Ich möchte ein digitales Signal über ca 1-2 cm optisch übertragen, ich habe dazu eine IR-LED LD271 https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Osram%20PDFs/LD_271L,H,LH.pdf und eine IR-Photodiode SFH203FA https://media.osram.info/media/resource/hires/osram-dam-2495942/SFH%20203%20FA.pdf genommen, letztere weil sie praktisch nur im IR-Bereich empfindlich ist, um Störungen durch sichtbares Licht zu vermeiden. Leider wird das Signal ziemlich verfälscht, sodass es auf der Empfangsseite nicht auswertbar ist. Es ist übrigens egal, ob ich die Verbindung mit einem undurchsichtigen Röhrchen abschirme oder nicht. Wie kann ich die übertragung verbessern, ein herkömmlicher Optokoppler kommt übrigens nicht infrage, weil die Verbindung an dieser Stelle trennbar sein muss.
Angehängte Dateien:
-
vorher.jpg
96 KB -
nachher.jpg
90 KB
Q127 schrieb: > Leider wird das Signal ziemlich verfälscht Ja, sieht grausam aus. Zeig' die verwendete Schaltung!
Die Lösung bei Infrarot Fernbedienungen siebt so aus, dass die Daten in moduliert Form verschickt werden. Das Trägersignal hat meist eine Frequenz von 38kHz. Zur Demodulation gibt es schon integrierte Lösungen. Siebe Beilage. Für eine schnellere Datenübertravung muss eine entsprechend höhere Trägerfrequenz verwendet werden. Die Modulation bietet den Vorteil Tageslicht und andere Störungen heraus zu filtern.
Angehängte Dateien:
-
schaltung.png
21 KB
c-hater schrieb: > Ja, sieht grausam aus. Zeig' die verwendete Schaltung! siehe Anlage Gerald K. schrieb: > Die Lösung bei Infrarot Fernbedienungen siebt so aus, Kommt aus Geschwindigkeitsgründen nicht in Frage. Die Daten sind RS232 (hier noch 9600 Bd, später schneller), da sind die TSOP zu langsam.
Photodiode im Leerlauf. Die Sperrschichtkapazität wird nur langsam entladen. Also Lastwiderstand parallel schalten oder gleich Transimpedanzverstärker nutzen.
Q127 schrieb: > c-hater schrieb: >> Ja, sieht grausam aus. Zeig' die verwendete Schaltung! > > siehe Anlage Deine Skizze ist unvollständig, das kann so nicht gehen. Außerdem ist eine Photodiode bei 1-2cm Entfernung nicht die optimale Wahl. Nimm einen Phototransistor, dann braucht man auch keinen Verstärker, nur den passenden Arbeitswiderstand. https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor > Gerald K. schrieb: >> Die Lösung bei Infrarot Fernbedienungen siebt so aus, > > Kommt aus Geschwindigkeitsgründen nicht in Frage. Die Daten sind RS232 > (hier noch 9600 Bd, später schneller), da sind die TSOP zu langsam. Wis schnell soll es denn werden? Klar kann man mit der richtigen Schaltung auch Dutzenden Mbit/s übertragen, aber als Anfänger sollte man erst mal klein anfangen. Nimm einen Phototransistor, 2-10k Arbeitswiderstand und probiere. Damit kann man direkt auf dein Mikrocontrollereingang gehen. Wenn man die Sendediode passend verschaltet, fällt auch die Invertierung des Signals raus.
Wenn der Arbeitspunkt der Empfangsdiode mal richtig eingestellt ist z.B. mit Widerständen, dann kann das schon klappen. Die jetzige Schaltung ist ziemlich daneben, wie schon geschrieben wurde. Die Diode hängt ziemlich nin der Luft und kann sich schlecht entladen, daher die schusseligen Flanken. Da stimmt nix. Das invertieren kannst Du auch per Software im Controller machen, auf 2-3cm brauchst Du bei korrekter Schaltung das Signal nicht erst über einen Op zu verstärken.
