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Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
06.11.2014, 21:21 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 06.11.2014 21:23 von basst_scho.)
Beitrag #1
Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
Hallo und guten Abend.

Ich habe vor mit 3-4 Lichtsensoren eine Helligkeits-Nachführung zu bauen. Motorsteuerung mit 2 Motoren läuft. Taster tuns auch. Fehler lag bei mir. Hatte keine Widerstände eingesetzt.
Jetzt habe ich das Problem, dass beim analog read (Pins 3-6 beim Arduino Mega auch beim UNO) die Ergebnisse der Abfrage bei gleichen Lichtverhältnissen um bis zu 30% differieren. Bisher löse ich das Problem dadurch, dass ich aus jeweils 100 Einzelergebnissen den Mittelwert ziehe. Der Mittelwert differiert um cirka 3%, was für meine Anwendung ausreichend ist. Gibt es eine technische Möglichkeit die Schwankungsbreite preiswert zu reduzieren.

Danke für Euere Hilfe

Eberhard
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06.11.2014, 22:22
Beitrag #2
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
Hallo Eberhard,

welche Lichtquelle soll verfolgt werden?

Statt 100 Messwerte zu mitteln kann man evtl. auch das Signal das vom Lichtsensor kommt entsprechend filtern.

Welche Lichtsensoren werden verwendet und wie sind die an den Arduino angeschlossen?

Wie schnell muss die Nachführung erfolgen?

Gruß
Arne


(06.11.2014 21:21)basst_scho schrieb:  Hallo und guten Abend.

Ich habe vor mit 3-4 Lichtsensoren eine Helligkeits-Nachführung zu bauen. Motorsteuerung mit 2 Motoren läuft. Taster tuns auch. Fehler lag bei mir. Hatte keine Widerstände eingesetzt.
Jetzt habe ich das Problem, dass beim analog read (Pins 3-6 beim Arduino Mega auch beim UNO) die Ergebnisse der Abfrage bei gleichen Lichtverhältnissen um bis zu 30% differieren. Bisher löse ich das Problem dadurch, dass ich aus jeweils 100 Einzelergebnissen den Mittelwert ziehe. Der Mittelwert differiert um cirka 3%, was für meine Anwendung ausreichend ist. Gibt es eine technische Möglichkeit die Schwankungsbreite preiswert zu reduzieren.

Danke für Euere Hilfe

Eberhard

ExclamationMit zunehmender Anzahl qualifizierter Informationen bei einer Problemstellung, erhöht sich zwangsläufig die Gefahr auf eine zielführende Antwort.Exclamation
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07.11.2014, 06:14
Beitrag #3
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
(06.11.2014 21:21)basst_scho schrieb:  Hallo und guten Abend.

Ich habe vor mit 3-4 Lichtsensoren eine Helligkeits-Nachführung zu bauen. Motorsteuerung mit 2 Motoren läuft. Taster tuns auch. Fehler lag bei mir. Hatte keine Widerstände eingesetzt.
Jetzt habe ich das Problem, dass beim analog read (Pins 3-6 beim Arduino Mega auch beim UNO) die Ergebnisse der Abfrage bei gleichen Lichtverhältnissen um bis zu 30% differieren. Bisher löse ich das Problem dadurch, dass ich aus jeweils 100 Einzelergebnissen den Mittelwert ziehe. Der Mittelwert differiert um cirka 3%, was für meine Anwendung ausreichend ist. Gibt es eine technische Möglichkeit die Schwankungsbreite preiswert zu reduzieren.

Danke für Euere Hilfe

Eberhard

Moin,
ähm wie hast du die Stromversorgung von deinen Arduinos realisiert und welche Referenzspannung für den ADC nutzt du ? Da könnte der Hund begraben sein.
lg
bk

1+1 = 10 Angel ...und ich bin hier nicht der Suchmaschinen-Ersatz Dodgy...nur mal so als genereller Tipp..
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07.11.2014, 08:28 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 07.11.2014 08:34 von basst_scho.)
Beitrag #4
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
Hallo Arne und Bitklopfer

Lichtquelle zum Test statisch Zimmerlicht, zum späteren Test 220 Volt Glühbirne die über eine Gewindestange mit Motor eine x Achsen-Bewegung erzeugt, wenn das läuft 2. Gewindestange für y-Achse. Sonne - sofern sie scheint als Endziel.
Automatik soll mit Uhr und Sonnenauf-und -Untergangstabelle ergänzt werden.

