Probleme mit den Sharp GP2D12

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marvin
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Probleme mit den Sharp GP2D12

Beitrag von marvin » 16 Feb 2006, 09:43

Hallo zusammen,

Habe bei meinen Versuchen mit den Sharp GP2D12 Distanzsensoren festgestellt, das deren Ausgangsspannung doch sehr schwankt, und damit natürlich auch die gemessenen A/D Werte.

Eine vermutliche Ursache, konnte ich auch finden.

Die Versorgungsspannung, die vom FET kommt, zeigt zyklische Einbrüche von biszu 2V. Das passiert wohl, wenn die Sensoren beim Senden des IR Signals höheren Strom ziehen.
Habe deshalb mal einen C von 22µF direkt an die Stromversorgungspins von einen Sensor gehängt. Leider ohne Erfolg. Hätte ich wohl bei beiden machen müssen, da der FET ja beide Sensoren versorgt.

Oder der Grund für den Spannungseinbruch ist der relativ hohe Innenwiderstand dieser P-Kanal FETs.
Dann müßte man es mal ohne den FET probieren.

Werde ich wohl weiter probieren müssen.

Hat sonst noch jemand eine Idee?

Hinweis:

Das Gehäuse der Sharp-Sensoren ist zwar aus Kunststoff, aber nicht isolierend. Deshalb unbedingt jeden Kontakt des Kunstoffgehäuses mit den Sensorplatinen vermeiden. Gibt zwar keinen Kurzschluß, aber das Ausgangssignal der Sensoren kann dadurch gestört werden.
Hab die Sensorplatinen mit Folie (von den Radencoderscheiben) komplett isoliert.

Gruß marvin

juun
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Beitrag von juun » 16 Feb 2006, 09:53

Das ist doch irsinnig ein Kunstoffgehäuse zu entwickeln was nicht isoliert. Wie hast du denn das rausgefunden? Jedenfalls danke für den Hinweis. Zu deinem Prob fällt mir leider auch keine Lösung ein. :-k
Zuletzt geändert von juun am 16 Feb 2006, 10:14, insgesamt 1-mal geändert.
Gruss Juun

Atomos
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Re: Probleme mit den Sharp GP2D12

Beitrag von Atomos » 16 Feb 2006, 10:03

marvin hat geschrieben: Das Gehäuse der Sharp-Sensoren ist zwar aus Kunststoff, aber nicht isolierend. Deshalb unbedingt jeden Kontakt des Kunstoffgehäuses mit den Sensorplatinen vermeiden. Gibt zwar keinen Kurzschluß, aber das Ausgangssignal der Sensoren kann dadurch gestört werden.
Hab die Sensorplatinen mit Folie (von den Radencoderscheiben) komplett isoliert.
Den Verdacht hatte ich auch schon, mein Schätzeisen hat aber auch im 2 Megaohm-Bereich nicht gezuckt. Das würde auf jeden Fall erklären, warum der Sensor bei mir im eingebauten Zustand (wobei er die Platine berührt) nicht korrekt funktioniert.

Vielen Dank für den Hinweis! (Wie kann man denn bloß ein Kunststoff-Gehäuse leitfähig machen? :roll: Im Datenblatt steht dazu nichts.)

Gruß
Thomas

noxon
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Beitrag von noxon » 16 Feb 2006, 10:06

Ja. Wie kommst du darauf? Eine Widerstandsmessung zeigt keine Leitfähigkeit an.
Ein IO-Port kann drei verschiedene Zustände einnehmen. Input, Output und Kaputt. Müsste es dann nicht IOK-Port heißen?

marvin
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Beitrag von marvin » 16 Feb 2006, 10:23

Das mit dem Gehäuse wird ja auch in der aktualisierten Aufbauanleitung erwähnt. Leider ohne näher, auf die möglichen Folgen einzugehen.
Nach Möglichkeit sollte man vermeiden, dass der GP2D12 in direkten Kontakt mit den Lötstellen der Platinen kommt. Das Gehäuse ist nicht perfekt isolierend.
Gruß marvin

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Beitrag von noxon » 16 Feb 2006, 11:21

Hmm. Schon etwas merkwürdig, dass das Gehäuse nicht isolierend sein soll. Naja wie dem auch sei. Ich habe zwischen der Platine und den Sensoen eh eine Plasikfolie angebracht, weil mir die Lötstellen etwas zu nah an dem Befestigungsbolzen war.
Ein IO-Port kann drei verschiedene Zustände einnehmen. Input, Output und Kaputt. Müsste es dann nicht IOK-Port heißen?

