Lichtschranken mit IS471

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Lichtschranken mit IS471

    










BID = 1041660

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13
 

  


Hallo Experten,

ich könnte eure Hilfe brauchen, weil ich absolut kein Experte in Elektronik bin.

Also die folgende Schaltung für eine Reflexlichtschranke habe ich vor mehrere Jahren bei einem Modellbahner im Internet kopiert. Einzeln ausgetestet funktioniert die Lichtschranke sehr zuverlässig.
Die Schaltung habe ich in der ersten Datei (LR_einzelncut) hochgeladen.




Falls man es im Bild nicht lesen kann, verbaut sind: Sensor IS471F, eine IR-LED, ein Kondensator 33nf, zwei Transistoren BC547, vor dem linken Transistor sitzt am Base-Eingang ein 2,2k Widerstand, der rechte Transistor ist am Base-Eingang mit dem linken verbunden und über einen 10k Widerstand mit +5V. Der Vorwiderstand zur Signal-LED (siehe violetter Kasten) hat 180 Ohm. Noch wichtig ist vielleicht, dass die Schaltung unter einer Modellbahn sehr verteilt aufgebaut ist, mit langen Leitungen dazwischen. Zwischen den Teilen in dem blauen, dem grünen und dem violetten Kasten sind die Leitungen 1 – 3 Meter lang. Diese Leitungslänge treten dort auf, wo in der Zeichnung die rötlichen Kringel sind.

Ich habe aber Bedarf für 7 Lichtschranken. Zunächst habe ich sie so zusammengeschaltet, dass ich alle Lichtschranken parallel hinter die Diode N4001 gelegt habe. Siehe das Bild in der zweiten Datei(LRx7V200_EineDiodecut). Dies führt dazu, dass die Schaltungen sich gegenseitig beinflussen. Die Signal-LEDs der Lichtschranken flackern. Man kann die Lichtschranken zwar auslösen, aber durch das Flackern entstehen sehr viel Störsignale.




Ich habe weitere Versuche gemacht. Im Endergebnis ohne Erfolg. Aber bei meinem geringen Wissen ist das nur ein Stochern im Nebel. Ich nehme allerdings an nach diesen Tests, dass es nicht an der Leitungslänge liegen kann. Weil Einzelschaltungen mit der Leitungslänge funktionieren.

Hat jemand von euch eine Idee was ich machen muss, um die 7 Lichtschranken zum Funktionieren zu bringen?

Das was in dem blauen Kasten zu sehen ist, wurde bereits unter der Bahn verbaut und einzeln erfolgreich getestet.

Viele Grüße,

Christof







BID = 1041664

SommerWin

Aus Forum ausgetreten

Hallo,

also ich glaube nicht dass der Fehler durch das Parallelschalten kommt,
eher davon dass sich die Lichtschranken gegenseitig beeinflussen.
Schalt doch mal nur einen Sender ein und schau was sich an den Ausgängen der anderen Module tut, bin mir fast sicher dass dann mehrere Ausgänge schalten.
Wenn das der Fall ist, könntest mal versuchen den Lichtstrahl des Senders auf einen schmalen Bereich zu reduzieren. Den Sender mit einem schwarzen Klebeband weitgehend abdecken, dann muss aber der Empfänger wesentlich genauer ausgerichtet werden.

Schöne Grüsse
Kurt

 

  








BID = 1041786

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13

HalloKurt,

ich habe jetzt noch einmal mit zwei Lichtschranken getestet. Diese sind übrigens 70 cm auseinander.

Das mit dem Sender ausschalten ist etwas so verlaufen, wie ich vermutete hatte. Dann gab es keine Störsignale bei der verbleibenden Lichtschranke und bei der mit dem ausgeschalteten Sender war absolute Funkstille. Es ist allerdings auch so dass der Sensor IS471F die IR-Led steuert indem er das Signal für die LED moduliert und dies Signal auf der Sensorfläche auch zurückerwartet, dadurch wird die Lichtschranke eigentlich sehr sicher gegen anderer Lichtquellen.

