Probleme mit dem Ultraschallsensor nach Kürzen des Kabels

[gluap]

Hey,

Wir hatten so einen Effekt in Darmstadt einmal mit einer ganzen Charge Ultraschallsensoren (40 Stück). Das war ein anderes Modell, aber ich habe damals dann Experimente mit einem Arduino und den fehlerhaften Sensoren gemacht.

Zusammenfassung:

• Mit dem Arduino waren die Sensoren sehr verrauscht oder funktionierten gar nicht auf 3.3V. Auf 5V sahen die gemessenen Distanzen sehr viel besser aus
• Auf dem OBS funktionierten sie gar nicht. (18cm daueranzeige)

Die haben wir dann zurück geschickt, aber das waren ja auch über 100€. Die danach bestellten Sensoren taten aber alle mit 3.3V

Stand Heute würde ich für einzelanwendung die Lösung hier probieren: Phantommessungen bei Bluetoothbetrieb

Kurzzusammenfassung: der 3.3V Regler auf dem Board reicht zwar auf dem Papier für alle Komponenten, aber es gibt wohl situationen in denen GPS oder Sensoren mit den 3.3V nicht glücklich sind - entweder weil alles zusammen doch etwas mehr zieht oder weild er Buck konverter nicht schnell genug hinterher kommt.

Der drüben vorgeschlagene Fix den ich am Wochenende an einem weiteren OBS mit einem unzuverlässigen Sensorboard ausprobieren möcthe sieht so aus:

• 5V beinchen am Ultraschallboard ablöten / abknipsen so dass keine Verbindung vom sensorboard zu 3V3 auf dem OBS mehr besteht.
• Mit Fädeldraht Verbindung zwischen der „Boardseitigen“ Seite des Schalters (VDC im Schaltbild) und dem 5V Beinchen des Sensorboards herstellen.

Damit bekäme dann das Sensorboard 5V LiPo Spannung. Falls du noch weitere Boards unverlötet rumliegen hast kannst du die Variante mit 5V LiPo Spannung erstmal auf ner Steckplatine testen.

[codingcatgirl]

Moment… 5V? Meinst du die LiPo-Spannung? Ja, da hatte ich auch schon drüber nachgedacht und gesehen dass es ähnliche Vorschläge für’s GPS gab. Wenn du da gute Erfahrungen mit gemacht hast probieren wir das nachher mal und schauen ob’s hilft.

[codingcatgirl]

Könnte es dann nicht probleme geben? Der EPS32 erwartet doch 3V3 Logik, wenn man das Sensorboard auf 5V betreibt könnte der ESP32 evtl sehr unhappy sein?

Vielleicht schauen wir gleich mal erstmal mit dem Oszi drauf. Mit deiner Erklärung klingt es jetzt eher so als ob das interessante Erkenntnisse hervorbringen könnte.

[gluap]

Ja, ich meinte „LIPO Spannung“ - An dem Pin vom Ultraschallsensor steht bei mir „5v“ obwohl er laut produktbeschreibung ab 3.3 laufen soll…" vom Lipo sind es dann tatsächlich wohl eher so 3.3-4.2V (unter 3.3 dürfte der ESP hinter dem Buck converter langsam abschmieren).

Mit dem Oszi Draufschauen ist sicher nicht verkehrt - ich hab leider keinen…

Bei mir hat es den ESP bisher nicht gegrillt dabei und laut @thomaso hatte das Ultraschallboard in den früheren aufbauten auch schon mal 3.x…4.2V ohne ESPs zu grillen.

[gluap]

@codingcatgirl Ich habe noch mal eins unserer Ausschussboards untersucht. Der SR04M-2, den ich getestet habe (sonst haben wir sr04t-3.0 oder so) hat leider nicht von den VDC profitiert - Aber sich deutlich anders verhalten als die funktionierenden Boards:

Normalerweise beobachte ich an den Ultraschallboards folgendes Verhalten:
„Funktionierende boards“:

• Die Leuchtdioden an den Boards leuchten nach power on nur einmal kurz und gehen dann aus sobald gemessen wird.

