Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Farberkennung mit Fototransistor (oder doch nicht?)


von Dani H. (Gast)


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Hallo zusammen,

Ich will bei einem LED erkennen können, ob es rot oder grün leuchtet. Es 
befindet sich in einem Gerät auf dem PCB und wird mit einem Lichtleiter 
optisch nach aussen geführt.

Ich bin nun verschiedene Varianten am überprüfen. Auf der einen Seite 
gibt es songenante RGB Light to Voltage Sensoren. Da scheint der Fall 
klar.
Aber ich möchte auch alternativen ausprobieren, wie zum Beispiel mit 
einem Fototransistor.

Jetzt zu meiner Frage:
Ich hatte die Idee zwei Transistoren zu nehmen und je einen auf grün und 
rot auszurichten. Könnte man dafür ganz einfach eine Folie als Filter 
vor die Transistoren befestigen? Oder müsste es schon mit irgend einem 
Bandpass gemacht werden? Oder aber gibt es Fototransistoren die nur auf 
eine ganz bestimme Farbe anspringen?

Ich weiss, jetzt wird sicher die Antwort kommen, ich soll doch Google 
fragen. Das mache ich auch, aber man findet nicht immer was man sucht... 
;)

Gruss Dani

von randomComment (Gast)


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Hi!

Ich habe zwar keine wirklich Ahnung, aber ich weiß, dass 
Fototransistoren einen Peak im Spektrum haben, bei dem sie "optimal" 
schalten.
Vielleicht kannst du das irgendwie ausnutzen?

von Mainboard (Gast)


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Dani H. schrieb:
> aber man findet nicht immer was man sucht...

Mit den richtigen Suchbegriffen findet man fast immer alles!

von Georg G. (df2au)


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Dani H. schrieb:
> Könnte man dafür ganz einfach eine Folie als Filter
> vor die Transistoren befestigen?
Das ist die einfachste Lösung. Du wirst eventuell etwas mit den Folien 
experimentieren müssen, weil LEDs nur Licht einer Wellenlänge abgeben 
und die Folien eher "breitbandig" wirken. Die teuerste Lösung wären 
Kodak Wratten Filter (wenn man die noch bekommt). Aber das sind auch nur 
Folien.

> Oder müsste es schon mit irgend einem
> Bandpass gemacht werden?
Ein optischer Bandpass ist schwierig herzustellen und teuer.

> Oder aber gibt es Fototransistoren die nur auf
> eine ganz bestimme Farbe anspringen?
Davon habe ich noch nie gehört. Natürlich decken sie nicht das ganze 
Spektrum gleichmässig ab, aber selektiv rot oder grün kann ich mir nicht 
vorstellen.

von Dani H. (Gast)


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Georg G. schrieb:
> Dani H. schrieb:
>> Könnte man dafür ganz einfach eine Folie als Filter
>> vor die Transistoren befestigen?
> Das ist die einfachste Lösung. Du wirst eventuell etwas mit den Folien
> experimentieren müssen, weil LEDs nur Licht einer Wellenlänge abgeben
> und die Folien eher "breitbandig" wirken. Die teuerste Lösung wären
> Kodak Wratten Filter (wenn man die noch bekommt). Aber das sind auch nur
> Folien.

Ich habe da an Farbfiltern aus dem Beleuchtungsegment gedacht. Sind 
diese Folien nicht recht genau für eine gewisse Farbe hergestellt?

Georg G. schrieb:
> Dani H. schrieb:
>> Oder müsste es schon mit irgend einem
>> Bandpass gemacht werden?
> Ein optischer Bandpass ist schwierig herzustellen und teuer.

Also ich habe da jetzt eher an einen Bandpass mit OP oder so gedacht, 
der dann nur für die Frequenz der jeweiligen Wellenlänge "schalten" 
würde...

von Mike (Gast)


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Dani H. schrieb:
> Also ich habe da jetzt eher an einen Bandpass mit OP oder so gedacht,
> der dann nur für die Frequenz der jeweiligen Wellenlänge "schalten"
> würde...

An welche Wellenlänge bzw. Frequenz hast du denn dabei gedacht?
Bei Rot und Grün geht es um Frequenzen von 480 bzw. 570 THz.

von Dani H. (Gast)


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Mike schrieb:
> An welche Wellenlänge bzw. Frequenz hast du denn dabei gedacht?
> Bei Rot und Grün geht es um Frequenzen von 480 bzw. 570 THz.

Bei meiner LED wären das grün 570nm und super-rot 633nm. Ja, ich weiss 
dass es sehr hohe Frequenzen werden. Darum die Frage, ob so was machbar 
ist...

von Bastler (Gast)


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Hallo,

sportlich ;-)

" Im elektromagnetischen Spektrum umfasst der Bereich des Lichts 
Wellenlängen von etwa 380 nm bis 780 nm. Dies entspricht Frequenzen von 
etwa 789 THz bis 384 THz."