Ich habe auch einen Test gemacht, bei dem ich die Einzelschaltung auf zwei Platinen gelötet habe und die Anzeige LEDs plus Vorwiderstand mit auf die jeweilige Platine gelötet habe. Der Test war seltsamerweise erfolgreich, d.h. keine Störsignale.

Viele Grüße,

Christof

BID = 1041793

SommerWin

Aus Forum ausgetreten

Wozu iss eigentlich die Diode drin? Verpolungsschutz?
Wenn die Diode notwendig iss, dann separat für jedes Modul eine einbauen.

Auch tät ich einen 100y Elko und einen 100n Kondensator nach der Diode gegen Masse einbauen, das reduziert Störspitzen auf der Betriebspannung.

Sonst fällt mir dazu nix mehr ein, iss auch schwierig eine Ferndiagnose durchzuführen...


Schöne Grüsse
Kurt

BID = 1041879

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13

Hallo Kurt,

vielen Dank erst einmal für die Versuche zu helfen. Die Diode ist nur Verpolungsschutz. Für die Lichtschrankenschaltung hat sie keine Bedeutung.

Na ja, vielleicht hat jemand anders eine Idee.

Das so ein Problem in Ferndiagnose nicht einfach zu lösen ist, ist mir klar. Daher habe ich vorher auch schon einiges durchgetestet.

Ich hoffe nur, dass ich die Idee mit den Lichtschranken ganz über Bord schmeißen muss.

Viele Grüße,

Christof

BID = 1041907

PC Heini

Gerade angekommen


Beiträge: 11
Wohnort: Schweiz

Grüss dich Christof3

Hab mal im Netz diverse Schaltungen angesehen. Dabei ist mir aufgefallen, dass in 99% aller Schaltungen ein Vorwiderstand vor der IR Led ist.
Bei dir fehlt der aber. Ob das die Störungen verusacht?

Gruss PC Heini

BID = 1041915

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Auch tät ich einen 100y Elko und einen 100n Kondensator nach der Diode gegen Masse einbauen, das reduziert Störspitzen auf der Betriebspannung.
Nicht dorthin, sondern direkt an die IS471 gehören solche Stützkondensatoren!
Die 100nF brauchst du nicht, weil dort ja schon 33nF montiert sind.
Falls dann noch Störungen durch das Fremdlicht von anderen Lichtschranken auftreten, kannst du sie verringern, indem du mittels Vorwiderständen den Strom durch die IR-LEDs so gering wie möglich wählst oder/und Sichtblenden dazwischen anordnest. Bei der Verwendung von Blenden auch auf evtl. vorhandene Reflexionen achten.

Bei der Flackerei handelt es sich um Schwebungen der Impulsfrequenzen der einzelnen IS471.
Die senden ja alle auf der nominell gleichen Frequenz, aber aufgrund von Exemplarstreuungen gibt es doch geringe Unterschiede.
Das führt dazu, dass das Empfangssignal (Hell-Dunkel-Unterschied) einer bestimmten Lichtschranke durch die fremden Impulse periodisch verstärkt und abgeschwächt wird.
Weil die Photodioden so klein sind, erzeugen sie nur minimale Signale, die vor der Auswertung hoch verstärkt werden müssen. Dadurch ensteht leider auch eine gewisse Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen der Speisespannung, wenn diese im gleichen Takt auftreten.
Solche Spannungsschwankungen treten durch den Lastwechsel beim Schalten der IR-LEDs auf und breiten sich in der Verdrahtung aus.
Die erwähnten Stützkondensatoren, die direkt an den IS471 anzubringen sind (!), verringern die Intensität der erzeugten und der empfangenen elektrischen Störungen.

Günstig zur Vermeidung gegenseitiger Störungen ist auch eine sternförmige Führung der Verdrahtung, so dass jede Lichtschranke vom gemeinsamen Sternpunkt ausgehend ihre private Leitung erhält. Das Telefonnetz z.B. ist so aufgebaut, weil man i.d.R. ja nicht noch das Gebrabbel der Nachbarn hören möchte.
Meist führt das jedoch zu einer deutlichen Erhöhung der Leitungskosten, weshalb bei anderen Anwendungen oft darauf verzichtet wird.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 11 Aug 2018 16:45 ]

BID = 1041959

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13

Hallo zusammen,

vielen Dank für eure Hinweise.

