Lichtschranken-Messung Speichensensorik

Hallo,

was braucht's alles fuer einen Fahrradtacho, der ueber Lichtschranke und Abschattung durch die Fahrradspeichen funktioniert?

Randbedigungen sind etwa:

Reichweite Sender - Empfaenger: 150 mm Schattenbreite: 1.5 mm offene Breite: ca. 5 bis 60 mm

Frequenz: max. 256 Impulse/Sekunde

In der Praxis gibt's wohl folgende Probleme zu loesen:

1) Verschmutzung der Optik - systembedingt. Reinigung verursacht evtl. Dejustage. Eine Signalisierung des Empfangs sollte also als Dauersignal moeglich sein

2) Umgebungslicht: Man braucht wohl eine Singalmodulation, um Streulicht vom Signallicht zu unterscheiden. Beim Sender duerfte eine einfache Sinusmodulation genuegen.

3) Auswertung: die Unterbrechung des Empfangssinus muss ausreichend schnell ausgewertet werden.

4) Filterung: Die typischen Speichenmuster beim Fahrrad bedeuten, dass erst nach vier Speichen bzw. Impulsen wieder der gleiche Speichenwinkel vorliegt. Evtl. ist hier in der Signalauswertung also ein systembedingter Versatz zwischen den Speichen zu korrigieren.

Es geht hier um eine Aufloesung der gefahrenen Distanz im Aufloesungsbereich von 5 cm und einer Genauigkeit von 10 cm. Die Sinnhaftigkeit einer solchen Messung sollte hier nicht zur Debatte stehen (das wird derzeit in drf diskutiert) - es geht allein um die Machbarkeit.

5) Signalverarbeitung insgesamt: man braucht also wohl einen kleinen Microprozessor mit einer Eingabeoption von Speichenanzahl und Radumfang, um daraus min. Geschwindigkeit und Strecke abzuleiten. Weitere Zusatzoptionen sind denkbar.

Am meisten beschaeftigt mich vorab die Frage des Empfaengers, wie der am ehesten zu realisieren waere. Die Reichweite von Sender/Empfaenger aus einer optischen Maus duerften nicht ausreichen - ansonsten waere schon mal interessant, eine solche umzubauen und ueber z.B. USB-Schnittstelle die Auswertung gleich vom Notebook durchzufuehren.

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann
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magnetischer

Tachosensor nehmen, wenn man entsprechend viele Magnete anbringt.

CVielleicht ist es da einfacher, ein neues Muster an der Felge anzubringen, welches dann abgetastet wird.

Wegen des unterschiedlichen Reifenduchmessers wird eine derartige Genauigkeit schon schwierig. Willst Du eigentlich die Strecke des

unterschiedlich. Am besten auf Hartgummireifen umsteigen oder ein Peiseler Rad hinten anbinden.

entsprechenden

Gruss Harald

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Harald Wilhelms

Mit den wechselnden Speichen rechts/links kann man das dann nicht in Nabennaehe messen, sondern eher in Felgennaehe. Typischerweise geht's mit einem Luftspalt von ca. 1 mm - das deutet darauf hin, dass man eigentlich nur die Speichen auf einer Seite nehmen koennte, was die Aufloesung halbiert.

Daneben kommt der Kosten- und Gewichtsfaktor hinzu: Etwas Elektronik ist evtl. billiger als eine solche Menge Magnete.

Ja - eine Lochscheibe auf der Nabe und eine Gabellichtschranke waere vermutlich einfacher. Aus einer alten Festplatte liesse sich sowas sicher relativ leicht zurechtbohren, Gabellichtschranke dazu und fertig.

Aber dieser Methode fehlt etwas die richtige Eleganz ;-)

Meinst du den Unterschied bzgl. effektivem Reifendurchmesser (Gewicht) oder bzgl. unterschiedlicher Strecke (Hinterrad kuerzt ab)?

Am besten gleich auf der Felge fahren ;-)

Ich denke, die Festplattenscheibe passend durchbohrt, eine Gabellichtschranke, eine schwimmende Befestigung (damit die Lichtschranke seitliche Pendelbewegungen ausgleichen kann), und das ganze direkt mit der Auswertung einer optischen Maus verbunden klingt nach der kurzfristig einfachsten Loesung.

Wuenschenswerter ist eine Reflexlichtschranke, wo Sender und Empfaenger auf aehnlicher Groesse wie ein bisheriger Tachosensor zusammengefasst werden - oder gleich in einen kabellosen Sensor integriert werden.

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann

Man koennte einen rechts, einen links aussen anbringen (was ich ja gar nicht will)

Felgen ginge nur bei Hochflanschfelgen oder Scheibenbremsen

Die Sinuswelle eines Nabendynamos waere recht einfach zu erkennen - gerade ein solcher wird aber nicht vorausgesetzt. Mitnehmerscheibe und Speichendynamo (ich vermute, du meinst den FER 200) ist zu aufwaendig und vermutlich - wie beim FER - aus Platzgruenden oft nicht montierbar.