Nicht funktionierende Ultraschallboards:

• DIe Leuchtdioden an den Boards blinken mit geschätzt 3-4 Hz, und auch mit etwa dieser Frequenz kommen sinnvolle Messergebnisse, sonst wird „infinity“ gemessen. Ein bisschen als hingen sie in einem restart loop.

[codingcatgirl]

Es scheint so dass wir das Problem gefunden haben, oder zumindest ein Problem. Auf den Sensorboards befindet sich ein kleiner Trimpoti. Der hat einen Sinn Er kalibriert den Sensor - und er ist werksseitig kalibriert. Genau genommen wird hier der Schwingkreis auf die Frequenz des 40KHz-Piezos im Sensor kalibriert, der aufgrund Fertigungstoleranzen nicht immer exakt dieselbe Frequenz hat. Und wenn sich die Länge des Sensorkabels (und damit der Widerstand) ändert, passt diese Kalibrierung ggf auch nicht mehr und die Werte laufen aus dem Ruder.

Wie es aussieht, hat diese Kalibrierung einen relativ großen „korrekten“ Bereich, was erklärt, warum diese Neukalibrierung oft nicht notwendig ist oder zumindest nicht notwendig zu sein scheint. In unserem Fall scheint die werksseitige Kalibrierung jedoch so zu sein, dass sie gar nicht mehr passt, wenn das Kabel gekürzt wird – und dann nur noch verrauschte oder gar keine Werte geliefert werden. Wir haben uns einfach mal getraut, am Poti rumzudrehen… uns siehe da, es geht!

Und so geht’s:

• Debug-Modus einschalten um die Rohwerte zu sehen. Vermutlich sieht man nur 19 oder irgendwas wild flackerndes.
• Platziere etwas in z.B. genau 50cm Entfernung vom Sensor
• Trimpoti anfangen zu drehen bis der Wert richtig ist.
• Merken, ab welcher Position die Werte korrekt sind.
• Weiterdrehen bis sie nicht mehr korrekt sind, diese Position auch merken.
• Poti in eine ziemlich mittige Position zwischen den beiden gemerkten Positionen stellen. Kann sein dass die Mitte nicht ideal ist, ruhig minimal etwas rumprobieren um herauszufinden, wo die Werte am stabilsten sind.
• Tadaa – es geht!

An der Spannung mussten wir nichts machen, es ist aber nicht unplausibel dass eine Änderung der Spannung etwas am Problem ändert und es ggf behebt, denn auch die Spannung beeinflusst natürlich den Schwingkreis. Allerdings ist es natürlich zu bevorzugen, das Problem eher per Rekalibrierung zu lösen, statt dem armen ESP eine zu hohe Logikspannung zuzumuten

Was wir beim Beobachten mit dem Oszilloskop gesehen haben, deutet darauf hin, dass die Kalibrierung sehr empfindlich auf Veränderungen der Kabellänge (oder Innenwiederstand vom Oszilloskop ^^) reagiert, daher ist es vermutlich eine wirklich gute Idee, die Kalibrierung auch dann durchzuführen, wenn der Sensor schon scheinbar richtige Werte liefert. Außerdem muss auf jeden Fall darauf geachtet werden, dass die Kalibrierung jeweils auch für genau den Sensor erfolgt, der am Ende am Sensorboard angeschlossen werden soll. Man sollte die Sensoren also nach der Kalibrierung idealerweise nicht mehr vertauschen.

[guyofchrisburn]

Nice, es geht also per Poti ganz manuell einzustellen. Super dann kann das Projekt weitergehen. Den Rat generell eine Kalibrierung durchzuführen kann ich nur bestärken. Danke.

[Jan.D]

Hallo @codingcatgirl,

das ist so ein toller Beitrag, ich finde, der hat die „Wiki“-Auszeichnung verdient.
Da bin ich nicht drauf gekommen, dass es an der Kabelkapazität liegen könnte, deren Änderung bei Abschneiden den Kreis verstimmt.