Zu Störungen durch Fremdlicht: Ich habe einen Test mit zwei Lichtschranken durchgeführt. Den Sender und den Sensor einer Lichtschranke habe ich mit einem Stoffknäuel (5 Lagen mindestens, Baumwollstoff vom T-Shirt ) abgedeckt, ohne dass das Flackern aufgehört hat. Bei dem aktuellen Aufbau sind die Lichtschranken mit mindestens 70 cm Abstand montiert. Nach dem Test gehe ich davon aus, dass ich Störungen durch Fremdlicht ausschließen kann. Bei den ersten Tests auf einem Steckbrett habe ich auch festgestellt, dass ich die IR-LED und den Sensor nicht weiter als ca. 10 cm auseinander entfernt montieren darf.

Schwebungen der Impulsfrequenzen: Das ist glaube ich eine viel versprechende Idee. Zwei Lösungsansätze schlägt „Perl“ vor: 1) Stützkondensator 2) Sternverdrahtung
ad 1) Der Stützkondensator 33nF ist in der Ausführung SMD bereits vorhanden und ganz nahe am Sensor (5cm Leitungslänge zum Kondensator, 5cm vom Kondensator) angebracht. Würde es Sinn machen den 33nF Stützkondensator durch einen größeren z.B. 100nf zu ersetzen? Oder noch größer?
Ad 2) Sternverdrahtung: Eigentlich ganz einfach dachte ich, aber bei der Umsetzung ist wieder so eine Art Parallelschaltung rausgekommen(siehe Abbildung).




Oder? Wie muss das richtig aussehen?

Aber auch den Punkt Störspitzen würde ich ggf. umsetzen. Soll der 100y Elko (siehe C1_i in den Schaltungen in der Zeichnung), jeweils hinter der Diode angebracht werden? Allerdings ist das nötig, wenn man ein Netzteil mit Konstantstrom (Spannungsregler 7805) nutzt?

Viele Grüße,

Christof


BID = 1041970

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Soll der 100y Elko (siehe C1_i in den Schaltungen in der Zeichnung), jeweils hinter der Diode angebracht werden?
Ich schrieb doch schon, dass die Stützkondensatoren direkt an die IS471 gehören! Sowohl der Keramikkondensator als auch der Elko.
P.S.:
Zitat :
Der Stützkondensator 33nF ist in der Ausführung SMD bereits vorhanden und ganz nahe am Sensor (5cm Leitungslänge zum Kondensator,
Das ist nicht ganz nah, sondern kaum noch akzeptabel.
Der Elko darf allerdings etwas weiter weg sein.

Wenn du sicher bist, dass du die Schaltung nicht falsch anschliesst, solltest du die Angstdiode weglassen. Sie verschlechert nur die Eigenschaften des 7805.
Allerdings gehört an den Ausgang des 7805 auch ein Kondensator. Eine Kombination von 100nF || 100µF wäre nicht verkehrt.

P.P.S.:

Zitat :
Eigentlich ganz einfach dachte ich, aber bei der Umsetzung ist wieder so eine Art Parallelschaltung rausgekommen(siehe Abbildung).
Das ist in der Tat kein Stern, sondern ein Bus.

Poste mal ein Foto von solch einem Modul!
Mir scheint, dass es da Verbesserungsmöglichkeiten gibt.


