Posts by Gnatz

hyle hier... Ich weiß es persönlich nicht besser, aber glaube der Aussage in Beitrag #13 (bitte vorher lesen!). Folgender Beitrag ist mit Vorsicht zu betrachten!

Quote from Fliegenhals

bzw. gibt es auch Schaltungen wo man ein Signal, quasi mit einem "Antennenkabel" über einige Windungen um das Zündkabel detektiert.

Genau das habe ich früher auch so gemacht. Einfach ein paar (wenige) Windungen als Antenne um das Zündkabel wickeln, ein Drahtende offen lassen, das andere über einen Schutzwiderstand von 1 bis 7 kOhm auf die Basis eines NPN-Transistors geben, negative Spannungen mit einer Diode zwischen Basis und Emitter ableiten, den Emitter auf GND legen und den Kollektor über einen Widerstand von etwa 10 kOhm an die Versorgung des Pico legen. Dann haben die Impulse am Kollektor genau die richtige Spannung für den Pico. Wenn möglich vorher mal mit einem Oszilloskop ansehen.

Eine Lösung wäre der Einsatz des AD-Wandlers ADC0838, der bei einer Auflösung von 8 Bit 8 Eingangskanäle hat. Reichelt bietet zwar den ADC081 als Wandler mit 8 Kanälen für 4,99 EUR an, aber der hat nur einen Eingangskanal (bei einem 8-Pin-Gehäuse wären 8 Eingangskanäle auch verwunderlich). Falls der ADC0838 schwierig zu beschaffen oder zu teuer ist, würde ich den ADC0831 nehmen und einen analogen Multiplexer 74HC4051 oder - noch besser - den herkömmlichen 4051 davorschalten. Die Signale müssen auf die zulässige Eingangsspannung begrenzt werden. Bei der Batteriespannung reicht dafür ein einfacher Widerstandsteiler (mit Kondensator zur Unterdrückung von überlagerten Spannungsimpulsen). Bei der Drehzahl kann man pro Impuls einen kurzen Impuls konstanter Breite generieren - beispielsweise mit einem Monoflop. Diese Impulse mit einem einfachen RC-Glied integrieren (mitteln). Je höher die Drehzahl ist, desto schneller folgen die Impulse aufeinander und die Ausgangsspannung des RC-Gliedes steigt. Bei den anderen Messgrößen müsste man wissen, ob es sich der Widerstands oder eine Ausgangsspannung ändert. Danach müsste man die Beschaltung auslegen.

Im Prinzip kann das so funktionieren. Das Durchschalten des Transistors ist dabei kein Problem. Wenn die Erde aber halbwegs feucht ist - dann kriechen die Schnecken -, fließt der Strom über den Schneckenschleim zur Erde unabhängig vom Schaltzustand des Transistors - jedenfalls, wenn die Masse auf Erdpotential liegt (was sinnvoll ist). Ein Raspberry als Timer und ein Spannungswandler für die Erzeugung der 9V sind ein "Overkill". Die Einschaltpulse kann man auch mit einem CMOS-Baustein erzeugen und mehrere parallel geschaltete Ausgänge eines 4049 oder 4050 Bausteins liefern genübend Strom. Dann kann das Ganze von einem 9V Akku betrieben werden, der regelmäßig nachgeladen wird. (Meist hat man im Garten ja keine leistungsfähige Spannungsversorgung.)

Der pythagoreischen Becher ist tatsächlich meinem Vorschlag sehr ähnlich. Der Vorteil gegenüber dem Kippbecher ist, dass er ohne mechanische Teile und somit (fast) ohne Verschleiß arbeitet. Die Dimensionierung der Gefäßgröße und des Querschnitts des Ablaufschlauches hängt von dem Zulaufstrom ab. Natürlich sollte man unter dem Becher noch eine Ablaufschale anbringen, damit eventuell überlaufende Flüssigkeit aufgefangen wird. Das gilt aber auch für den Kippbecher. Der Querschnitt des Ablaufschlauchs darf nicht zu groß sein, da sich sonst darin zu viel Luft befindet und die Saugwirkung des ablaufenden Wassers nicht zu Stande kommt. Auch ist es gut, wenn die Schlauchlänge des Ablaufschlauchs möglichst lang ist, da so ein großer Sog entsteht, der die Becherleerung beschleunigt. Wenn man da ein wenig herumrechnet (oder herumprobiert), ist das aber ein gutes sicheres Messverfahren.