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann

Winfried Buechsenschuetz schrieb:

Warum nicht das Signal eines Nabendynamos direkt auswerten? Wenn die Messung nicht gerade bei Schneckengesachwindigkeit passieren soll, dürfte das eine praktikable Lösung sein.

Robuster ist die Messung mit einem Winkelsensor, der über einen Zahnriemen mit der Nabe verbunden wird. Die gibt es in den verschiedensten Ausführungen, auch IP65. Und komplett mit Auswerteelektronik.

Früher gab es auch einmal Schneckengetrieb für Fahrradnaben, an denen dann eine richtige Tachwelle befestigt war - bin nicht sicher, ob die heute noch erhältlich sind. Daran könnte man dann eine handelsübliche Lochscheibe aus einen Computer-Maus nebst darin enthaltener Gabellichtschranke befestigen oder eben einen Winkelsensor.

Ansonsten bleibt anzumerken, dass heute hauptsächlich Hall-Sensoren bzw. induktive Näherungssensoren für Tachozwecke eingesetzt werden (wegen der Schmutzunempfindlichkeit).

Die Absolutgenauigkeit ist übrigens im Langsamfahrbetrieb am schwierigsten zu gewährleisten (das Rad kann sich vor und zurück bewegen, die Signale werden aber immer in eine Richtung gezählt). Dafür müsste man bei der geforderten Genauigkeit auch noch eine Sicherung mit zwei asymetrisch versetzten Sensoren vorsehen.

Gruß

Klaus

--
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Klaus P. Pieper

Wie andernorts erwaehnt soll die Loesung davon unabhaengig sein.

Wenn hier eine Magnetfeld-Stoerung durch eine vorbeizischende Edelstahlspeiche ausreichen wuerde, dann waere das ideal. Fuer normale Tachozwecke (oder Nockenwellen-Kontrolle) hat man meist aber auch nur einen Magneten je Umdrehung.

Eine solche Sicherung ist nicht unbedingt erforderlich. Stoerend mag der Absolutfehler zum ersten Impuls sein, aber gerade bei der gewaehlten Aufloesung liesse sich der erste Impuls genauso ignorieren, wie der (vor-)letzte nicht angezeigt wird. Rueckwaertsfahrt ist vernachlaessigbar und gerne auch als tatsaechlich gefahrene Strecke hochzuzaehlen.

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann

Aeh, nee, nicht Mistverstaendnis sondern Gedankenlosigkeit - ich meine Hochprofilfelgen.

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann

Martin Trautmann schrieb in der newsgroup de.sci.electronics:

Kluge Idee, aber wie willst Du einen der Sensoren zwischen den Speichenreihen anbringen???

Insgesamt halte ich hier eine Reflektionslichtschrankenmimik mit

Dezentrierung der Felge.

einen kleinen Zahnriemen angetrieben werden?

--
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Winfried Buechsenschuetz

Hallo Martin,

Mart >

ja, das müsste möglich sein. Ein induktiver Näherungsschalter bildet sein eigenes Magnetfeld aus und bestimmt dann die Änderung der Induktivität durch das umliegende (magnetische) Metall. Es gibt auch kapazitive Näherungsschalter, die nicht auf megnatisches Material angewiesen sind (die sind allerdings deshalb insgesamt störungsanfälliger).

Und die "Wackler", die kurz vor dem Start das Rad immer ein bisschen vor und zuürck schieben und damit die ersten Meter "sammeln"?

Gruß

Klaus

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reply to: pub dot kp2 dot pieper at ibeq dot com
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Klaus P. Pieper

Am Tue, 12 Jul 2005 14:07:12 +0200 schrieb Klaus P. Pieper :

Das könnte man mit zwei induktiven Sensoren in Nabennähe elegant erreichen. Je links und rechts ein Magnetsensor (Spule mit magnetisiertem Kern oder eine Wirbelstrommessung wie bei einem Metalldetektor bzw. induktivem Näherungsschalter). Bei der Nabe sind Taumelbewegungen vernachlässigbar, der hier mögliche kleine Luftspalt erleichtert die Messung bei niedrigen Geschwindigkeiten. Die versetzten Speichenmuster lassen eindeutigen Rückschluß auf die Bewegungsrichtung zu. Eine Abtastung in Felgennähe hat mechanische Probleme und die Verschmutzung optischer Sensoren ist dort besonders groß. Ich würde für längerfristigen Betrieb keinesfalls einen optischen Sensor wählen.