Bewegung = ca 180 Grad/ max 18 Stunden.
Abfragehäufigkeit nach der Testphase sollten alle 5 Minuten reichen

Stromversorgung für Arduino ist über USB, Sensoren über Arduino

Gruss
Eberhard
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07.11.2014, 09:30
Beitrag #5
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
Hallo Eberhard,

je nach verwendeten Lichtsensoren könnte die Lichtquelle Zimmerlicht oder Glühbirne das Problem sein. Kunstlichtlampen ( Leuchtstoff-, Energiesparlampen und Glühbirnen) flackern mit 50Hz Netzfrequenz.
Wenn die Lichtsensoren das Flackern messen erzeugen sie am Analogeingang des Arduinos eine Spannung die ebenfalls mit 50Hz überlagert ist.
So wären die 30% Differenz bei nur einer Messung zu erklären.
Bei 100 Messungen mit Mittelwertbildung kürzt sich das Störsignal dann heraus.

Verbessern lässt sich das durch Kondensatoren die das Störsignal herausfiltern.
Die einfachste Schaltung wäre, von jedem für die Lichtsensoren verwendeten Analogeingängen des Arduinos einen Kondensator gegen GND zu schalten.
Wenn ein 100nF Kondensator nicht hilft kann zum Testen auch gerne ein 1µF, 10µF oder 100µF Elko verwendet werden (Polung beachten).

Besser filtern lässt es sich mit einer RC-Kombination.
Um dazu einen Tipp zu geben wäre es aber nötig zu wissen welche Lichtsensoren verwendet werden und wie die angeschlossen sind. (Schaltplan)


(07.11.2014 08:28)basst_scho schrieb:  ....
Sonne - sofern sie scheint als Endziel.
Automatik soll mit Uhr und Sonnenauf-und -Untergangstabelle ergänzt werden.
...

Soll das eine Nachführung für Sonnenkollektoren werden?

Wenn du eh schon mit einer Uhr die Sonnenauf-und -Untergangszeiten berechnen willst, stellt sich mir die Frage warum nicht gleich die Sonnenposition anhand von Datum und Uhrzeit berechnet wird.
Dann kann man sich die Lichtsensoren und all die Probleme die damit einhergehen (Verschattung, Verschmutzung, trübes Wetter, Wolken) ersparen.

Gruß
Arne

ExclamationMit zunehmender Anzahl qualifizierter Informationen bei einer Problemstellung, erhöht sich zwangsläufig die Gefahr auf eine zielführende Antwort.Exclamation
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07.11.2014, 11:49
Beitrag #6
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
Hallo Arne,

danke für die Erklärungen - damit klar, liegt nicht an Technik und meinen fliegenden Verdrahtungen.
Sensoren sind China-Ware 4polig digitaler und analoger Pin mit Poti zum Abgleich.

Sensoren = kann ich's? mit grossem Spassfaktor, ohne Erfolgsdruck.
Wenn das läuft geht es vielleicht an die Mathematik.
Steuern möcht ich einen "Satelliten"_Spiegel zur Wärmeerzeugung = Solarofen

Mal schauen ob es funktioniert.

Gruss

Eberhard
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07.11.2014, 12:16
Beitrag #7
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
(07.11.2014 11:49)basst_scho schrieb:  ...
Steuern möcht ich einen "Satelliten"_Spiegel zur Wärmeerzeugung = Solarofen
...

Hallo Eberhard,

nochmal der Tipp von mir:
Wirf die Lichtsensoren weg und konzentriere dich auf eine Datum/Uhrzeit gesteuerte Nachführung.