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Beitrag von marvin » 17 Feb 2006, 11:20

Hab gestern auch dem zweiten Sharp Sensor einen C von 22µF verpasst.
Jetzt ist der Einbruch der Versorgungsspannung nur noch 1V.
Das hat wohl einiges gebracht. Die Ausgangsspannung schwankt nun nicht mehr um 200mV, sondern nur noch 20mV. :)

Das Ergebnis kann man auch recht gut am LCD-Modul erkennen. Änderten sich vorher die letzten beiden Stellen, so ist es jetzt nur noch die letzte Stelle.

So konnte ich auch die Messreihe für die Linearisierung der Distanz Sensoren aufnehmen. Allerdings werde ich wohl die Update-Geschwindigkeit des Displays noch heruntersetzen müssen, oder schon vorher Mittelwerte bilden. Im Moment ist die letzte Stelle kaum zu erkennen.

Gruß marvin

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Beitrag von schmart@ » 21 Feb 2006, 21:06

Würde es nicht mehr bringen den Transistor TR1 direkt zu überbrücken, damit die Sensoren permanent unter Spannung stehen? Der Bot könnten dann zwar nicht mehr mit den Augen klimmpern aber die Messwerte wären stabil...
Auf das Feature, abschalten der Sensoren, würde ich nur ungern verzichten.
Die Sache mit dem Kondensator geht auch auf eine Empfehlung aus dem Roboternetz zurück. Immer wieder gab es deswegen Probleme mit Sharp Sensoren.

Gruß marvin

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Beitrag von marvin » 15 Mär 2006, 22:38

Meine weiteren Forschungsergebnisse im Kampf mit den Sharp Sensoren.

Folgende Änderungen habe ich bisher an meinem Bot deswegen
vorgenommen:

[pre]- je 100uF an beide Sharp-Sensoren zwischen VCC und GND. (Effekt war,
das die Spannungsversorgung einigermaßen OK ist. Restrauschen mit 1kHz und 200mV Amplitude.
Das Ausgangssignal bei nahen Entfernungen ist damit noch besser als mit 22µF).
Die Kondensatoren habe ich auf der jeweils nach innen zeigenden Sensorplatinen Seite angelötet.
Verwendet habe ich die kleinen Subminiatur-Elkos
(z.B. SM 100/16RAD Subminiatur-Elko, radial, 100µF/16Volt von Reichelt).
- Sensorplatinen mit Plastikfolie gegenüber dem Sharp-Sensorgehäuse isoliert.
(Sonst lieferte der Sensor kaum sinnvolle Werte)
- Sharp-Sensor mit Kunstoffschrauben und Unterlegscheiben vom Aluträger isoliert
(brachte beim rechten Sensor etwas Besserung, wenn
ich unten mehr Unterlegscheiben als oben einsetzte, der Sensor also
etwas nach oben schielt.
Das Isolieren an sich, brachte keine Besserung)
- 100nF direkt am TR1 zwischen Vcc und GND, zusammen mit 100nF am
Spannungsregler Ausgang.
(Das half gegen gelegentliches Einfrieren des Bots, hat aber sonst keinen Effekt auf die Sensoren selbst)
[/pre]

Folgende Effekte, Störungen treten trotzdem noch auf:
[pre]- Fremdlichteinstreuung durch Halogen-Schreibtischlampe stört das
Sensor-Ausgangssignal erheblich. (Große Schwankungen im Ausgangssignal >200mV,
50Hz Überlagerung)
- Ausgangssignal wird mit größeren Entfernungen immer schlechter
(Treppenkurve, Amplitude ca. 100mV bei 50cm)
- der rechte Sharp-Sensor (vom Bot aus gesehen) liefert immer schlechtere Werte als der linke.
(größere Schwankungen, Spikes im Ausgangssignal.
Aufbocken bringt dabei keine Verbesserung) [/pre]

Einige Teilerfolge immerhin, aber noch nicht der große Wurf.

Gruß marvin

Ansgar
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Beitrag von Ansgar » 16 Mär 2006, 11:02

Kleinere Kapazitäten kann man als SMD direkt auf die Sensorplatinen auflöten, aber im Mikrofarad-Bereich dürfte es trotzdem eng werden.
Bild

meauso
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Beitrag von meauso » 16 Mär 2006, 11:46

@marvin: kannst du das bitte als patch in die schaltplansektion posten :wink:

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Beitrag von marvin » 16 Mär 2006, 12:34

meauso hat geschrieben:@marvin: kannst du das bitte als patch in die schaltplansektion posten :wink:
Kann ich schon machen, allerdings sehe ich den Patch immer noch als vorläufig an. Poste das ganze dann heut abend mit ein paar Bildern zusammen ins Forum.