Das wird wohl nicht mehr mit einen TL0xx funktionieren - wende dich da 
besser direkt an die Forschungsabteilung des Herstellers - auch das 
Platinendesign wird "etwas" mehr Aufmerksamkeit beanspruchen ;-)

mfg

  Bastler

von Dani H. (Gast)


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Bastler schrieb:
> ...
> sportlich ;-)
> ...
>
> ...
> wende dich da besser direkt an die Forschungsabteilung des Herstellers
> ...

Da bin ich wohl mit meiner Idee auf dem Holzweg. :D

Aber das mit der Farbfolie sollte doch eigentlich gehen. Oder ist das 
wirklich zu ungenau?

von Mike (Gast)


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Dani H. schrieb:
> Bei meiner LED wären das grün 570nm

Und bei der Wellenlänge bist du sicher, dass die nicht gelb leuchtet?

von Dani H. (Gast)


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Mike schrieb:
> Und bei der Wellenlänge bist du sicher, dass die nicht gelb leuchtet?

Also es sieht sehr nach grün aus, wenn sie leuchtet :D
Habe mal das Datenblatt der LED angeheftet...

von Tom69 (Gast)


Angehängte Dateien:

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Mein Vorschlag:
Licht über Lichtleiter auf je eine dieser Fotodioden, mit roter und 
grüner Folie dazwischen, leiten. Die zwei Pegel mit nachgeschaltetem 
Schitt-Trigger auswerten.

von Dani H. (Gast)


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Ich habe mir einfach überlegt, dass die meine Farben ja nicht 
unmittelbar nebeindeinander liegen. Und dann mit Folien (oder was 
ähnliches) in den jeweiligen Farben nur noch die gewünschte Farbe 
durchkommt...

von Dani H. (Gast)


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Tom69 schrieb:
> Mein Vorschlag:
> Licht über Lichtleiter auf je eine dieser Fotodioden, mit roter und
> grüner Folie dazwischen, leiten. Die zwei Pegel mit nachgeschaltetem
> Schitt-Trigger auswerten.

Genau etwas in diese Richtung habe ich gedacht. Hast du aus einem 
bestimmten Grund die Fotodiode gewählt?

von Tom69 (Gast)


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Vergleiche die spektrale Empfindlichkeit mit anderen Fotodioden, diese 
ist für rot / grün etwa gleich empfindlich.

von Dani H. (Gast)


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Ich wollte eher fragen, warum du eine Fotodiode statt einem 
Fototransistor genommen hast.

von Harald W. (wilhelms)


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Dani H. schrieb:

> Ich will bei einem LED erkennen können, ob es rot oder grün leuchtet.

Es handelt sich also um eine Duo-LED. Kannst Du da nicht einfach
den Strom in der Zuleitung messen?

> Aber ich möchte auch alternativen ausprobieren, wie zum Beispiel mit
> einem Fototransistor.
> Könnte man dafür ganz einfach eine Folie als Filter
> vor die Transistoren befestigen?

Im Prinzip ja. Solche  Folien sind aber nicht sehr selektiv.
Alternativ könntest Du auch LEDs als Fototransistor nehmen.
Die sprechen bevorzugt auf die eigene Farbe an, sind aber
wesentlich weniger empfindlich als mormale Fototransistoren.
Auf gut Deutsch: Du wirst um eigene Versuche nicht drumherum
kommen.
Gruss
Harald

von Harald W. (wilhelms)


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randomComment schrieb:

> Ich habe zwar keine wirklich Ahnung, aber ich weiß, dass
> Fototransistoren einen Peak im Spektrum haben, bei dem sie "optimal"
> schalten.

Stimmt. Und dieser Peak liegt für Si-Transistoren im Infrarot. :-(

von Dani H. (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Dani H. schrieb:
>
>> Ich will bei einem LED erkennen können, ob es rot oder grün leuchtet.
>
> Es handelt sich also um eine Duo-LED. Kannst Du da nicht einfach
> den Strom in der Zuleitung messen?

Das Ziel wäre schlussendlich, dass ich ein Messgerät habe, welches ich 
auf aussen auf einen der Antriebe befestigen kann. Also sollte es 
optisch funktionieren.

von Tom69 (Gast)


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Ich hatte mehr auf den spektralen Bereich geachtet und da ist mir die 
diese Fotodiode als erstes aufgefallen.

zudem siehe
Beitrag "Fototransistor vs. Fotodiode"

von Mike (Gast)


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Georg G. schrieb:
> Die teuerste Lösung wären
> Kodak Wratten Filter (wenn man die noch bekommt). Aber das sind auch nur
> Folien.

