Ant Arena 2010

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Original von Krümmel
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2. Als Beleuchtung eignen sich auch LED´s sehr gut und eine günstige Bezugsquelle kenn ich auch.
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P.S.: LED´s bin ich fast Experte in Thema Leuchtstärke und Farbe (weiß ist nicht gleich weiß). Siehe Signatur

Ich bin grade dabei, das seitliche Panel zu disponieren (und dann natürlich vorab zu bauen und an Flatliner/Bat_Boy zu schicken, damit es dann in die Arena passend eingebaut werden kann....

Krümmel: Du hilfst beim Bau des Arenadachs bzw. der Trägertraverse mit den LEDs mit ?
Für die Anschlüsse der LEDs an das Panel: Auf was für Steckverbinder einigen wir uns hier?
Ich hätte verfügbar:
- 6.3mm Klinkenstecker/-buchsen
- SUB-D-9pol. (pro Kontakt sind 2A möglich)
- XLR-Stecker/-.buchsen (müßten bis 6A spezifiziert sein)

(Die Hirschmannstecker, die man z.B. in der Installationstechnik beim Anstecken von Jalousiemotoren etc verwendet, wären optimal. Aber teuer und der Ausschnitt am Panel ist etwas aufwändiger zu machen. )

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Mitbauen eigentlich nich ...

Ok, hatte ich anders verstanden.
Dann leg' ich die Buchsen- und Steckertypen nach meinem "Style" fest.

Danke für das Anfertigen von dem "Pin-Gimmick". => Saubere Arbeit.

Kleiner Hinweis:
Wir haben in der Arbeit so etwas ähnliches zum Auslösen von Tastern. Also Hubmagnet mit einem Stössel dran. Wenn der Anker in Ruhestellung ist (also "draußen"), dann ist die Kraft beim Einschalten relataiv gering. Erst wenn der Anker schon in die Spule eingetaucht ist, gibt's richtig "Kraft". (Ist Physik: der magnetische Kreis ist "mehr" geschlossen, damit steigt die magnetische Fluß und die Kraft nimmt zu....) 150 Gramm zum Anliften von einem Ant ist nicht viel. Vielleicht läßt es sich aber trotzdem noch checken, ob die vorhandenen "Eintauchtiefe" bei o.g. Konstruktion schon ausreicht. Ansonsten hätte ich vorgeschlagen, den Anker durch eine Schelle oder ähnliches im Ruhezustand schon zur Hälfte eintauchen zu lassen.

Die Reflexlichtschranken für die Auslösung habe ich mittlerweile erhalten. Habe auch schon einen Testaufbau gemacht und.... geht nicht.... . Irgendwas stimmt da nicht, vielleicht ist im Datenblatt auch das falsche Pinning abgebildet. Keine Ahnung. Muss da noch etwas Zeit reinstecken.

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Die Stromaufnahme liegt bei 2A.

Gut zu wissen. Dann muss ich bei der Endstufe doch noch etwas Stromreserven mit einplanen.

Heute hatte ich endlich Zeit, die Tests mit der Reflexlichtschranke durchzuführen.
Zur Erinnerung: Die Reflexlichtschranke beruht im Prinzip darauf, dass eine IRED kontinuierlich unter Strom steht und ihr Infrarot-Licht aussendet. Nebendran ist ein Fototransistor, der auf die reflektierte IR-Strahlung reagiert. Reagieren heißt, je mehr von IR auf ihn fällt, desto besser wird er durchgesteuert.
Es gibt also einen Vorwiderstand für die IRED: Zunächst 270Ohm. Ergibt einen Strom von ca. 15 mA. Also für eine IRED noch recht harmlos. (Die IREDs in den Fernbedienungen für den Fernseher werden mit einem Strompuls von knapp 1A befeuert)

Nachdem ich zunächst bei der Beschaltung des Fototransistors etwas im dunkeln getappt bin, habe ich den Vorwiderstand für den Fototransistor dann doch ganz gut abgeschätzt. Und zwar mit 10KOhm.
Heißt beim Empfänger: Reihenschaltung zwischen 10kOhm-Widerstand und Fototransistor. Wenn keine IR-Stralung auf den Fototransistor fällt, dann ist er hochohmig. Laut "Spannungsteiler-Gesetz" fällt an ihm dann praktisch die ganze Spannung ab.
Wird die IR-Strahlung (z.B. durch einen Spiegel) voll reflektiert, dann steuert der Fototransistor voll durch. Also wenig Widerstand. An ihm fällt dann (fast) keine Spannung mehr ab. Soweit mal das Funktionsprinzip.