MaWin schrieb: > Sendediode verkehrt rum drinn! Ich glaube der TO hat sie hier nur falsch eingezeichnet. Würde sonst überhaupt zu einem Signal kommen? Um hohe Frequenzen empfangen zu können müssen Lastwiderstände sehr klein sein. Ich würde die Leuchtdiode mit einem Rechteckgenerator ansteuern und am Fototransistor oder an der Fotodiode mit verschiedenen Lastwiderständen experimentieren. Der Eingangswiderstand des Oszilloskops ist viel zu hoch! Die Frequenz des Rechteckgenerator kann auf die Übertrangungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Es kann auch mit einem Pseudozufallszahlengenerator eingespeist werden und das Ausgangssignal am Fototransistor oder an der Fotodiode als Augendiagramm bewertet werden. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Augendiagramm
Falk B. schrieb: > Nimm einen Phototransistor, dann braucht man auch keinen Verstärker, nur > den passenden Arbeitswiderstand. Dieser wird so niederohmig sein, dass ein Verstärker notwendig sein wird um Logikpegel überhaupt zu erreichen. Einen Modulation hätte den Vorteil, dass diese Verstärkung geichstromfrei sein kann und nachgeregelt werden könnte. Das ist speziell bei verschieden Entfernungen und Winkel notwendig.
Gerald K. schrieb: > Das ist speziell bei verschieden Entfernungen und Winkel notwendig. Gelesen? Q127 schrieb: > ca 1-2 cm Bei hält sich die Variabilität von Entfernungen und Winkel in engen Grenzen
Wolfgang schrieb: > Gelesen? Q127 schrieb: > Wie kann ich die übertragung verbessern, ein herkömmlicher Optokoppler > kommt übrigens nicht infrage, weil die Verbindung an dieser Stelle > trennbar sein muss. Ich habe für meinen Eigenbau meiner Fernbedienung einige Zeit herum experimentiert. 10cm können ausreichen, das die Mudulation verloren geht und nur mehr das Hüllkurvensignal sichtbar ist. Auch der Winkel Komponenten auf der optischen Achse spielt ein Rolle.
Angehängte Dateien:
-
10k.jpg
87 KB
MaWin schrieb: > Sendediode verkehrt rum drinn! Sendediode verkehrt rum gezeichnet ... :( Ich habe mal div. Widerstände parallel zur Empfansdiode gezeichnet, mit 10k sieht das einigermassen aus, siehe Anlage. Nächste Frage: gibt es so etwas ggf. fix und fertig, IR-Empfänger (IR >800 nm), OPAMP und Logik-Ausgang in einem Chip (ggf. open Collector), das würde mir die Arbeit sehr erleichtern. Ich habe bisher immer nur die TSOPs ,mit 38kHz und 56kHz für Fernbedienungen gefunden, die nützen mir ja nichts.
Q127 schrieb: > Nächste Frage: gibt es so etwas ggf. fix und fertig, IRDA, war doch genau mal dafür gemacht! https://de.wikipedia.org/wiki/Infrared_Data_Association https://www.ebay.de/itm/LiteOn-HSDL-3602-007-IrDA-Infrared-Transceiver/372801395656 https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/6/631.html
:
Bearbeitet durch User
> gibt es so etwas ggf. fix und fertig
Nennt sich IRDA-Transceiver.
Fuer optimale Funktion sollte der Sender und der Empfaenger
wie der Name schon vermuten laesst, IRDA unterstuetzen.
Beitrag #6395444 wurde vom Autor gelöscht.