In der vorelektronischen Zeit hat man beispielsweise für Pissoirs eine periodisch arbeitende Spülung verwendet. In einem oben offenen Behälter floss von oben eine geringe Wassermenge. Knapp unter der Oberkante des Behälters war ein Überlaufrohr wasserdicht angebracht. Dieses endete im Behälterinneren knapp über dem Boden des Behälters und führte außen nach unten bis deutlich unter den Behälterboden. Wenn sich der Behälter soweit gefüllt hatte, dass der Überlaufpunkt erreicht war, floss dass Wasser durch das Rohr ab. Das abfließende Wasser saugte nun auch das andere im Behälter enthaltene Wasser ab, bis das untere Ende der Rohres im Behälterinneren erreicht war. So wurde eine geringe zulaufende Wassermenge gesammelt, bis der Überlaufpunkt erreicht wurde. Dann wurde der gesamte Behälter (bis auf eine geringe Restmenge) geleert. So kann man kleine Zulaufmengen über längere Zeit sammeln und dann das Gefäß automatisch leeren. Da die Leerungsmenge konstant ist, kann man aus dem Zeitabstand der Leerungen auf die Zulaufmenge schließen. Leider habe ich keine Skizze zu dem Verfahren mehr gefunden und auch unter dem Begriff "Heber" konnte ich dazu nichts mehr finden.

Der Begriff "moduliert" war von mir unglücklich gewählt. Anfangs wollte ich "Wechselspannung" schreiben, aber das wäre noch schlechter gewesen, Gemeint hatte ich eine Ansteuerung mit einem Rechtecksignal, wobei Frequenzen von etwa 4 kHz bisher ein guter Schutz gegen Sonnenlicht (Gleichstromanteil) und Licht herkömmlicher Leuchtstoffröhren (100 Hz) war. Bei den inzwischen üblichen LED-Leuchten wird das Spektrum unvorhersagbar, besonders wenn diese über PWM gedimmt werden. Aber das muss man dann von Fall zu Fall prüfen. Deshalb ist eine Rechteckimpulsfolge auf der Sendeseite passend und wenn das Empfangssignal (ggf. nach vorheriger Bandpassfilterung) über ein EXOR- Gatter mit dem Sendesignal "verglichen" wird, ergibt sich am Ausgang eine Gleichspannung, die nach einem RC-Tiefpass direkt ausgewertet werden kann. Eigentlich muss das Sendesignal vor dem EXOR-Vergleich etwas verzögert werden, da die Filterung der Empfangsseite je nach Schaltung eine Zeitverzögerung ergibt. Falls die klein genug ist, sind am Ausgang des EXOR nur schmale Spikes zu sehen, die mit einem einfachen RC-Glied beseitigt werden können. Bei größeren Verarbeitungszeiten werden die Spikes breiter und irgendwann muss man sich Gegenmaßnahmen überlegen. Aber für solche Feinabstimmungen gibt es keine Standards für die Vorgehensweise.

Bei der Auswertung der Lichtschranken gibt es 2 Typen von up/down Countern, die früher für so etwas gern genommen wurden:

Der 74HC191 war ein Counter, der auf positive Flanken eines Eingangssignals zählte, während ein zweiter Eingang die Zählrichtung up/down vorgab. Wenn nun beispielsweise die Lichtschranke bei Beleuchtung einen LOW-Pegel ausgibt und einen HIGH-Pegel, wenn das Licht unterbrochen wird, könnte man als Zähltakt die Lichtschranke 1 verwenden und als Richtung die Lichtschranke 2.

