Abstands- und Farberkennungssensor: TCRT5000
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Autor: Isaac Mpidi-Bita
Betreuer: Prof. Schneider
Aufgabe
In dieser Artikel werden folgenden Punkte abgearbeitet:
- Auswahl eines Primärsensors
- Signalvorverarbeitung
- Bewertung der Sensordaten
- Inbetriebnahme des Abstands- und Farberkennungssensor: TCRT5000
Einleitung
Der Abstandsensor IR TRCR5000 ist ein Abstandsmesser, der in der Kategorie von Lichtsensor bzw. optoelektronischen Sensoren gehört, weil er empfangene Licht in einem elektrischen Signal mit Hilfe des photoelektrischen Effekts umwandelt. Der Sensor kann verwendet sowohl um den Abstand zu messen, als auch um Information über die Helligkeitsgrad des gegenüber liegenden Objekt zu bekommen. Der Sensor kann in vielen Bereiche angewendet werden, wie z.B. Hinderniserkennung, Line Tracking, Materialerkennung und Schwarz-Weiß-Farbenerkennung, usw.
Technische Übersicht
Der Sensor besteht aus einem IR Sender und Empfänger (TRCR5000), einem Spannungsregler LM393 und einem Potentiometer.
| Eigenschaft | Daten |
|---|---|
| Abmessung |
31.96 mm x 14.2 mm x 20.8 mm |
| Spannungsversorgung |
3.3 V bis 5 V |
| Montage | Schraubloch für einfache Befestigung in z-Richtung |
| Messbereich zur Entfernungsmessung |
1 mm bis 60 mm |
| Weiß-Schwarz-Unterscheidung |
1 mm - 25 mm |
Prinziperklärung
Das TRCR5000 Modul nutzt das das photoelektrische Effekt [1] zur Weg bzw. Abstandserfassung. Der Primärsensor ist mit einer Infrarot-LED und einem Phototransistor ausgestattet. Die Infrarot-LED sendet Licht im Infrarotbereich. Dies wird vom Objekt reflektiert und vom Phototransistor empfängt. Das Prinzip wird als Reflexion [2] bezeichnet.
Equipment
Verwendete Software
Für die Abarbeitung der obgenannten Aufgabestellungen wurde folgenden Software verwendet:
- Arduino Software IDE 1.8.1
- MATLAB/Simulink 2018a
- Fritzing
- Microsoft Excel und OneNote 2016
- Tortoise SVN
Verwendete Komponente
Für die Abarbeitung der obgenannten Aufgabestellungen wurde folgenden Komponente eingesetzt:
- Abstands- und Farberkennungssensor: TCRT5000
- LCD Display mit I2C Anschluss
- Arduino UNO R3 (Sunfounder Edition)
Hardwareaufbau
Softwarearchitektur
Signalverarbeitung
Abstandsmessung
Mit Hilfe verschiedenen Test hat sich rausgestellt, dass das Modul bis zu ungefähr 12 cm messen kann.
Einfluss der Farbe auf die Messung
Der TCRT5000-Sensor nutzt Licht und das Reflexion für die Abstandsmessung. Daher hängt der gemessene Wert vom das Objekt zurückgesendeten Licht ab. Daraus folgt, dass man beim hellen unterschiedliche Messwerte hat als beim dunkelen Objekten.
| Abstand in [cm] | Rohdaten des Sensors |
|---|---|
| 1 |
92 |
| 2 |
223 |
| 3 |
600 |
| 4 |
750 |
| 5 |
829 |
| 6 |
870 |
| 7 |
870 |
| 8 |
899 |
| 9 |
918 |
| 10 |
931 |
| 11 |
941 |
| 12 |
957 |
| 13 |
965 |
Umwelteinflüsse auf die Messung
Farberkennung
Lernerfolg
Gesamtfazit
YouTube Video
Schwierigkeitsgrad
( **** )
Quellenverzeichnis
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