Witzbold schrieb: > Nennt sich IRDA-Transceiver. Das ist aber ein anderes Protokoll als aus dem µC herauskommt, das kann ich nicht ändern. Ich bräuchte etwas, was HO ausgibt, wenn IR-Licht >800nm mit einer bestimmten Lichtstärke vorhanden ist und was LO ausgibt, wenn die IR-Lichtstärke unter einer bestimmten Schwelle liegt, meinetwegen auch invertiert. Ich habe mir mal die TEMT10x0 angesehen https://www.mouser.de/datasheet/2/427/temt1000-1766922.pdf, der SFH300FA https://media.osram.info/media/resource/hires/osram-dam-2495947/SFH%20300%20FA.pdf sieht auch gut aus, wäre das was für mich?
Q127 schrieb: > ich nicht ändern. Ich bräuchte etwas, was HO ausgibt, wenn IR-Licht Muss natürlich HI heissen ...
Q127 schrieb: > wäre das was für mich? TEMT10x0 Turn-on time VS = 5 V, IC = 5 mA, RL = 100 : ton 2.0 μs Turn-off time VS = 5 V, IC = 5 mA, RL = 100 : toff 2.3 μs Cut-off frequency VS = 5 V, IC = 5 mA, RL = 100 : fc 180 kHz SFH 300 FA Rise and fall time VCCI = 5 V, IC = 1 mA, RL = 1 kΩ : tr, tf 10 µs (typ) Man kann die beiden Phototransistoren schwer vergleichen weil die Ströme unterschiedlich sind., aber ein Verhältnis des Stroms von 1 : 5 ergibt ebenfalls einen Verhältnis von 1 : 5 für Anstiegs und Abfallzeiten. FOTODIODEN ============= BPW 21 Rise and fall time VR = 5 V, RL = 1 kΩ, λ = 550 nm : tr, tf 1.5 µs BPW 34 Rise and fall time VR = 5 V, RL = 50 Ω, λ = 850 nm, IP = 800 µs : tr, tf 0.02 µs Welche Geschwindigkeit wird tatsächlich benötigt?
:
Bearbeitet durch User
Gerald K. schrieb: > Welche Geschwindigkeit wird tatsächlich benötigt? bis zu 1152000 Bd, ist aber noch sooo wichtig, ggf. komme ich auch mit weniger klar. Ich werde mir mal mit einem µC einen Rechteck-Generator programmieren und ein paar Photo-Transistoren besorgen, ich vermute mal, dass ich da mit dem geringsten Aufwand weiterkomme. Danke an alle.
Es gab mal ein fertiges Produkt von Sharp namens "CE-IR2" als dummer Konverter eines RS232-Signals auf 455kHz-IR-Basis mit einer ~1m Reichweite bei 9.6kBaud, tatsaechlich bis zu 38.4kBaud halbduplex. Der Konverter war dann auch mit der Apple Newton IR-Kommunikation auf der physikalischen Schicht (im Sinne der OSI-Layer) kompatibel.