Geht man nun in den Laden, wird Lichtschranke 1 unterbrochen und liefert eine positive Flanke an den Zähleingang. Die Lichtschranke 2 ist noch nicht unterbrochen und liefert einen LOW-Pegel, was der "up"-Zählrichtung entspricht = Person geht in den Laden. Geht eine Person aus dem Laden, so ist zuerst Lichtschranke 2 unterbrochen und liefert einen HIGH-Pegel. Dann wird etwas später auch Lichtschranke 1 unterbrochen und liefert die positive Zählflanke. Der Zähler zählt herunter. Blöd ist nur, wenn eine Person nur die Lichtschranke 1 kurz unterbricht, dann zurückweicht und dann wieder die Lichtschranke unterbricht, jedesmal um 1 hochgezählt wird und so Fehlzählungen erfolgen.

Will man das vermeiden, müsste man nach einer positiven Flanke weitere positive Flanken sperren, bis die Lichtschranke 2 wieder verlassen wird (negative Flanke bei Lichtschranke 2).

So wie man bei der Anwendung von solchen Bausteinen auf Designlücken bei der Anwendung achten muss, muss man das auch bei der eigenen Software machen. Je besser man das macht, desto sicherer und fehlerfreier funktioniert später die Anwendung.

In diesem Sinne wünsche ich viel Erfolg bei der weiteren Arbeit.

Fall 2: Lichtschranke 2 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 1 unterbrochen, Lichtschranke 2 nicht mehr unterbrochen, Lichtschranke 21 nicht mehr unterbrochen -> Person hat den Raum verlassen.

Sorry Tippfehler: Es sollte natürlich nicht Lichtschranke 21 sondern Lichtschranke 1 heißen.

Das Prinzip, dass 2 Lichtschranken bei Bewegung phasenverschobene Impulsfolgen erhalten und aus der Abfolge von positiven und negativen Flanken Impulse gezählt und die Drehrichtung erkannt wird, ist bei optische Drehencodern üblich und die "alten" Mäuse mit Rollkugel hatten auch solche Lichtschranken, wobei da pro Lichtschranke eine gemeinsame Lichtquelle und 2 nebeneinander angeordnete Fotosensoren ausreichend waren.

2 Lichtschranken reichen aus. Man muss nur die Ablauffolge einmal kurz skizzieren (Ich bin hier davon ausgeganen, dass der Abstand zwischen den Lichtschranken kleiner als die "Dicke" der Person ist, was bei 10 cm der Fall sein dürfte):

Fall 1: Lichtschranke 1 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 2 unterbrochen, Lichtschranke 1 nicht mehr unterbrochen, Lichtschranke 2 nicht mehr unterbrochen -> Person ist in den Raum gegangen.

Fall 2: Lichtschranke 2 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 1 unterbrochen, Lichtschranke 2 nicht mehr unterbrochen, Lichtschranke 21 nicht mehr unterbrochen -> Person hat den Raum verlassen.

Fall 3: Lichtschranke 1 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 1 nicht mehr unterbrochen -> Person ist in den Eingangsbereich gegangen und gleich wieder zurückgegangen.

Fall 4: Lichtschranke 1 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 2 unterbrochen, dann wird Lichtschranke 2 nicht mehr unterbrochen, wobei zwischenzeitlich Lichtschranke 1 noch immer unterbrochen blieb, dann wird auch Lichtschranke 1 nicht mehr unterbrochen -> Person ist etwas weiter in den Eingangsbereich gegangen, dann aber wieder zurückgegangen.Fall 5: Lichtschranke 2 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 2 nicht mehr unterbrochen -> Person wollte den Raum verlassen, hat es sich aber wieder überlegt und ist geblieben.

Fall 6: Lichtschranke 2 wird unterbrochen, dann wird Lichtschranke 1 unterbrochen, dann wird Lichtschranke 1 nicht mehr unterbrochen, wobei zwischenzeitlich Lichtschranke 2 noch immer unterbrochen blieb, dann wird auch Lichtschranke 2 nicht mehr unterbrochen -> Person hat den Raum fast verlassen, ist dann aber wieder zurückgegangen.

