Schaltung für IR-Fotodiode als logisches Signal Im Unterforum Projekte im Selbstbau - Beschreibung: Selbstbau von Elektronik und Elektro
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Schaltung für IR-Fotodiode als logisches Signal Suche nach: schaltung (31663) fotodiode (303) |
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BID = 919160
Maik87 Schriftsteller
Beiträge: 856 Wohnort: Wesel / Niederrhein
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Hallo zusammen,
kann mir jemand sagen, wie ich die Photodiode "SFH 203 FA" beschalten muss, damit ich daraus ein logisches Signal erzeugen kann?
Gegeben sind 3,3V, Masse und ein als Input geschalteter IO-Pin eines Microcontrollers. Mit der IR-Photodiode soll am Microcontroller der Input geschaltet werden.
Und noch etwas:
Wo finde ich im Datenblatt die Angabe, wie schnell diese Diode ist? Sprich wieviele Schaltvorgänge je Sekunde sauber abgebildet werden können?
DANKE!
Gruß
Maik87 |
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BID = 919161
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| und ein als Input geschalteter IO-Pin eines Microcontrollers. | Den internen Pull-Up-Widerstand enablen, dann solltest du an dem Eingangspin eine positive Spannung messen können, die mit ein paar µA belastbar ist.
Dann einfach die Kathode der PD dorthin und die Anode an GND.
Bei Lichteinfall verringert sich dann die Spannung am I/O-Pin bis der Controller eine 0 sieht.
Die 3,3V brauchst du nicht.
Zitat :
| finde ich im Datenblatt die Angabe, wie schnell diese Diode ist? | Da sollte drin stehen, als tr und tf unter bestimmten Messbedingungen.
Allerdings hängen diese Werte ganz erheblich vom Lastwiderstand, von den Kapazitäten der Verkabelung und der Sperrschichtkapazität der Diode selbst ab.
Die Sperrschichtkapazität selbst ist spannungsabhängig und deshalb wird meist mit relativ hoher Sperrspannung gemessen.
P.S.:
Diese PD ist recht schnell: "Kurze Schaltzeit (typ. 5 ns)"
Allerdings wird das meist an einem 50 Ohm Lastwiderstand gemessen, wodurch der nutzbare Spannungshub ziemlich gering ist und i.d.R als Logikpegel so nicht brauchbar.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 28 Feb 2014 14:38 ]
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 28 Feb 2014 14:47 ] |
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BID = 919174
Maik87 Schriftsteller
Beiträge: 856 Wohnort: Wesel / Niederrhein
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Zitat :
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Dann einfach die Kathode der PD dorthin und die Anode an GND.
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Genau so rum oder hast du dich verschrieben? Ich hab mal irgendwann gelernt, dass die Kathode an GND gehört. Oder ist das bei Photodioden anders rum?
Zitat :
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Bei Lichteinfall verringert sich dann die Spannung am I/O-Pin bis der Controller eine 0 sieht.
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Ab wann er die Null sieht, steht im Datenblatt oder ist das programmierbar?
Zitat :
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Die 3,3V brauchst du nicht. |
Auch gut!
Zitat :
| P.S.:
Diese PD ist recht schnell: "Kurze Schaltzeit (typ. 5 ns)"
Allerdings wird das meist an einem 50 Ohm Lastwiderstand gemessen, wodurch der nutzbare Spannungshub ziemlich gering ist und i.d.R als Logikpegel so nicht brauchbar.
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Kennst du eine Diode, die den Bereich 840-950nm abdeckt und besser für diese Anwendung geeignet ist?
Im konkreten Falle möchte ich die IR-LED des Stromzählers mitlesen und im Microcontroller verarbeiten. Wenn ich die "10.000imp/kwh"-LED nutze, kommen über den Daumen bis zu 60 Blinks pro Sekunde.