--
Martin
Reply to
Martin

Martin Trautmann schrieb in der newsgroup de.sci.electronics:

Mistverständnis. Felgen /= Nabenflansch. Felge ist das, wo der Reifen draufsitzt.

jau

Den ganzen Dynamo bräuchte man auch nicht, NUR die Mechanik. Die wirds allerdings kaum einzeln geben.

Winfried Büchsenschütz

--
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Winfried Buechsenschuetz

Martin Trautmann schrieb:

Was sind denn Hochflanschfelgen? Ich kenne nur Hochflanschnaben.

und

Irgendwie habe ich den Eindruck, Du willst eine hohe Genauigkeit zu Kosten, die niedriger als bei Fertigtachos liegen. Ich gehe eher von Sytemkosten von =FCber 100 EUR aus. Ausserdem solltest Du nicht Aufl=F6sung und Genauigkeit verwechseln. Eine hohe Aufl=F6sung ist ohne die entsprechende Genauigkeit ziemlich sinnlos. Wenn es Dir nur um die Aufl=F6sung geht, Du kannst recht problemlos eine Aufl=F6sung von ca. 1cm auch bei nur einem Impuls pro Umdrehung erreichen. (durch Interpolation) Gruss Harald

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Harald Wilhelms

Wie das denn? Die Auflösung könntest Du doch nur erreichen, wenn es sich um eine gleichförmige Bewegung handelt, das halte ich bei einem Fahrrad nicht für gegeben. Ansonsten hast Du als Ungenauigkeit knapp den doppelten Radumfang, egal ob Du 10m oder 10km fährst. Für seinen Zweck ist die Auflösung sogar ziemlich egal, wenn ich ihn richtig verstanden habe.

Bernd

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Bernd Laengerich

Argl. Ich nehme jetzt ein Troepfchen Baldrian in den Tee und denke ganz ruhig darueber nach, was ich eigentlich schreiben wollte.

Ich bin ganz ruhig....

.... ganz ruhig ...

Ich tippe ganz langsam und konzentriert...

s/Hochflanschnaben/Hochprofilfelgen/

Uff, geschafft, Martin

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Martin Trautmann

Nein - das erwarte ich nicht unbedingt. Fertigtachos werden fuer 5 EUR verkauft - was ich fuer preiswert halte und nicht unterbieten mag.

Tachos fuer 50 EUR halte ich fuer gemeinhin ueberteuert - und so teuer sollte die Bastelloesung auch nicht unbedingt werden. Ich schaetze, das teuerste an einer solchen Loesung waere die Anzeige. Daher wuerde ich das Problem gleich mal ganz aussen vor lassen und die Auswertung ueber einen Rechner laufen lassen - ich selbst haette ein Notebook, was USB und mausaehnliche Signalform anbieten wuerde.

Mit PDA oder einem geeigneten GPS-Geraet gaeb's auch andere, sinnvolle Erweiterungsoptionen.

Ausloeser der Diskussion war die Anfrage nach einem Tacho mit metergenauer Anzeige bei einem Radumfang aufloesung. Derartiges halte ich fuer wenig sinnvoll.

Aber daraus entspann sich die interessante Diskussion, was man wohl mit einfachen, technischen Mitteln rauskitzeln kann, wo Aufloesung gewonnen werden kann, um damit Aussagen zur praxistauglichen Genauigkeit abzuleiten.

Beispielsweise ist eine der Fragen, wie sehr die gemessene Strecke vom Reifendruck abhaengt, wie viel weiter das Vorderrad als das Hinterrad faehrt, wie gross der Schlupf am Hinterrad ist usw.

Nein, das ist keine Aufloesung sondern Wahrscheinlichkeitsrechung ;-)

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann
*Martin Trautmann* wrote on Wed, 05-07-13 10:47:

Um mit einem Zylinder auszukommen. Du glaubst doch nicht etwa wirklich Du könntest bei akzeptabler Reibung und Verschleiß bei jeder Raddrehung den Sattel hin- und herschieben?

Reply to
Axel Berger

Richtig - das sind die noch genaueren Gruende. Ich wollte nur darauf hinaus, dass ich eine scheibennahe, starre Befestigung fuer ungeeignet halte.

Danke, Martin

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Martin Trautmann

Hallo Martin,

wie wäre es mit einem anderen Messprinzip: Laser-Doppler-Velocimetrie. Hier wird mit einem Laser direkt der Untergrund (Strasse oder Lauffläche des Reifens) abgetastet. fertige Geräte gibt es für wenige 1000Eur z.B. bei

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Auf Wunsch sogar mit PTB-Eichung!

Tschuessle Bernhard Spitzer

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Wer Druckfehler findet, darf sie behalten!
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B. Spitzer

Klingt interessant - sollte ich mal einen Vollcarbontieflieger im Wert einer Luxuslimousine kaufen, so kaeme ich evtl. auch bei einem solche Tacho in Versuchung.

In dem Leben wird das wohl leider nichts mehr, Martin

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Martin Trautmann

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