Hallo, ich habe hier eine bestimmte Reflexlichtschranke (HOA1405), mit der ich möglichst präzise die Flanken einer rotierenden Marke messen will. Der Empfänger ist ein NPN-Fototransistor ohne Basis. (Ich weiß, Fotodioden sind schneller, aber ist halt so.) Wie schließe ich den Fototransistor an, so daß er möglichst schnell ist? In der "Standardschaltung" ist der Fototransistor mit dem Emitter an Masse und quasi der untere Widerstand eines Spannungsteilers, der obere ist ein echter Widerstand mit z.B. 10kOhm nach +5V: http://www.create.ucsb.edu/~dano/594O/phototransistor.gif Ich habe verstanden, daß der Transistor umso schneller ist, je kleiner dieser Widerstand ist. Hat aber vermutlich seine Grenzen, denn der Stromfluß bei "hell" darf nicht zu groß werden und sollte den Transistor vermutlich besser nicht in die Sättigung treiben? Sollte ich dann vielleicht statt dem Widerstand eine Konstantstromquelle nehmen? Ich dachte an diesen "Trick" mit FET und Widerstand: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0207011.htm Oder wie macht man so was üblicherweise? Danke, Jörg
um welchen frequenzbereich geht es ? emitter negativ vorladen und das ganze dann an einen transimpedanzwandler dran..
Negativ vorladen, transimpedanzwandler, das verstehe ich so noch nicht, muß mal googeln... Der Timer, mit dem ich das messe, hat eine Auflösung von 2,5 MHz. Davon möchte ich natürlich möglichst wenig verschenken. ;-) Das Datenblatt vom HOA gibt bei Vcc=5V und R=1kOhm eine rise/falltime von 15 us an. Wenn nicht allzuviel Noise/Jitter dazukommt könnte das für sub-us Auflösung reichen. Es gibt noch ein Diagramm "non-saturated switching time vs. load resistance", da geht es runter bis 10 Ohm und 2 us. Mit 10 Ohm sollte man den Fototransistor aber wohl besser nicht zuviel Licht aussetzen, sonst erst Sättigung und dann Zerstörung. Daher die Idee mit der Konstantstromquelle. Die Signalaufbereitung incl. Schmitt-Trigger soll auf ein kleines Platinchen am Sensor, um Störungen zu vermeiden. Die Schaltung soll möglichst einfach werden, damit sie auch klein ist. Jörg
Damit der Fototransistor schnell ist, sollte die Spannung nicht zu klein sein (d.h. ab etwa 5 V). Außerdem sollte sich die Spannung nicht viel ändern - deshalb der Vorschlag mit dem Transimpedanzverstärker. Die Idee mit der Konstantstromquelle geht also genau in die falsche Richtung. In der einfachsten Form ein Transistor in Basisschaltung (Emitter als Eingang), oder wohl besser ein Operationsverstärker als Transimpedanzverstärker.
@ ulrich (Gast) >In der einfachsten Form ein Transistor in Basisschaltung (Emitter als >Eingang), oder wohl besser ein Operationsverstärker als >Transimpedanzverstärker. Ja, aber auch damit wird man kaum einen Phototransistor mit 15 µs Anstiegszeit auf ~400ns trimmen, was ja dem Messtakt von 2,5 MHz entstpricht. Dafür braucht man schlicht einen anderen Phototransistor oder gleich eine Photodiode. Siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor. MFg Falk
Mit dem Transimpedanzverstärker wird man in die Nähe der 2 µs Schaltzeit kommen, die man sonst mit einem 10 Ohm Widerstand kriegen würde, mehr nicht, aber immerhin. Die 2,5 MHz beim Timer würde ich eher als Takt des Timers sehen, was 400 ns Auflösung für die Zeit sehen. Bei wenig Störungen durch Fremdlicht usw. wären die 400 ns als Auflösung drin, nicht als Pulslänge, Abstand oder gar Periode.