Zitat :
Würde es Sinn machen den 33nF Stützkondensator durch einen größeren z.B. 100nf zu ersetzen? Oder noch größer?
Ich habe mir gerade mal das Datenblatt des IS471 angesehen.
Wie bist du eigentlich auf 33nF gekommen, waren die gerade da?
Der Hersteller zeigt dort in seinen Testschaltungen stets 330nF.
Vielleicht reichen die 33nF, aber solche Änderungen ziehen Probleme magisch an.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Aug 2018 22:19 ]

BID = 1042012

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13

Hallo Perl,


Zitat :
Ich schrieb doch schon, dass die Stützkondensatoren direkt an die IS471 gehören! Sowohl der Keramikkondensator als auch der Elko.

mir war nicht ganz klar wie ich das mit den Stützkondensatoren verstehen sollte. Deshalb habe ich jetzt, um sicher zu gehen, noch eine Zeichnung erstellt.




Und hoffe das es nun richtig ist. Auch wenn es immer noch Bus ist.

Die Diode muss ich, solange ich teste, erstmal drin lassen, weil die Testaufbauten derzeit eher fliegend sind.

Mit den 330nf aus dem Datenblatt hattest Du recht. Allerdings in der Schaltung die ich zunächst nachgebaut habe, steht tatsächlich 33nf. Ich werde mir mal 330nf besorgen und die so nah wie möglich an IR-LED und Sensor heranbringen. Ist aber nicht einfach. 100yf brauche ich auch noch. Ich habe nur ab 470yf aufwärts bei mir liegen.

Foto ist eher schwierig, da die ganze Konstruktion sehr verteilt ist. Ich müsste mehrere Bilder machen. Ich glaube nicht dass man dann noch viel versteht.


Viele Grüße,

Christof



BID = 1042015

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
n der Schaltung die ich zunächst nachgebaut habe, steht tatsächlich 33nf.
Was definitiv falsch ist.



Zitat :
werde mir mal 330nf besorgen und die so nah wie möglich an IR-LED und Sensor heranbringen. I
An den Sensor.
Die Kapazität darf auch höher sein, aber bitte nicht allein Elkos verwenden, weil die ein schlechtes Hochfrequenzverhalten haben.

Die Entfernung zur LED ist unkritisch, aber nicht die Leiterführung bzw. die Lage der Verbindungspunkte. Deshalb fragte ich ja nach einem Foto des Aufbaus.

Wenn du lediglich die Azeige-LED mit der Anordnung anzünden willst, sind die beiden npn-Transistoren überflüssig. IS471 darf auch ohne diese Hilfe bis zu 50mA schalten. Du kannst also die LED mit ihrem 180 Ohm Vorwiderstand direkt an Pin2 anschliessen.

P.S.:

Zitat :
Foto ist eher schwierig, da die ganze Konstruktion sehr verteilt ist.
Ich meinte damit ein Bild von einem dieser Module, nicht die ganze Anlage. Die paar Bauteile werden ja wohl nicht im ganzen Zimmer verteilt sein.
Hauptsache man erkennt die Verdrahtung und Verbindungspunkte der Bauteile.





[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 13 Aug 2018 22:36 ]

BID = 1042203

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13

Hallo zusammen und insbesondere Perl,

ich habe mal von dem Teil der in den Zeichnungen blau umrahmt ist, siehe erste Bild in diesem Thread, ein Foto gemacht. So sieht das aus.




Unter dem Schrumpfschlauch an der gelben dünnen Litze sitzt der bisherige 33nF der nun durch einen 330nF ersetzt und noch näher an den Sensorbaustein gebracht wird. Ich gehe mal davon aus, dass es keinen Unterschied macht ob man einen bedrahteten Kondensator nimmt oder eine SMD-Variante. Oder?

Inzwischen habe ich auch die benötigen Bauteile für die Änderungen und diese probeweise schon mal angelötet. Hier nun einen 330nF direkt an die Drähte des IS471 und mit etwas mehr Abstand den 100yF Elko. Bevor die nächste Lichtschranke so aufbaue und einen Test mache, ist das so ok? Die beiden folgenden Bilder zeigen die gleiche Schaltung von zwei verschiedenen Sichten.





Zweite Sicht - sozusagen gespiegelt:




Die blauen Schrumpfschläuche sind noch nicht geschrumpft.

Ich freue mich auf eure Kommentare.

PS.: Die Transistoren könnte ich inzwischen weglassen. Ursprünglich sollten Relais geschaltet werden. Aber bis auf weiteres soll es nur eine LED-Anzeige geben.