Jetzt zu den Meßergebnissen (Versorgungsspannung: 5.2V). Spannungen am Fototransistor:

Ohne Reflexion: 5,18V
Finger draufhalten / Kontakt: 2.9V

Schwarzer Kunststoff: Auf Kontakt: 5.17V
Schwarzer Kunststoff: 1mm Abstand: 4.9V
Schwarzer Kunststoff: 2mm Abstand: 4.6V
Schwarzer Kunststoff: 5mm Abstand: 4.8V
Schwarzer Kunststoff: 10mm Abstand: 5.0V

Aluklotz (gut reflektieren): Auf Kontakt: 5.0V
Aluklotz (gut reflektieren): 1mm Abstand: 3.2V
Aluklotz (gut reflektieren): 3mm Abstand: 0.2V (!)
Aluklotz (gut reflektieren): 10mm Abstand: 3.0V

Makrolon (3mm Stärke): Auf Kontakt: 4.7V
Makrolon (3mm Stärke): 1mm Abstand: 4.5V
Makrolon (3mm Stärke): 10mm Abstandt: 4.8V

Makrolon (8mm Stärke): Auf Kontakt: 4.8V

Simmulation von Ants, die auf dem 3mm-Makrolon über den Sensor fahren:
Makrolon (3mm Stärke) im Abstand von 3mm: Es wird ein schwarzer Kunststoff darübergeschoben: Änderung von 4.9V auf 4.7V
Makrolon (3mm Stärke) im Abstand von 3mm: Es wird ein Aluklotz darübergeschoben: Änderung von 4.9V auf 3.6V

Simmulation von Ants, die auf dem 8mm-Makrolon über den Sensor fahren:
Makrolon (8mm Stärke) auf Kontakt: Es wird ein schwarzer Kunststoff darübergeschoben: Änderung von 4.8V auf 4.5V
Makrolon (8mm Stärke) auf Kontakt: Es wird ein Aluklotz darübergeschoben: Änderung von 4.8V auf 2.5V

Jetzt das 3mm-Makrolon mit dem schwarzen Kunststoff soweit entfernen, dass eine möglichst geringe Spannung am Fototransistor ist:
Erfolgt bei ca. 1mm Abstand zwischen Sensor und Makrolon: Änderung der Spannung zwischen "ohne Teststück" und schwarzem Kunststoff: von 4.6V auf 4.3V.

Erkenntnisse:
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- Der Sensor ist für unseren Einsatz zum Auslösen der Ant-Schleuder tauglich
- Das Makrolon reflektiert zwar ein bißchen die IR-Strahlung, aber nicht in dem Maße, dass ein Ant, der darüberfährt, nicht mehr erkannt wird.
- Bei einem Ant mit schwarzer Unterseite erfolgt (verständlicherweise) eine schlechtere Reflexion als mit Alu-Unterseite
- Zwischen dem Sensor und dem Makrolon (3mm) muss ein Luftspalt von ca. 1mm sein, damit der Spannungshub bei einem darüber fahrendem Ant größer wird.
- Spannungshub ist im schlechtesten Fall (schwarzer Ant) bei ca. 0.3V

Optimierungen:
Versuchsweise habe ich die IRED etwas sportlicher angesteuert: Der Vorwiderstand wurde auf 150Ohm verkleinert . Ergibt rechnerisch einen Strom von ca. 25mA. Es gibt also mehr IR-Licht, das reflektiert werden kann.
Bei dem schwarzen Kunststoff war der Spannungshub am Fototransistor dann knapp 0.7V (statt 0.3V wir vorher mit 270Ohm). Mit diesem Pegel kann ich bei der Auswertung der Signale in der Elektronik schon etwas anfangen.

