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TCRT5000 Infrarot IR Sensor Modul am Arduino Nano Test

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Schon seit frühester Kindheit mit der Modelleisenbahn verwurzelt nutze ich die Online-Medien zur Verbreitung des Hobbys und meiner eigenen Werke.

IR Sensormodul zur Erkennung einer Lok

Für das Projekt Mini Diorama in Spur N wird für die Erkennung der Position der Lok in den Haltestellen ein Sensor benötigt. Die Möglichkeiten dafür sind vielfältig. Meine Wahl fiel auf das Sensormodul TCRT 5000, welches für kleines Geld zu bekommen ist.

Spezifikationen

  • Eingangsspannung: 3 – 5 V DC
  • Sender Wellenlänge: 950 nm
  • Messbereich: 1 – 60 mm
  • Ausgangssignal: analog / digital (Digitalausgang einstellbar über Poti)
  • Abmaße Modul: 40 x 15 x 15 mm (B x H x T) mit Pins und Sensor LED
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Anschluss und Testprogramm

Der Anschluss des Sensormoduls ist denkbar einfach. 5V vom Arduino an VCC des Moduls, GND an GND und A0 an A0 und für den Digitalausgang D2 Arduino Nano an D0 Sensormodul. Der digitale Ausgang wird in der Empfindlichkeit mit Hilfe des Potentiometers eingestellt. Das ist hier nicht relevant, da ich die Messwertänderungen auf dem seriellen Monitor verfolgen möchte. Deshalb benutze ich den analogen Ausgang A0 des Sensormoduls. Die Änderungen ermöglichen es, Werte mit verschiedenen Abständen und Reflexionsfarben zu ermitteln.

int SensorAnalog = A0; // Sensormodul Ausgang A0 an Pin A0 Arduino
int Wert; // Messwert Speichervariable

void setup()
{
Serial.begin(9600); //Serieller Monitor
}

void loop()
{
Wert = analogRead(SensorAnalog); // Speichervariable analoger Wert Pin A0
Serial.println(Wert); // Speichervariable Wert an seriellen Monitor senden
}

Testaufbau und Messwertaufnahme

Gleich einmal vorweg, der größte Feind dieses Sensors ist das Sonnenlicht. Logisch, wenn man bedenkt, das bis zu 50% des Lichts aus Strahlen im Infrarotbereich bestehen. Dies erschwert jedoch eine genaue Testreihe, zumindest, wenn man keine Laborbedingungen hat. Der erste Testaufbau war noch ohne Hintergrund und Abschattung, der zweite dann mit Hintergrund und Abschattung. Ohne eine Abschattung des Lichts verändern sich die Messwerte allein durch die Änderung der Lichtintensität des Tageslichts in nicht unerheblichem Maß. Nachdem dies erledigt war, konnten verschiedene Objekte, wie Loks und Wagen, in verschiedenen Abständen und mit verschiedenen Farben, detektiert werden.

Auswertung der Messergebnisse

Eine Detektion von Gegenständen zwischen 0,5 bis 60 mm ist tatsächlich möglich, jedoch mit Abstrichen. Zusätzlich zur Fremdlichtbeeinflussung durch das Sonnenlicht, spielen die Farben der zu detektierenden Gegenstände ein Rolle. Die Messungen wurden einmal bei normalen Umgebungslicht ca. 100 Lux und im angestrahlten Zustand mit LED Taschenlampe (sehr wenig bis keine Infrarotstrahlung) bei ca. 450 Lux durchgeführt. Exemplarisch für alle Testreihen folgende Tabelle bei 10 mm Abstand zum Sensor mit den angezeigten Analogwerten.

Farbe des GegenstandesMesswert bei Umgebungslicht 100 LuxMesswert bei Umgebungslicht 450 Lux
offen (nur Hintergrund in 60 mm Abstand)640 – 720650 – 780
Referenz weißes Blatt30 – 4030 – 40
dunkelrot40 – 6040 – 60
beige30 – 4030 – 40
gelb50 – 6050 – 60
braun600 – 650620 – 680
dunkelgrün650 – 750650 – 750
schwarz680 – 750700 – 780

Fazit zum Einsatz des Sensormodul

Helle reflektierende Farben bis hin zum dunkelrot werden sehr gut erkannt. Eine LED Beleuchtung ohne störende Infrarotstrahlung hat auf die Messwerte kaum Einfluss. Sobald die Reflexionsfläche dunkler wird, also dunkles grün, braun oder schwarz, wie bei unseren Modellbahnloks und Wagen oft verwendet, ändert sich der Messwert nicht mehr eindeutig. Der Gegenstand kann nicht mehr exakt detektiert werden. Damit ist der Sensor TCRT5000 für diese Aufgabe leider nicht in allen Bereichen zu gebrauchen.

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2 Kommentare

  1. Hallo,
    ich habe damit die gleichen Erfahrungen gemacht wie du. Was für ein Sensormodul würdest du jetzt nehmen? Also, welche Alternative dazu.
    Grüße
    Alex

    • Hallo Alex,

      Darüber habe ich noch nicht nachgedacht, da der Sensor für mein Projekt funktioniert. Aber es gibt ja noch ähnliche Sensormodule mit reiner Hinderniserkennung und anderem Komparator oder ein Ultraschallsensor. Muss ich mal bei einem nächsten Projekt ausprobieren.

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