Abhängig von dem Abstand der Lichtschranken und der "Dicke" der Person müssen solche Szenarien und der Signalverlauf über der Bewegung der Person skizziert werden und daraus die entsprechenden Schlüsse gezogen werden.

Lichtschranken werden frequenzmoduliert, damit das empfangene Signal von anderen Lichtquellen unterschieden werden kann. Je mehr Störsignale mit verschiedenen Frequenzen zu erwarten sind, desto schärfer muss die Selektion des empfangenen Signals sein, damit sicher ist, dass es wirklich von "seiner" Quelle stammt. In extremen Fällen werden sogar das ausgesandte und das empfangene Licht mit einer PLL verglichen. Unterschiedliche Frequenzen sind nur nötig, wenn Licht der Lichtschranke 1 auf den Empfänger der Lichtschranke 2 fallen kann.

Quote from Gnom

Warum soll denn niemand mit einem Handy erkennen können, wo die Lichtschranke ist? Deine Überwachung ist doch nicht etwa illegal?

Es könnte dann jemand versuchen, unerkannt den Raum zu betreten und so die legale Zugangskontrolle zu umgehen. Das sollte man zumindest erschweren.

Generell kann man mit jedem IR-Detektor (auch einer Smartphone Kamera) erkennen, ob ein IR-Lichtstrahl im Erfassungsbereich ist. Das lässt sich nur erschweren, wenn der Strahl eng gebündelt ist. Aber wie jeder Lichtstrahl durch Staub, Nebel u.ä. etwas gestreut wird, ist das auch hier der Fall.

Für die Richtungserkennung benötigt man 2 Lichtschranken in einem Abstand, der kleiner als der kleinste zu erkennende Körper sein muss, jedoch ansonsten nicht zu klein sein darf. Wird jetzt erst Lichtschranke 1 unterbrochen und danach Lichtschranke 2, betritt die Person den Raum, wird dagegen erst Lichtschranke 2 unterbrochen und danach Lichtschranke 1, verlässt die Person den Raum. Aber von jedem Signal muss der Beginn der Unterbrechung und deren Ende für jede der Schranken vorhanden sein. Sonst gibt es die Fälle, dass die Person Lichtschranke 1 betritt und dann wieder zurückgeht ohne dass zwischendurch Lichtschranke 2 unterbrochen wird. Andere Spielart: Lichtschranke 1 wird unterbrochen, dann auch Lichtschranke 2, aber dann kehrt die Person um, ehe sie Lichtschranke 2 verlässt. Alle so möglichen Kombinationen müssen aufgezeichnet werden, sonst ist das System nicht sicher...

Für die Lichtschranken verwendet man üblicherweise Impulsfolgen, wobei der Empfänger nur diese auswertet - ob sie gekommen sind und nun unterbrochen wurde und ob sie danach wieder empfangen wird. So kann man das Signal der Lichtschranke von anderen Signalen (Kerzenflackern oder Störversuche) unterscheiden. Die Impulsfolgen beider Lichtschranken sollten dabei unterschiedlich sein, damit jeder Empfänger seinen Sender von dem der anderen Lichtschranke unterscheiden kann.

Die Universal Time ist die Zeit bei der um 12:00 Uhr die Sonne am Nullmeridia (Greenwich) den höchsten Stand hat. Deutschland liegt um eine Stunde weiter östlich. Deshalb ist hier im Winter die Zeit um eine Stunde voraus. Im Sommer kommt noch eine weitere Stunde aus der Zeitumstellung hinzu. Dann steht die Sonne um 12:00 Uhr auch hier nicht am höchsten und historische Sonnenuhren gehen dann um eine Stunde nach.

Wer weiß, wie kurz ein Laserimpuls ist, der ein Loch brennt, erkennt, dass die zeitliche Mittelung der Leistung nicht funktioniert. Wenn man einen Laser pulst und dabei bewegt entsteht gerade nicht durch verringerte Verdampfung eine "halbe Vertiefung" sondern eine Perforation (Loch an Loch). Da hat Gnom völlig Recht.