Von den getesteten Sensoren APDS-9104-L22 habe ich ein paar Stück bei der Firma Farnell bestellt und auch geliefert bekommen . Soeben wollte ich das Datenblatt noch einmal aufrufen und hier verlinken: Der Sensor ist bei Farnell aus dem Angebot genommen worden. Toll, ohne Abkündigungshinweis einfach ein Produkt aus dem Sortiment nehmen. *Wut*

Ich werde mich nach einem Ersatz umsehen, aber die vorhandenen Sensoren können wir natürlich verbauen.

Laut obigen Meßergebnissen muss ich mir aber noch etwas einfallen lassen, denn: Der Spannungshub bei einem Ant mit schwarzer Unterseite von ca. 0.5V ist ja ziemlich gering. Aber auch dieser Ant soll sein Fett abbekommen. . Ich werde also eine Art "Autokalibrierung" in die Schaltung mit reinnehmen. Beim Einschalten der Arena bzw. der Versorgungsspannung wird der Arbeitspunkt (=Auslösepunkt) so verändert, dass er nur knapp über dem Auslösepunkt liegt. Dann genügen auch schon kleinere Spannungsdifferenzen, um den Schmitt-Trigger (Das Bauteil, das dann den Pegel zum Durchschalten bekommt) zum Auslösen zu kriegen.

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Ist doch das richtige, oder?

Ja, ist das richtige. Danke für die Recherche !

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Des Sensor müsste in der Höhe verstellbar sein?

Eigentlich nicht unbedingt.
So wie ich Deine Konstruktion verstanden habe, gibt es als "Unterlage" eine Holzplatte und darüber die Makrolonplatte.
Nachdem die Makrolonplatte nur ein Schutz ist und keine stützende Funktion hat, vermute ich, dass sie relativ dünn ausfallen wird. 3mm Stärke?
Es könnte also so realisiert werden, dass im Holz ein kleiner Ausschnitt ist, durch den der Sensor "hindurchschaut". Er sollte aber nicht mit dem Kopf am Makrolon anliegen.
Eine einfache Lösung wäre, den Sensor auf ein kleines Platinchen zu löten. Diese Platine hat links und rechts zwei Löcher. Damit wird der Sensor von unten an dem Holz angeschraubt. Über U-Scheiben wird der Abstand zwischen Holz und Platine "eingestellt"/"festgelegt".
(=> Soweit verständlich, was ich meine ?)

Die Sensoren auf Platine und passender Verdrahtung schicke ich Dir dann nächste Woche zu.

Bleiben wir bei vier Sensoren oder wird auf zwei Sensoren für die Auslösung reduziert ?

Wir hatten vereinbart, dass die seitlichen Anschlüsse für die Peripherie (z.B. LED-Beleuchtung, Controller-Kästchen, 230V-Einspeisung) an einer möglichst flachen Platte erfolgen.

Ich habe die Sachen vorbereitet.

Es sind mit Absicht zwei Aluplatten geworden.
Rechts ist die 230V-Einspeisung. Diese Platte wird vorschriftsmäßig mit dem Schutzleiter verbunden. Es befindet sich ein Ein-/ausschalter daran (230V-Unterbrechung) und natürlich eine primäre Sicherung.

Die zweite Platte ist für die Kleinspannungsseite. An der 9poligen SUB-D-Buchse wird dann über ein 2m langes Kabel ein Controllerkästchen angesteckt, mit dem dann die Arena gesteuert werden kann. Die rote LED zeigt an, dass 12V-Versorgungsspannung vorhanden ist. Die drei 6.3mm-Klinkenbuchsen führen jeweils 12V. Sie sind einzeln mit jeweils 1A abgesichert.

Warum die einzelne Absicherung der drei Leuchteinheiten? : Falls sich mal von einem Ant ein Spinnerblatt selbstständig machen sollte und an einer der oben angebrachten Beleuchtungs-LEDs einen satten Kurzschluss macht, so ist die Reaktionszeit von einer 1A-Sicherung wesentlich "schneller", als wenn ich nur eine Sicherung mit z.B. 3A habe. Außerdem sind dann im Schadensfall immer noch die zwei anderen Beleuchtungsbalken funktionsfähig.

Die beiden Panele werden ich noch vorkonfektionieren und dann zu Flatliner schicken.

Also ich würde sagen nach außen unten, dann braucht man die Scheibe nicht zu halten und Sie ist auch nicht im weg wenn man in die Arena möchte!