video...? - meiner nämlich nicht..

von mir der aktuelle Stand (also vom Wochenende, da hatte ich zuletzt Zeit zum Basteln...):

Erklärung folgt dann morgen, muss jetzt in's Bett - das Ding funktioniert eigentlich ganz gut, trotz opalem Plexi mit nur ca. 45% Transmission

es lassen sich mehrere Parameter einstellen in der SW, entweder empfindlicher (reicht dann schon ne Fingerkuppe, oder die Hand in 3 cm Abstand) oder unempfindlicher - man kann auch die IR-FB direkt drauf halten, ohne dass es reagiert - nur seltsamer Weise stört statisches Fremdlicht ab&zu, gemäßigtes (60-Watt-Birne über dem Tisch) nicht, wenn's heller wird, dann reagiert das Teil darauf, wenn's noch heller wird, dann wieder nicht mehr..

da muss ich noch mal bei...