Gruß marvin

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Beitrag von QuisaZaderak » 16 Mär 2006, 22:56

So, hab meinen Ct-Bot auch endlich aufgebaut. Alle Sensoren funktionieren korrekt, bis auf diese blöden Sharp dinger. Ja, ich habe sie korrekt eingelötet. Ja sie leuchten beide (mit Digicam geprüft). Aber ich erhalte keinerlei Änderung bei den Werten im LCD angezeigt. Beide Werte schwanken knapp um die 200 ohne Änderung bei Annäherung. Bei den blauen LEDs kommt es mit dem Analog Test Hex File nur zu wildem undefiniertem Flackern. Ich habe bereits versucht die Spannungsversorgung der Sensoren mit je 22uF zw Pin 2 und 3 zu stabilisieren. Kein Erfolg. Auch habe ich 100nF an IC10.

An den Pins 2 und 3 liegt ohne Sensoren 5,01V an. Wenn ich einen Sensor anstecke, liegen 4,80V an, wenn beide Sensoren dran sind ist jeweils 4,60V messbar. Vcc bleibt aber beim Spannungswandler bei 5,01V.

Kalte Lötstellen an den Kabeln zu den Sensoren kann ich ausschließen.

Weiß nicht weiter. Will TR1 nicht überbrücken. Will jedoch endlich vernünftige Werte.

Wo muss ich nachmessen/wo könnte mein Fehler liegen???
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PumpkinEater
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Beitrag von PumpkinEater » 16 Mär 2006, 23:20

Wie bereits berichtet, zeigen mein linker und rechter Sensor bei gleichem Abstand von der Wand deutlich unterschiedliche Distanzen an. Wenn ich den Bot aufbocke, sind die Werte bei beiden Sensoren gleich. Auch wenn ich den Bot nicht auf den Parkettboden stelle, sondern auf Teppichboden, oder wenn ich den Parkettboden zwischen Bot und Wand mit Küchenkrepp auslege, werden gleiche Werte angezeigt. Ich vermutete, dass der reflektierende Parkettboden die Messung beeinflußt, und insbesondere den linken Sensor, bei dem die LED ja unten angebracht ist.

Ich habe deswegen mal ein Schwarzweiß-Kamera-Modul verwendet, um das IR-Licht der Abstandssensoren aufzunehmen. Abweichend von den üblichen Farbkameras in Handy und digitalen Fotoapparaten sind SW-Kameras normalerweise nicht mit einem IR-Filter ausgestattet und daher deutlich empfindlicher im IR-Bereich.

In dem Bild wurde der Bot von vorn aufgenommen (Abstand rund 50 cm). Deutlich zu erkennen sind die beiden IR-LEDs. Das linke Bild zeigt den Bot auf dem reflektierenden Parkettboden. Im rechten Bild wurde der Boden mit Küchenkrepp ausgelegt. Man erkennt, dass der Parkettboden das IR-Licht reflektiert, der mit Kückenkrepp ausgelegte Boden (und sicherlich auch Teppichboden) dagegen keine Reflexionen hervorruft.

Diese Bilder beweisen natürlich noch garnichts. Trotzdem bestärkt es die Vermutung, dass die Reflexionen insbesondere dem linken Sensor vorgaukeln können, dass der Abstand zur Wand kleiner ist.
Evt. könnten solche Reflexionen auch Interferenzen zwischen den Sensoren bei großen Abständen hervorrufen, bei denen die Signalspannung und damit der Störabstand ja klein sind. Da die Sensoren ja nicht miteinander synchronisiert sind, kann es zu Schwebungen kommen, die evt. die scheinbar zufälligen niederfrequenten Störspannungen erzeugen. Interessant wäre, ob diese Störungen auch dann zu beobachten sind, wenn einer der Sensoren in eine ganz andere Richtung guckt (ToDo: einen Sensor abbauen und um 90 Grad wegdrehen).
Dateianhänge
sensorlicht.jpg
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Gruß
PumpkinEater

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sharp

Beitrag von inky » 17 Mär 2006, 10:12

hi pumpkin,
wäre schön, wenn du bei der entwicklung des sensors bei sharp dabeigewesen wärst. ich schätze, du hast das teil mittlerweile
intensiver als die entwickler getestet ;-)
die empfehlung im datenblatt, mit 10uF die Vcc abzublocken, war wohl ein tippfehler - sollte wohl 10mF (oder 10F?) heissen (bei max. Ri der Vcc-quelle von 1uOhm...)
hast du die sw-kamera extra für den sensortest gekauft? was kostet das teil?
schade, das der taktgenerator des sensors von aussen nicht erreichbar ist,
sonst könnte man die zwei (bei mir vier stück) syncronisieren
(die GP2D120 sind bei mir übrigens noch zickiger, liegt aber vielleicht an der anordnung- ich benutze die als kantensensor die bei mir von oben schräg "vor" die räder gucken - bei 4cm bodenfreiheit geht mit den cny70 garnix )
inky
(sharpsensortester#2)

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