Ich werde bei mir mal nachgleichen… Danke!

[opatut]

https://forum.openbikesensor.org/badges/103/wissensheld-in?username=codingcatgirl

[codingcatgirl]

Meine Güte, so neu beim Projekt dabei und schon alles erreicht! Aber ja, gerne irgendwo in eine Knowledge Base/Wiki/sonstwas aufnehmen.

[codingcatgirl]

Ich muss auf jeden Fall auch erwähnen, dass ich bestenfalls die Lorbeeren zum Aufschreiben des Sachverhalts verdient hab ^^ Herausgefunden dass es daran lag, hat die Freundin mit der ich das hier baue, die hier aber nicht angemeldet ist.

[Klaus]

Ihr seid so oder so Klasse. Ich will morgen mal versuchen, ob ich das auch hin kriege.
@gluap ich sag dann Bescheid oder schrei um Hilfe

[ovnn]

Hallo ich habe das heute mal nach deiner Anleitung probiert. Allerdings das Problem das es nur 2 bereiche gibt einen wo er 50cm mist und einen wo er 20cm mist. Sprich wenn ich die beim drehen des Poti die richtige stelle gefunden habe wo er 50 misst kann ich soviel weiter drehen wie ich es will es wird nicht schlechter erst wenn ich zurück drehe. Wenn ich ihn aber auf der pos lasse wo er es findet passt es bei 50 aber bei 90 z.B nicht mehr und beim gegen die wand halten Flackert er. Jemand tipps was ich probieren könnte?

[rost]

Ich hab auch große Probleme mit den Abstandssensoren.
JSN-SR04T-V3.0
An den Pins der Platine liegen 3,35V an, Spannung sollte also genügen, auch wenn das Board mit 5V beschriftet ist. Kabel ist gekürzt auf ~10cm, sauber gecrimpt, mittlerweile zusätzlich zur Crimpung auch noch verlötet, aber ich bekomme kein stabiles Signal. Die Rohwerte bleiben stabil auf dem Wert 22 stehen. Beim Verstellen des Potis springt der Wert irgendwann auf 999. Aber keine Abstandsanzeige. Eine Seite zeigt hin und wieder einen Abstandswert an der auch so halbwegs glaubwürdig ist, der Wert der Anzeige hüpft dann aber recht nervös hin und her.
Ich bin langsam ratlos.

[gluap]

@rost:
Wir hatten in Darmstadt ein paar Sensoren (vielleicht 2-3 von 20), bei denen wir ein Rauschen auf dem Sensor hatten, das sich durch nervös springende Messwerte geäußert hat. Zum Testen empfiehlt es sich wirklich gegen ein hartes Objekt zu messen (z.B. Wand), da eine Hand weich genug ist um nicht genug Ultraschall zu reflektieren. Ehrlichgesagt klingt deine Beschreibung für mich ein bisschen nach kaputtem Board oder kaputtem Sensor.

Zur Sicherheit obwohl ich annehme dass das nicht dein Problem ist: Der Öffnungswinkel des Messbereichs ist relativ weit (30° und mehr), sodass auf dem Schreibtisch oft unschuldige Objekte in der Nähe des Sensors eine kurzdistanzreflektion einstreut. Allgemein kann es in Räumen dazu kommen dass messwerte komisch springen, wenn der Ultraschall im Raum herumechot oder an verschiedenen Objekten Reflektiert wird - Mal misst man die Deckenlampe, mal die Decke, mal das obere Regalbrett, solche Sachen. Am besten reproduzierbar testet es sich unter freiem Himmel.

Hatten die Sensoren die bei dienen SR04t-V3.0 mitkamen den Durchmesser der Löcher im Gehäuse oder waren sie kleiner? Mit den kleinen gab es auch schon verschiedentlich Probleme.