Einen schönen Sonntag,
Christof

BID = 1042267

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Bevor die nächste Lichtschranke so aufbaue und einen Test mache, ist das so ok?

Wesentlich besser. Warum aber hast du den Elko mit Verlängerungsdrähten versehen?
Ich schrieb, dass der Elko etwas weiter entfernt sein darf, nicht, dass er das muss.
Generell sind kurze Verbindungen günstiger.
Nicht, weil man dabei Draht spart, sondern vor allem, weil das die schädliche Induktivität und den Widerstand reduziert, die jedem cm Draht innewohnen.

Falsch ist hier allerdings die + Versorgung der LED am Elko anzubringen. Auch hierfür wäre der keramische 330nF Kondensator der richtigere Anschlußpunkt.

Zitat :
Ich gehe mal davon aus, dass es keinen Unterschied macht ob man einen bedrahteten Kondensator nimmt oder eine SMD-Variante. Oder?
Doch, der Unterschied ist erheblich.
Prinzipiell ist die SMD-Vaiante elektrisch günstiger, eben weil sie keine Drähte hat, aber für diese Art von Aufbau sind SMD-Teile wenig geignet, weil die angelöteten Drähte leicht abbrechen und dabei die Metallisierung des Bauteils mitreissen.
Hinzu kommt, dass deine ungünstige Art des Aufbaus mit Schrumpfschlauch eine Fehlersuche unnütz erschwert und keine wirklich kurzen Verbindungen ermöglicht.
Ausserdem können solche herumbaumelnden Verbindungen ihre Eigenschaften unkontrolliert verändern, was schnell dazu führt, dass eine Schaltung mal funktioiert und beim nächsten Mal nicht.

Waum nimmst du nicht, wie es für solche Musteraufbauten üblich ist Rasterplatinen mit einem 1/10" Lochraster und Lötringen?

BID = 1042295

Christof3

Gerade angekommen


Beiträge: 13

Hallo Perl,

ok, denke ich habe das verstanden. Gut, dass ich noch nicht geschrumpft habe.
Ich werde dann, wie im Bild, den + Draht der IR-LED bei 1 lösen und bei 2 anlöten(siehe gelbe Markierungen und Pfeile). So werde ich es mal ausprobieren.





Der fliegende Aufbau und die Drähte zum ELKO sind leider den Montagemöglichkeiten geschuldet. Noch ist mir keine bessere Lösung eingefallen.

Viele Grüße und Danke

Christof

BID = 1042313

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich werde dann, wie im Bild, den + Draht der IR-LED bei 1 lösen und bei 2 anlöten
Korrekt.


Zitat :
Der fliegende Aufbau und die Drähte zum ELKO sind leider den Montagemöglichkeiten geschuldet. Noch ist mir keine bessere Lösung eingefallen.
Wie wäre es mit so etwas:
https://www.conrad.de/de/wr-rademac......html
Diese Platine hat ein Punktraster. An jeder Bohrung ist also ein Lötring vorhanden.

Für einfache Schaltungen bevorzugen manche Bastler solche Streifenraster, bei denen man die Kupferbahnen mit einem scharfen Werkzeug unterbrechen kann:
https://www.conrad.de/de/wr-rademac......html
Die nötigen Drahtbrücken (meist aus blankem Draht) zur Vervollständigung der Schaltung ordnet man dann auf der Bauteileseite an.

Schliesslich gibt es solche Platinen auch noch ganz ohne Kupfer.

https://www.conrad.de/de/Search.htm.....14742

Andere Verkäüfer haben derartige Rasterplatinen ebenfalls im Programm, vermutlich sogar peisgünstiger.

Das Raster von 2,54mm ist gegenüber evtl. lieferbarem 2,50mm Raster zu bevorzugen, weil die Kontakte vieler Bauteile, ICs und Steckerleisten in diesem 1/10-Zoll Raster angeordnet sind.
Das metrische Raster ist hingegen eher selten anzutreffen.





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