Ja, die 400 ns sind die Zeitauflösung meines Capture-Inputs. Die Frequenz des Meßsignals ist viel niedriger. Um die Auflösung nicht mehr als nötig zu verschlechtern sollte die Flanke des Meßsignals möglichst steil sein. Aus Sicht der 2,5 MHz ist das sonst bildlich gesprochen nur ein flacher Hügel, wann der Schmitt-Trigger schaltet wird dann mehr von überlagertem Rauschen bestimmt als vom Meßsignal selbst. Ich habe nach Transimpedanz-Verstärker gegoogelt und wurde (natürlich) bei Wikipedia fündig: http://de.wikipedia.org/wiki/Transimpedanzverst%C3%A4rker Ah so, das ist ein I/U Wandler. Aber mir ist nicht klar, wie ich den Fototransistor da anschließen soll? Der ist ja erstmal keine Stromquelle. Ich habe derweil einen Steckbrettaufbau gemacht: Die Lichtschranke hat einen festen Reflektor bekommen, als Simulation für "hell". Statt des echten Meßsignals pulse ich die Sende-LED mit einem 32kHz Oszillator, der sich in der Kiste fand. Der macht ein sehr steilflankiges Signal, die LED wird ja auch schnell genug sein. Aus Sicht des Fototransistors sollte das also genauso aussehen, als ob da eine Marke mit 32kHz rotiert. Empfängerseitig habe ich erstmal die Standardschaltung mit dem Widerstand nach Plus und mir mit dem Oszi das Signal dazwischen angesehen. Oh Graus, da kommen nur Dreiecke raus. Der Widerstand ist ziemlich egal. Die Amplitude ist ca. 5 mal geringer als im statischen hell/dunkel Fall. Der Fototransistor schafft also schon bei 32kHz den Anstieg nicht. Wie kommt Honeywell bloß auf den Wert im Datenblatt? Jörg
@ Jörg H. (idc-dragon) >Ah so, das ist ein I/U Wandler. Aber mir ist nicht klar, wie ich den >Fototransistor da anschließen soll? "Ganz normal". Kollektor geht an den OPV, der Emitter an eine negative Betriebsspannung. Damit wird er zur Stromquelle. >Widerstand nach Plus und mir mit dem Oszi das Signal dazwischen >angesehen. Oh Graus, da kommen nur Dreiecke raus. Was für ein Taskkopf? Da muss man einen 10:1 nehmen, wegen der Eigangskapazität. 1:1 verschlechtert deine Anstiegszeit immens! >ziemlich egal. Die Amplitude ist ca. 5 mal geringer als im statischen >hell/dunkel Fall. Was bedeutet, dass du die Grenzfrequenz deutlich überschritten hast. >Anstieg nicht. Wie kommt Honeywell bloß auf den Wert im Datenblatt? Richtig gemessen. MFG Falk
Auch die Marke, die sich mechanisch bewegt und dann in den endlich breiten Strahl kommt gibt schon einen langsamen Anstieg. Überschlagsmäßig bekommt man aus 0,1 mm Breite des empfindlichen Bereichs und einer Geschwindigkeit von 10 m/s auch schon eine Anstiegszeit von 10 µs. Je nach Detektor und Anwendung kann das auch deutlich mehr werden. Der Detektor und Verstärker müssen nur schneller sein, um die von der Mechanik/optik gegebene Anstiegszeit nicht wesentlich zu vergrößern.
Angehängte Dateien:
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sensor_input.png
1,4 KB
Ich lese selbst gern "vollständige" Threads mit Auflösung, daher schreibe ich nun wie ich es denn schlußendlich gemacht habe: Es wurde so ein Transimpedanverstärker (Dank an Ulrich und Falk). Die resultierenden Anstriegs-/Abfallzeiten übertreffen sogar nun die Werte des Datenblatts deutlich! Ich komme auf ca. 6 us. Allerdings habe ich das mit der Stromquelle anders gemacht, weil ich keine negative Betriebsspannung einführen mochte. Der Fototransistor hängt mit seinem oberen Punkt (Kollektor) an der Betriebsspannung Ub, den unteren Punkt (Emitter) regelt der OP auf halbe Betriebsspannung. Dabei kann er selbst Ausschläge von Null bis Ub/2 machen. Ich verschenke die halbe Ausgangsdynamik und betreibe den Fototransistor nur mit halber Spannung, aber komme mit einfacher Versorgung aus. Der Gegenkopplungswiderstand wird für möglichst großen Hub am Ausgang möglichst groß gewählt, aber klein genug das am Emitter noch keine Spannungsänderung stattfindet, nur Ub/2 Gleichspannung anliegt, der Regler also noch voll wirksam ist. Nicht mehr im Bild ist ein Schmitt-Trigger, der das endgültige Ausgangssignal formt. Jörg
Jörg H. schrieb: > "vollständige" Threads mit Auflösung, Welchen OP hast du hier für IC1 verwendet? Gruß Anja
Anja schrieb: > Welchen OP hast du hier für IC1 verwendet? Darüber ist das letzte WOrt noch nicht gesprochen. Ich habe verschiedene Reichelt-Typen ausprobiert, die eine Suche nach "op-amp speed" ausgespuckt hat, OPA2350, AD712, OPA2132, TS272. War interessant, wie unterschiedlich die sich die doch verhalten. Meine momentane Wahl ist der OPA2350, aber der ist recht teuer. Ich finde meine Aufzeichnungen nicht, meine aber mich zu erinnern daß der billige TS272 auch nicht soo schlecht war. Jörg
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