Tritt das Problem im komplettverbauten Zustand auf oder vorher schon? Falls komplett verbaut: eine etwas esoterisch klingende Maßnahme die bei uns bei manchen Sensoren gegen Rauschen geholfen hat (Die aber im urzustand alle schon leicht rauschnde messwerte geliefert haben und nicht auf 999/22 festhingen) war:

• Schalterkabel verdrillen und Batteriekabel verdrillen so dass diese keine Leiterschleife bilden
• Sensorkabel so führen dass das Kabel des „Deckelsensors“ an der Oberkante des boards vorbei läuft und auf dem batterieseitigen Sensor eingesteckt wird
• Gehäuseseitiges Sensorkabel möglichst weit vom Board des Deckelseitigen Sensors führen.

[rost]

Einbaudurchmesser der Sensoren 21,5mm. Passen in die unveränderten Originalgehäuse.
Erster Versuch geschah im halbverbauten Zustand. Sensoren in Gehäuse und Deckel, Hauptplatine lag auf dem Gehäuse. Versuche in der Werkstatt und im Freien. OK in der Werkstatt geht es etwas eng zu.
Zuerst hatte ich den Eindruck es verändert sich wenn ich die Anschlußleitung bewege. Deswegen nochmal Stecker ab und neu vercrimpen. Gefühlt nicht schlechter, vielleicht eine Tick besser, aber immer noch unbrauchbar. Die Crimpung nachgelötet, ebenso die Winkelbuchse auf dem Sensorboard. Auf dem Board hat es ja 4 Löcher, original steckt die 2 Polbuchse in 2 und 3 wobei 1 mit 2 sowie 3 mit 4 per Lötbrücke verbunden sind. Die Löcher für den Widerstand, zum Einstellen des Betriebsmodus, sind ausserhalb dieser 4 Bohrungen. Auch die Lötbrücken wieder hergestellt, gingen beim auslöten der gerade Buchsen verloren.
Die Sensorboards wieder auslöten wollte ich mir eigentlich ersparen, zerstörungsfrei wird das nicht klappen.
Anderseits kostet das dann nur eine Winkelstiftleiste.
Ich bin echt am Überlegen die Sensorboards auszulöten, min. eins mit Originalstecker einzulöten und dann mit unverändertem Sensor, also mit langem Kabel, zu testen.
Hauptplatinen, ESPs und sonstigen Kleinkram hab ich ausreichend da. Die Abstandssensoren sind momentan hier der limitierende Faktor. Da hab ich 10 Stück eingekauft.
Im Moment bastel ich noch auf eigene Kosten, wollte aber zum Stadtradeln nächste Woche 5 OBS auf der Straße haben.
Von meinem Ortsverein hab ich die Freigabe für 5 Stück, die Bauteile kommen aber erst mit der Sammelbestellung von Greifswald.

Funfact: Im Moment hab ich Urlaub, ab 9 hat der 3D-Drucker Futter und jetzt geh ich mal kurz in die Werkstatt um zu sehen ob das Filament gereicht hat. Wenn das in der Firma bekannt wird, ist es vorbei mit pünktlich Feierabend.

[gluap]

Also wenn du die Hardware da hast (bin nicht sicher ob ich dich da richtig verstehe) könntest du auch einfach ein zweites Board schon mal löten, aber ohne die Ultraschallsensoren, und dann mit frischen, unmodifizierten Ultraschallsensoren erstmal nur gesteckt testen. Oder hast du schon 5 OBS gelötet und die gehen alle nicht?

Ich habe mit meinen Wurstfingern schon ein paar Ultraschallsensoren beim Auslöten der Winkelstiftleiste ruiniert (Leiterbahn mit abgezogen) und arbeite deshalb wieder mit umgebogenen Pins statt Winkelstiftleiste.