Die funktioniert sogar Nachts und im Dunkeln und wenn die Lichtsensoren zu geschneit oder vereist sind TongueTongueTongue

Ich habe bei mir, rein interessehalber weil ich eine PV-Anlage habe, eine Sonnenstandsberechnung auf einem Arduino laufen und die funktioniert super.

Als Eingangsgrößen braucht die Berechnungsroutine Datum und Uhrzeit (UTC-Time) sowie deine Standortkoordinaten.
Heraus kommt dann ein Wert für Azimuth (0...360° - 0° ist Norden) und ein Wert für Elevation (Sonnenhöhe 0...90°)

Basierend auf diesem Beitrag in einem anderen Forum konnte ich die Berechnung zum laufen bringen.

Ich habe also fertigen lauffähigen Arduino-Code und kann dich damit unterstützen.

Gruß
Arne

ExclamationMit zunehmender Anzahl qualifizierter Informationen bei einer Problemstellung, erhöht sich zwangsläufig die Gefahr auf eine zielführende Antwort.Exclamation
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07.11.2014, 22:35
Beitrag #8
RE: Lichtsensorabfrage - Ergebnisse stabilisieren
(07.11.2014 11:49)basst_scho schrieb:  ...
Steuern möcht ich einen "Satelliten"_Spiegel zur Wärmeerzeugung = Solarofen
....

Hallo Eberhard,
ohlala...ein Solarofen... da erinner ich mich an eine Science Fiction Geschichte in einer Computerzeitschrift....glaub die c't wars und da ging es um ein Solarkraftwerk wo die Spiegel per Computer gesteuert werden. Und ja um es kurz zu machen, durch einen Bereichsunterlauf einer Variablen wurde als Nullfocus der Wartungsturm vom Heizkessel anvisiert der sich dann aufgelöst hat....waren halt gerade Besucher in dem Turm...Big Grin

Zu deiner Stromversorgung:
"Stromversorgung für Arduino ist über USB, Sensoren über Arduino"
..also das ist auch so ein Arduino Fallstrick der nirgends genau erklärt wird. Also wenn du nichts besonderes im Code angibst wie z.B.
analogReference(INTERNAL); beim UNO dann wird die 5V Versorgung vom Board als Referenzspannung verwendet die dann natürlich nicht sehr stabil ist wenn das Board am USB Port eines PC hängt. Versorge mal das Board über ein Steckernetzteil über den Powerstecker und die Welt sieht anderster aus. Idealerweise nimmt man da ein 9V Netzteil weil dann der Onboard Spannungsregler nicht so sehr ins schwitzen kommt wenn man auch mal mehr Strom aus dem Board rauszieht. Bei 12V wird es dem Regler schon recht heiß wenn man nur ein LCD mit Backlight draufsteckt...das Backlight zieht zuviel Strom... Also dieses Phänomen kenne ich aus eigener Erfahrung hier auf meinem Board... grundsätzlich gilt das man nur so gut messen kann wie die Refernz ist....und am USB Port ist die Stabilität eben saumäßig was voll auf den ADC durchschlägt.
Und wegen der 50Hz zum filtern hat ja Arne schon einen Betrag gepostet, also wenn du das nun alles umsetzt sollten deine Messwerte deutlich stabiler werden.
Und um die 50Hz Filterung zu überprüfen kannst ja mal über eine Zeitschleife so alle 5mS einen Messwert in ein Array abspeichern so zum Beispiel mal über 40 oder 60 mS lang und dann hinterher erst auf den seriellen Monitor ausgeben....wobei du die Abtastrate auch mal auf 1mS erhöhen kannst... das wären dann grad mal 60 Intergerwerte wo locker im RAM platz haben.
Und dann bei der Ausgabe kannst ja noch den min und max Wert bzw. den Durchschnitt ermitteln....sicher eine Interessante Sache das auszutesten.
lg
bk

1+1 = 10 Angel ...und ich bin hier nicht der Suchmaschinen-Ersatz Dodgy...nur mal so als genereller Tipp..
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