Wenn ich über die Protokoll-LED gehe und mir die fertig ausgewerteten Daten anschauen möchte, habe ich eine Bautrate von 9600.
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BID = 919183
der mit den kurzen Armen Urgestein
Beiträge: 17434
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Die SFH 203 FA ist schnell genug und langweilt sich noch zu Tode bei diesen Frequenzen!
(Deine 10 000 Impulse je kWh entsprechen gerade mal 10 kHz bei einer kWh in einer s! diese Diode geht bis weit in den MHz Bereich)
Die 9600 Baud haben damit gar nichts zu tun das ist die Übertragungsgeschwindigkeit des µC !
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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!
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BID = 919194
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Offtopic :
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Zitat :
| Genau so rum oder hast du dich verschrieben? Ich hab mal irgendwann gelernt, dass die Kathode an GND gehört. | Der Tag, an dem perl einen Fehler mach, muss noch erfunden werden |
Zitat :
| Oder ist das bei Photodioden anders rum? |
Ja, ist es. Die werden in Sperrrichtung betrieben.
Zitat :
| Ab wann er die Null sieht, steht im Datenblatt oder ist das programmierbar? |
Ja, steht im Datenblatt.
Hier mal am Beispiel des ATMega2313:
0.2Vcc bedeutet 0.2*Vcc, also 20% der anliegenden Betriebsspannung.
Zitat :
| kommen über den Daumen bis zu 60 Blinks pro Sekunde. |
Das dem nicht so ist, wurde ja schon geklärt.
Zwischen kW und kWh besteht eben ein himmelweiter Unterschied
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 28 Feb 2014 18:07 ]
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BID = 919196
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Genau so rum oder hast du dich verschrieben? |
Ja, genau so rum!
Photodioden werden in Sperrichtung betrieben.
Zitat :
| Ab wann er die Null sieht, steht im Datenblatt oder ist das programmierbar? |
Weder noch.
Bei welcher Spannung der µC eine 0 sieht, und wann eine 1, steht im Datenblatt, aber wieviel Licht du dafür brauchst, musst du ausprobieren.
Zitat :
| Kennst du eine Diode, die den Bereich 840-950nm abdeckt und besser für diese Anwendung geeignet ist? |
Wie sollte ich?
Ich kenne ja deine Anwendung nicht.
Zitat :
| über den Daumen bis zu 60 Blinks pro Sekunde. |
Wenn diese PD "richtig" betrieben wird, schafft sie 60.000.000 Blinks pro Sekunde.
Da dies bei dir nicht der Fall ist, reicht es aber bestimmt noch für ein paar tausend pro Sekunde.
Verwende eine abgeschirmte Leitung zum Anschluß der PD!
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BID = 919215
Maik87 Schriftsteller
Beiträge: 856 Wohnort: Wesel / Niederrhein
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Zitat :
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Zitat :
| kommen über den Daumen bis zu 60 Blinks pro Sekunde. | Das dem nicht so ist, wurde ja schon geklärt.
Zwischen kW und kWh besteht eben ein himmelweiter Unterschied
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Ich bin so vorgegangen:
10.000 Blinks je kW/h
Der Durchlauferhitzer benötigt 20kW (je Stunde, oder?)
Sprich bei dieser Last hätte ich in der Stunde 10.000 * 20 = 200.000 Blinks
3.333 je Minute
55,5 je Sekunde
Dann habe ich pauschal noch paar Blinks für andere Verbraucher draufgepackt.
Wo liegt mein Fehler?
Zitat :
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Zitat :
| Ab wann er die Null sieht, steht im Datenblatt oder ist das programmierbar? |
Weder noch.
Bei welcher Spannung der µC eine 0 sieht, und wann eine 1, steht im Datenblatt, aber wieviel Licht du dafür brauchst, musst du ausprobieren. |
Meine Frage war auf den uC bezogen. Dass ich mit dem Licht probieren muss, ist mir klar. Wird schon klappen
Zitat :
| Zitat :
Kennst du eine Diode, die den Bereich 840-950nm abdeckt und besser für diese Anwendung geeignet ist?