Quote from Gnom

Bei Laserstrahlen hört der Spaß endgültig auf.

Das kann ich nur unterstreichen. Als Leiter einer Gruppe, die mit Lasern kleiner Leistung arbeitete, wurde ich immer sehr "unruhig", wenn meine Mitarbeiter ohne Schutz in Richtung des Laserstrahls blickten. Das häufigste Argument war, dass in unserem Fall der Laserstrahl defokussiert war und so die punktuelle Leistung pro Flächeneinheit gering sei. Als für das Handeln seiner Mitarbeiter verantwortlicher Chef habe ich dieses Argument nicht gelten lassen, da schon eine einfache Linse (notfalls auch ein Wassertropfen) einen defokussierten Laserstrahl wieder bündeln kann.

Wenn ich sehe, wie sorglos teilweise mit Lasern umgegangen wird, bekomme ich immer eine Gänsehaut.

Quote from hunter_spike

Nein. Das macht man nicht. Trotzdem werden die Augenschäden nur mit der gedimmten Leistung verursacht.

Das liegt z.B. daran, dass auch 5 mW ausreichen, die Netzhaut zu schädigen. Werden die gepulst, empfindet das Auge wegen seiner Trägheit die Helligkeit nicht so. Der Lidschlussreflex zum Schutz bleibt eventuell aus. So können Augenärzte mit kurzen Lichtpulsen die Netzhaut schweißen.

Die Leistung von Halbleiterlasern wird oft über eine am Laser fest verbaute Monitordiode gemessen. Mit einer Regelschaltung wird dann der Strom so geregelt, dass die gewünschte Ausgangsleistung eingehalten wird. Nur so bleibt die optische Leistung bei Temperaturänderungen und Alterung des Lasers konstant. Bei einem Betrieb mit PWM hängt es von der Regelschaltung ab, ob diese so schnell ist, dass während der "an"-Zeit wirklich optische 5 mW Pulse abgegeben werden. Ist die Regelschaltung zu träge, regelt sie auf einen Mittelwert von 5 mW nach. Dann haben die Pulse deutlich höhere Leistung. wodurch der Laser und der Betrachter gefährdet sind. Ohne Detailinformation über den inneren Aufbau des Lasers - speziell, wie die Leistung geregelt wird, ist ein gepulster Betrieb zum Dimmen gefährlich.

Laser schalten sehr schnell und werden deshalb auch genutzt, um die digitale Information für die Übertragung auf Glasfaser zu modulieren. Das An- und Ausschalten mit PWM wechselt zwischen volle Leistung und aus. Eine verringerte Leistung bekommt man so nicht. Das ist so, als würde man sich in einer Badewanne nacheinander bei 2°C und 62°C baden. Das Gefühl einer angenehmen Temperatur von 32°C wird sich dabei kaum einstellen. PWM ist nur sinnvoll, wenn der Verbraucher durch Trägheit eine Mittelung vornehmen kann. Schon bei LEDs ist das kritisch, weil das Auge keine echte Mittelung vornimmt, sondern den Spitzenwert speichert. Bei gemultiplexten LED-Anzeigen hat man das ausgenutzt. Durch höhere kurze Spitzenströme erreichte man subjektiv eine höhere Helligkeit als man bei einer gleich hohen Dauerleistung erreicht hätte.

Bei einem Lasermodul ist die Leistungsangabe meist die abgegebene optische Leistung und nicht die elektrische Leistung. Die aufgenommene elektrische Leistung ist höher und ändert sich mit der Alterung des Lasers, besonders wenn die optische Leistung über eine Monitordiode erfasst und auf Sollwert geregelt wird.