Und es gibt auch noch die Farbglasfilter von Schott, von denen das RG610 
gut geeignet wäre, um einen großen Kontrast zwischen einer 570 nm und 
einer 633 nm LED zu erzeugen.
http://www.schott.com/advanced_optics/english/download/schott_longpass_rg610_2008_e.pdf

von Dani H. (Gast)


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Ich nehme mal an, dass diese Glasfilter ihren Preis haben.... Ich werde 
mich mal auf die Varianten Fototransistor/Farbfolie oder RGB Light to 
Voltage beschränken... :)

Ich danke euch allen für die Hilfe. Mal schauen ob ich auf einen grünen 
Zweig kommen :)

von Klaus P (Gast)


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Wenn es mit der Folie nicht funktioniert, versuche es mit einem Prisma.

von Michael_ (Gast)


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Na klar geht das mit Filterfolien.
Nimm welche aus dem Fotobereich.
ebay 231140732806
oder
http://www.allesfoto.de/default.asp?UIDASP=201403181048454063078714737206&ARTNR=423701&UG=filterfolien&Anzahl=2&Anf=1&Ende=10&SON=5&UE=0,0,0&MENPRO=&ES=0
Relativ einfach geht das mit Fotowiderständen und einem 
Schwellwertschalter.

von Harald W. (wilhelms)


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Dani H. schrieb:

> Mal schauen ob ich auf einen grünen Zweig kommen :)

...und auch auf den roten! :-)

von chris (Gast)


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von Konrad S. (maybee)


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Mit Farbfiltern vor LDRs oder Fototransistoren/Fotodioden geht das 
schon, aber einfacher geht es mit sowas: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/180381

von Dani H. (Gast)


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Konrad S. schrieb:
> Mit Farbfiltern vor LDRs oder Fototransistoren/Fotodioden geht das
> schon, aber einfacher geht es mit sowas:
> http://www.conrad.de/ce/de/product/180381

Das ist dann die zweite Variante die vielleicht zum Zuge kommt.

von lightninglord (Gast)


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Wieso nimmst du als Fotosensor nicht einfach LEDs? Die haben einen 
definierten Empfindlichkeitsbereich ( entspricht in etwa dem 
Ausstrahlungsspektrum ) und lassen sich wie Fotodioden auswerten. Wenn 
du einen µC zum Auswerten der Signale verwendest brauchst du noch nicht 
einmal einen OP oder Ähnliches, einfach die LED an den IO anklemmen. 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor

Dann musst du nur das Verhältnis der Sensorwerte vergleichen und schon 
weist du ob und welche LED leuchtet.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Meine Güte, warum probierst du es nicht einfach mal aus? Zwei Stückchen 
farbige Folie aus dem Bastelladen, zwei Fototransistoren aus der 
Bastelkiste und los gehts. Weder muß die Durchlässigkeit der Folien 
exakt die Farbe der LEDs treffen noch interessiert die spektrale 
Empfindlichkeit der Fototransistoren. Die Spektralkurven zweier 
Fototransistoren sollten qualitativ sehr gut übereinstimmen: Maximum im 
nahen Infrarot, dann sanfter Abfall zu kürzeren Wellenlängen. Und bei 
den Filterfolien gilt, daß sie lediglich hinreichend verschiedene 
Dämpfung für rot bzw. grün haben müssen.

Theoretisch sollte es gehen. Ob es auch praktisch funktioniert, hängt 
von vielen Dingen ab, die wir nicht kennen: Helligkeit der LEDs, 
Fremdlicht, Temperaturschwankungen u.v.m.

Wenn du wirklich nur zwei Zustände erkennen mußt (rot oder grün) und 
nicht alle 4 Kombinationen, dann wird es nochmal einfacher. Einfach eine 
Halbbrücke aus den beiden Fototransistoren machen. Denn wenn das Licht 
nur entweder rot oder grün sein kann, dann ändert sich deren 
Kollektorstrom ja gegensinnig. Gleichlicht und Temperaturschwankungen 
gleichen sich aus.

Am kritischsten dürfte die optische Ankopplung an die LED bei gleich- 
zeitigem Ausschluß von Fremdlicht sein.


XL

von Georg (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Wenn du wirklich nur zwei Zustände erkennen mußt (rot oder grün) und
> nicht alle 4 Kombinationen, dann wird es nochmal einfacher

Das müsste auch ohne Folien gehen: das Auge ist für grün sehr viel 
empfindlicher als für rot, daher liefert eine Fotodiode ohne Korrektur 
etwa gleiche Werte, eine für die Augenempfindlichkeit korrigierte 
dagegen unterschiedliche für rot und grün, das kann man leicht 
auswerten. Von einigen Typen Fotodioden gibt es sowohl unkorrigierte als 
auch korrigierte Versionen.

Gruss Georg

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Du könntest auch eine USB-Webcam nehmen und per Bildverarbeitung die 
Farbe erkennen.

Was gibt es denn sonst noch für Anforderungen? Ist das für eine 
einmalige Messung oder wird das dauerhaft benötigt? Muss die Erkennung 
besonders klein sein? Ist der Stromverbrauch wichtig (Batteriebetrieb)?

von Jonas B. (jibi)


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von Axel R. (Gast)


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Nimm das Conrad-Teil. Das funktioniert sehr gut für deine Zwecke.
KPS-5130.

Axelr.

Beitrag #6373767 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Kurt H. (dc2jn)


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Hallo, ich habe einen Fototransistor mit mit einem transparenten Lack 
aus dem Modellbau zum Glühbirnchen färben genommen.
Der ist von der Firma Humbrol Clear Colour Nummer: 0113519 für rot.
Dose hat 14ml Inhalt.
Viele Grüße, Kurt

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