Zitat :
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Wie sollte ich?
Ich kenne ja deine Anwendung nicht. |
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Ich möchte mit einem Raspberry PI und einer PD die Blink-LED am Stromzähler mitzählen und daraus den Verbrauch ableiten. Die IR-LED ist irgendwo im Bereich von 840-950um Wellenlänge - lt. Netzbetreiber.
Macht es Sinn, in Nähe der PD das Signal erst mit einem Transistor zu Verstärken und dann ins Kabel zu jagen? Mich interessiert nicht, wie stark das einfallende Licht ist. Ich möchte nur zwischen an und aus unterscheiden.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Maik87 am 28 Feb 2014 19:45 ]
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BID = 919221
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| 10.000 Blinks je kW/h |
Nicht kW/h sondern kWh.
Zitat :
| Der Durchlauferhitzer benötigt 20kW (je Stunde, oder?) |
Nein. Die braucht er immer. Jede Sekunde, Minute, Stunde...
In einer Stunde hat er dann eine elektrische Arbeit in Höhe von 20kWh geleistet.
Die Rechnung stimmt dann zwar numerisch, nur mit etwas verkehrter Physik.
Zitat :
| Dass ich mit dem Licht probieren muss, ist mir klar. ...
Macht es Sinn, in Nähe der PD das Signal erst mit einem Transistor zu Verstärken und dann ins Kabel zu jagen? Mich interessiert nicht, wie stark das einfallende Licht ist. Ich möchte nur zwischen an und aus unterscheiden. |
Du solltest einen Komparator vorschalten, dann bekommt der µC nur definierte High/Low Pegel.
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
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BID = 919225
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Du solltest einen Komparator vorschalten, |
Und womit bitteschön soll der vergleichen?
In den Inputs der µC sind oftmals Schmitttrigger eingebaut und deren Schaltschwellen stehen im Datenblatt.
Die Hysterese der ST ist sogar hilfreich, denn sie verhindert Mehrfachzählungen, wenn sich das analoge Signal nahe der Referenzspannung aufhält.
Zitat :
| acht es Sinn, in Nähe der PD das Signal erst mit einem Transistor zu Verstärken und dann ins Kabel zu jagen |
Derartige Maßnahmen wird man erst errgreifen, wenn die einfachste Möglichkeit, die ich oben aufgezeigt habe, aus irgend einem Grund nicht funktioniert.
Verwende aber unbedingt eine abgeschirmte Leitung für das schwache Signal, sonst zählst du genau und immer 50 Impulse pro Sekunde.
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BID = 919235
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12742 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| Und womit bitteschön soll der vergleichen? |
Ub/2, oder besser einstll- probierbar...
Zitat :
| Die Hysterese der ST ist sogar hilfreich, |
Dass es ein Komparator mit Hysterie sein muss, ist ja eigentlich klar, hätte es aber noch mal explizit hinschreiben sollen
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 28 Feb 2014 21:25 ]
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BID = 919389
Maik87 Schriftsteller
Beiträge: 856 Wohnort: Wesel / Niederrhein
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Soo, ich habe mal gebastelt.
Ich habe am Eingang den Pullup aktiviert, die PD angeschlossen und den Port getriggert.
Wenn ich nun die Beinchen zusammenhalte, löst der Trigger aus. Wenn mal stark die Sonne draufscheint, löst der Trigger aus. Wenn ich die PD an die LED halte, passiert nichts.
Scheint als wäre der Stromfluss zu niedrig - das Signal muss verstärkt werden.
Wie könnte ich das umsetzen? Vermutlich mit Transistor, paar festen Widerständen sowie einem Poti um die Empfindlichkeit einstellen - korrekt?
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BID = 919399
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Kannst du denn an der PD im Dunkelzustand die Portspannung von +3,3V messen?
