Abstands- und Farberkennungssensor: TCRT5000

TCRT5000-Modul

→ zurück zur Übersicht: WS 18/19: Sensortechnik (MTR)

Autor: Isaac Mpidi-Bita
Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabe

In dieser Artikel werden folgenden Punkte abgearbeitet:

• Auswahl eines Primärsensors

• Analyse des Sensors anhand Literaturrecherche und praktisch

• 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 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 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

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.

Kennlinie des Sensors für helle Oberfläche

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

Kennlinie des Sensors für dunkele Oberfläche

Abstand in [cm]	Rohdaten des Sensors
1	700
2	800
3	900
4	919
5	930
6	935
7	936
8	937
9	939
10	940
11	940
12	941

Schwierigkeitsgrad

( **** )

Quellenverzeichnis

--- → zurück zur Übersicht: WS 18/19: Sensortechnik (MTR)