Hallo Q127, Datenübertragung in dem Geschwindigkeitsbereich und bei dem Abstand ist sehr einfach, wenn Du ein paar Regeln beachtest .... Emitter: - kannst Du direkt mit Vorwiderstand am µC anschliessen und bis maximalen Strom am µC Pin betreiben. Benötigst Du mehr Sendeleistung, dann schalte einige Pins parallel, oder besser Du setzt einen Schalttransistor zwischen µC Pin und IRED - Wellenlänge entweder um 850nm oder 940nm - egal, aber passend zur Empfangscharakteristik des Empfängers - Du hast mehr Intensität auf der optischen Achse, wenn Du einen Emitter mit schmalerer Winkel Halbwertsbreite verwendest. Aber je kleiner der Winkel, desto stabiler muss der Aufbau sein, sonst strahlst Du leicht am Empfänger vorbei. Empfänger - ob Photodiode oder Phototransistor ist bei der gewünschten Geschwindigkeit fast egal. Phototransistor ist mit Vorwidertand einfacher zu betreiben, da Du gleich ein Spannugssignal erhälst, was mit einem µC ausgelesen werden kann - wenn Du Fremdlicht im Aufbau hast, bitte Empfänger mit Filter verwenden. - eine Photodiode generiert Ladungsträger. Wenn Du die PD ohne BIAS Spannung betreibst, fliessen die Ladungsträger sehr langsam ab und liefern die exponentiellen "Schwänze" wie in Deinem Oszi Bild; daher Photodioden mit BIAS Spannung betreiben und auf einen Lastwiderstand parallel zur PD arbeiten - Die Geschwindigkeit der Photodiode mit Lastwiderstand ist RC begrenzt, daher Lastwiderstand nicht zu groß werden lassen (<20 kOhm), sonst wird die Sache wieder langsam und Deine Signale verlaufen - Schaltung mit TIA - beste Lösung, aber hier nicht notwendig IrDA: - Unfug für Deine Applikation. IrDA Bauteile sind für Übertragungsstrecken von bis zu 1m ausgelegt, aber nur dann, wenn Du das IrDA Protokoll fähst. Für Deine Anwendung etwas übetrieben. Remote Control Bauteile wie TSOPxxxx: - Kannst Du schon verwenden, allerdings sind die Bauteile für hohe Reichweiten konzipiert und erreichen nicht die 115.2 kBaud wie von Dir benötigt. Den Sender musst Du mit der passenden Trägerfrequenz (30-40KHz) inklusive dem Nutzsignal programmieren, am Empfänger (TSOPxxxx) kommt dann das Nutzsignal als Sapnnungspegel heraus. Die Trägerfrequenz wird bereits im TSOP herausgefiltert. Wenn Du Applikationsbeispiele benötigst, schreibe mir bitte eine PN. Gruß Didi
willst du die optische Übertragung nur wegen der galvanischen Trennung? Wenn ja könntest du auch einfach einen Optokoppler nehmen HP ist da gut aufgestellt mit schnellen Optokopplern. Zu deiner Ansteuerung der LED. Du betreibst diese mit bestenfalls 5mA. Du solltest einen Transistor und Kondensator nehmen und den Widerstand massiv verkleinern. Dies ist auch der Grund warum man einen Träger nimmt weil man dann die LEDs richtig kräftig pulsen kann, was mit "Dauerstrom" (lange High Impulse) nicht geht. Im Datenblatt Seite 5 findest du etwas zu der möglichen Pulsweite, Strom und Frequenz. ps. ich hatte früher immer die LD274-3 in Verwendung. Zur LD271 hat die Faktor 7-8 mehr Strahlstärke und der Abstrahlwinkel beträgt nur 10° statt 25°. Den Träger kannst du auch einfach mittels NE555 oder µC machen https://www.changpuak.ch/electronics/quickhacktoolsandsmallprojects/IR-GhettoBlaster/DS1Z_QuickPrint9.png Und für den Empfang wurden dir ja schon fertige Module genannt. Die Spucken dann ein saubere Signal aus, siehe https://www.changpuak.ch/electronics/quickhacktoolsandsmallprojects/IR-GhettoBlaster/DS1Z_QuickPrint9.png
Q127 schrieb: > Ich werde mir mal mit einem µC einen Rechteck-Generator programmieren Am besten ein 8 Bit Port runterzählen (port- -). Dann hat man 8 Ausgänge, die jeweils die halbe Frequenz zum Vorgänger aufweisen. So kann durch bloses Umrangieren der Portpins die Frequenz um den Faktor 2 bis 256 varieren.
:
Bearbeitet durch User
Thomas O. schrieb: > willst du die optische Übertragung nur wegen der galvanischen Trennung? das weiss nur der TO und schweigt, ich verstehe er will es nach extern! Intern gäbe es genug Optokoppler die bis 4M können!