Bei Belichtung muß diese Spannung unter +0,8V fallen.
P.S.:
Nominell liegen die Schwellen bei +1,4V und +0,8V.
D.h. bei 1,4V und darüber wird garantiert eine 1 erkannt, bei 0,8 oder weniger garantiert eine 0.
Dis tatsächlichen Umschaltpunkte werden dazwischenliegen.
P.P.S.:
Wenn die Empfindlichkeit wirklich nicht ausreicht, kannst du zusätzlich einen kleinen npn-Transistor verwenden.
Bau ihn direkt mit der PD zusammen und dann, wie gesagt, eine abgeschirmte Leitung zum RPi.
Kollektor an den Port und an die Kathode der Diode,
Anode der PD an Basis,
Emitter an GND.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 2 Mär 2014 16:56 ]
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BID = 919594
winnman Schreibmaschine
Beiträge: 1628 Wohnort: Salzburg
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Bist du sicher, dass dein Zähler am IR Port die Impulse bereitstellt?
Normalerweise dient diese Schnittstelle zum auslesen des Zählers (muss erst mit IR Signal ein Befehl gesendet werden um dann die entsprechenden Daten zu erhalten.
Die Impulse werden normalerweise an einer "normalen roten LED" ausgegeben.
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BID = 919644
Maik87 Schriftsteller
Beiträge: 856 Wohnort: Wesel / Niederrhein
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Mit dem Transistor läuft es wunderbar
Japp, ich bin mir sicher. Anstatt einer roten LED ist eine IR-LED verbaut, die die Impulse zur Verfügung stellt. Genau das gleiche - nur andere Wellenlänge!
Nachdem nun die Blink-LED-Geschichte läuft, wollte ich das Projekt auf die "Protokoll-LED" schwenken. 10.000 Impulse sind doch bißchen doof auf Dauer
Also habe ich meine Schaltung ein wenig modifiziert und versuche das ganze nun das SML-Protokoll über den RXD-Pin der UART-Schnittstelle abzufragen. Leider jedoch ohne Erfolg. Ich habe den Pin mit 1kO gegen 3.3V hochgelegt und versuche ihn mit der Fotodiode runterzuziehen. Den Widerstandswert habe ich irgendwo im Internet gefunden.
Wo liegt mein Fehler? Ist der Widerstand zu gering, so dass die Fotodiode samt Transistor nicht "stark genug runterzieht" oder muss ich die Logik umbauen, dass ich den RXD-Pin mit einem Pull-Down gegen Masse lege und mit der Fotodiode hochziehe? Ich vermute letzteres, weil ich sonst das Signal der IR-Diode negiere, oder?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: Maik87 am 5 Mär 2014 1:36 ]
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BID = 919666
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Wo liegt mein Fehler? Ist der Widerstand zu gering, so dass die Fotodiode samt Transistor nicht "stark genug runterzieht" oder muss ich die Logik umbauen, dass ich den RXD-Pin mit einem Pull-Down gegen Masse lege und mit der Fotodiode hochziehe? |
Beides ist möglich, ich kenne leider das Protokoll nicht.
1k ist jedenfalls ein ziemlich geringer Wert für den Pull-up.
Wenn konstant nur 1 am µC ankommt wird der Widerstand zu gering sein, sonst kommen auch Protollfehler einschliessleich falsche Polarität in Frage.
Wie lang ist die Leitung, wie hoch ist die Übertragungsgeschwindigkeit?
P.S.:
Für die Pull-up und Pull-Down Widerstände im RPi kannst du mit 56 kOhm rechnen.
P.P.S.:
Zitat :
| oder muss ich die Logik umbauen, dass ich den RXD-Pin mit einem Pull-Down gegen Masse lege und mit der Fotodiode hochziehe? |
Das wird nicht nötig sein. So etwas erledigt man in Software.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 5 Mär 2014 13:11 ]
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