Der ADS1115 ist hat eine Auflösung von 16 Bit . Schon bei 8 Bit misst man auf 0,5% genau. Bei einem Spannungsbereich von etwa 3 V Spannung sind das 15 mV pro Bit (Stufe). Bei guten Layouts ließ sich das Rauschen auf der Leiterplatte kaum unter 10 mV bringen. Mit einem solchen Aufbau mit gesteckten Baugruppen kann man schon eine 8 Bit Auflösung nicht mehr sicherstellen. Von den Messwerten deshalb auf die obersten 8 Bit runden. Eventuell kommen dann keine Zufallszahlen mehr. Mit 16 Bit misst man mit den unteren Bits nur das Rauschen. Wenn man einen Zufallszahlengenerator braucht, ist eine Rauschquelle der beste Weg.

Schon "einfaches" Getreide benötigt in der Wachstumsphase Feuchtigkeit und in der Reifephase Trockenheit. Für ein Expertensystem muss für die jeweiligen Pflanzen hinterlegt werden, welche Bedingungen überhaupt benötigt werden (siehe auch Beispiel der Tomatenpflanzen oben). Das kann - wie der Name schon sagt - nur ein Experte. Dann muss der Regler aus den vorherrschenden Bedingungen versuchen, die optimalen Bedingungen zu erzeugen. Durch den Soll- / Ist- Vergleich und Einflüsse der verschiedenen Stellmöglichkeiten in der Vergangenheit kann ein (in bestimmten Bereichen) selbstoptimierendes System geschaffen werden.

Im Prinzip war das Ganze ja schon im Ansatz angedeutet, aber nicht in der für ein Expertensystem (und darum handelt es sich) ausreichend formuliert. Anfangs müssen die vorherrschenden Randbedingungen wie "Luft kalt und trocken, kalt und nass, heiß und trocken oder heiß und nass" und auch die Windstärke und die Lichtverhältnisse aufgelistet werden und dann auch die Innenbedingungen, ob es Gewächshaus eher Wunschbedingungen herrschen oder ob dringender Handlungsbedarf vorliegt. Für alle diese Fälle muss der Experte (Betreiber des Gewächshauses) definieren, was er in dieser Situation machen würde um (welche ?) Idealbedingungen herzustellen. Herrschen beispielsweise im Gewächshaus schon fast Idealbedingungen würde man kaum lüften, wenn dadurch eher eine Verschlechterung eintreten würde. Bei schlechten Bedingungen im Gewächshaus würde man dagegen vermutlich versuchen, durch Lüften die Bedingungen zu verbessern. Das nur als Beispiel. Die Reaktion des Systems hängt also erst einmal von den Randbedingungen ab und kann von Fall zu Fall völlig unterschiedlich ausfallen.

Der "selbstlernende" Regler muss diese Bedingungen kennen - und das, was von den Maßnahmen an Verbesserung erreicht werden soll. Nur dann kann er "entscheiden", ob die getroffenen Maßnahmen der Zielerreichung dienen, eher zu schwach, zu stark oder sogar kontraproduktiv sind und danach seine Regelparameter anpassen.

Übrigens: Ein Regler, auf dem die Daten zusammenlaufen und der Algorithmus läuft, ist besser als viele verschiedene Regler. Da gilt die Erkenntnis, dass viele Köche den Brei verderben. Es muss in einem solchen System einen "Master" geben, wobei "Slave"-Rechner (pfui, darf man heute nicht mehr sagen) nur die Daten zusammenfassen und als Paket an den Hauptrechner liefern oder Steuerbefehle ausführen. Die Daten dürfen aber bei der Zusammenfassung nicht verfälscht werden, sonst wird der Regler leicht instabil.

Nicht vergessen: In Gewächshäusern ist auch die CO2-Konzentration (eventuell sogar abhängig von der Tageszeit) für das Pflanzenwachstum bedeutsam. Auch hier gibt es mehr oder weniger empfindliche Pflanzen.

Man redet gern in Begriffen wie "Fuzzy Logik", "künstlicher Intelligenz" u.ä.. Diese täuschen eine Intelligenz vor, die ein System einfach nicht haben kann. Das Wissen liegt einzig in der Kenntnis und Erfahrung des Experten und diese ist durch kein System ersetzbar.