[rost]

Es bleibt seltsam.
@gluap Hardware hab ich ausreichend da, Wenn etwas nicht zu bekommen war hab ich bei nächster Gelegenheit zugeschlagen. Nicht immer in sinnvoller Ausprägung. Abstandssensoren und 2Pol Winkelsteckleiste reichen nur für 5 OBS. Alles andere für gut das doppelte.Geplant sind erstmal 5 Stück, die Menge an PCBs hab ich auch fertig, bis auf die Abstandssensorgeschichte. Weitere PCBs liegen noch rum.
Ich hab jetzt ein PCB mit Kabel und Buchse für die SRT04 ausgestattet. Als Testboard, damit kann ich mal alles in Betrieb nehmen ohne die Sensorboards einzulöten.
Ich kann die Dinger also mit langem Kabel und originaler, gerader, Stiftleiste testen, wie auch nach dem Kabelkürzen und Stiftleiste umlöten.
Bedienteil mit kurzem Kabel liegt auch parat. Das Board ist auf einem Fehldruck befestigt, den Werkstattmülleimer nicht zu früh leeren, ist vielleicht noch zu was gut.
Die, wieder, ausgelöteten Sensorboards zeigen im Testaufbau keine seltsamen Erscheinungen. Abstandswerte halte ich zwar für fragwürdig, aber die Rohdaten bleiben stabil im Bereich ± 1.
Löt ich die Dinger aber wieder in das Board 1, hab ich nur noch den rechten Sensor.
Doch ein Fehler auf Board 1?
Bei den Sensorkabeln bin ich jetzt dazu übergegangen die Stecker mit Kabeln, nach erfolgreichem Test, mit Heißkleber zu versiegeln und einen Schrumpfschlauch zu verwenden der das weiße Steckerteil mit einschließt.
Zuerst versiegel ich den Stecker mit Heißkleber. dann den Schrumpfschlauch auf den Stecker schrumpfen, aber so daß der sich noch stecken läßt, dann wird noch großzügig Heißkleber in das offene Ende des Schrumpfschlauches gefüllt, und dann erst der Schrumpfschlauch auf Kabeldurchmesser geschrumpft. Gibt eine recht biegesteife Verbindung.
Mag sein daß ich beim ersten Paar Sensoren schon zuviel Kabel aufgebraucht habe. Abschneiden und Neuvercrimpen kostet Kabellänge.

[Jan.D]

@rost,
in der Hamburger Gruppe hatten wir ausgefallene Wandler: Beim Abisolieren wurden die Wandler nicht richtig an der Leitung festgehalten und der „Zug“ ging ins runde Gehäuse hinein, wodurch eine irreparable Beschädigung eintrat.
Kann Dir jemand mal funktionierende Wandler leihen zum Testen?

[rost]

Ultraschallsensoren hab ich noch liegen. Sowohl unverändert, mit gekürzten Kabeln und nur Stecker abgeschnitten um die Polung im Original zu betrachten.
Ich kann die Wandler ja auch umstecken, der Fehler wandert nicht mit den Wandlern mit.
Es fehlt immer der Linke, laut Display.
Ich meine ich hätte auch schon den ESP und die SD-Karte zwischen Test und erstem Produktivboard getauscht. Gleiches Bild. Im Testboard, das mit Buchsenleiste und Kabel für die Sensorboards, ist alles wie erwartet. Eingelötet in das PCB, das mal ein fertiger OSB werden soll, wird nur noch eine Seite erkannt. Rohdaten auf der fehlerhaften Seite „999“.
Wobei, wenn ich mit dem Multimeter durchpieps, also auf Durchgang prüfe, ist alles wie erwartet.
Ich bin ja am Überlegen für die Sensorboards eine Buchsenleiste aufzulöten. Dann wäre bei zickigen Boards ein Austausch recht einfach. Platz müßte im Gehäuse ausreichend vorhanden sein. Ein zusätzliches Druckteil das die Boards an Ort und Stelle hält wäre auch kein Problem. Das hätte ich zügig konstruiert und gedruckt.
Ich werd morgen mal einen frischen ESP32 flashen und einsetzen.

Grüße
Robert