Joachim B. schrieb: > Thomas O. schrieb: >> willst du die optische Übertragung nur wegen der galvanischen Trennung? > > das weiss nur der TO und schweigt, ich verstehe er will es nach extern! > Intern gäbe es genug Optokoppler die bis 4M können! Das steht schon im 1. Post des TO: Q127 schrieb: > ein herkömmlicher Optokoppler > kommt übrigens nicht infrage, weil die Verbindung an dieser Stelle > trennbar sein muss. ------------------------------------------------------------------------ --- Thomas O. schrieb: > ps. ich hatte früher immer die LD274-3 in Verwendung. Zur LD271 hat die > Faktor 7-8 mehr Strahlstärke und der Abstrahlwinkel beträgt nur 10° > statt 25°. Bei 1-2 cm Übertragungsstrecke (siehe 1. Post des TO) dürfte das unerheblich sein.
Ja wollte es nur mal sagen falls er später mal mehr will und eh noch welche bestellen muss.
> IrDA: > - Unfug für Deine Applikation. IrDA Bauteile sind für > Übertragungsstrecken von bis zu 1m ausgelegt, aber nur dann, wenn Du das > IrDA Protokoll fähst. Für Deine Anwendung etwas übetrieben. Das er ein Signal optisch uebertragen will oder muss, hat der TO doch bestimmt schon von Anfang an gewusst. Bei IRDA-tauglichen Schnittstellen, muss man eigentlich nur ein Bit setzen, um IRDA zu aktivieren. Zum Senden haette auch eine normale IR-Diode gereicht. Das Gekasper mit Fotodioden und Fototransistoren haette er sich mit einem IRDA-Transceiver, nur fuer RX jedenfalls sparen koennen. Unfug war es, ein "normales" serielles Protokoll da einzusetzen. > Intern gäbe es genug Optokoppler die bis 4M können! Er kann ja einen durchsaegen...
Witzbold schrieb: > Er kann ja einen durchsaegen... Er muss nur aufpassen, dass er dabei die Photonen nicht verletzt;)
...-. schrieb: > Das steht schon im 1. Post des TO: > > Q127 schrieb: >> ein herkömmlicher Optokoppler >> kommt übrigens nicht infrage, weil die Verbindung an dieser Stelle >> trennbar sein muss. nun ja ist auch trennbar wenn ich den DIP 4/6/8 Optokoppler ziehe oder per Schalter totlege, also so klar ist das nun nicht.
Hallo Witzbold, im Prinzip hast Du Recht. Heute gibt es quasi nur noch IrDA SIR Bauteile auf dem Markt. Diese kann man mit µC mit IrDA Interface leicht programmieren. Da IrDA aber seit Jahren ausdesignt wird, wird per Hardware diese Schnittstelle nur noch selten unterstützt. Ohne Hardwareunterstüzung wird es heikel, da IrDA mit 3/16 Pulsbreiten arbeitet. Man kann das Protokoll selber programieren, aber einfacher ist es dann schon ein TOIM an der RS232 Schnittstelle zu setzen. https://www.vishay.com/docs/82503/interfac.pdf Aber für 115.2 KBaud Datenübertragung auf 2cm ist das mit Kanonen auf Spatzen geschossen - mal abgesehen vom Preis der Komponenten. Ich bleibe bei meiner Einschätzung. Über diese kurze Distanz und dieser niedrigen Geschwindigkeit ist eine Übetragung mit PD/PT simpel und effektiv. Das habe ich beruflich schon zigmal realisiert.
Didi S. schrieb: > Aber für 115.2 KBaud Datenübertragung Der TO schrieb etwas von über einem Megabaud (oder er kann nicht zählen). Vielleicht meldet er sich doch noch mal wieder ... Q127 schrieb: > bis zu 1152000 Bd
Transimpedanzverstärker: https://iludis.de/?page_id=57 https://www.techniker-forum.de/thema/verstaerker-fuer-fotodiode.58864/ (pdf von ti.com darin suchen) Q127 schrieb: > siehe Anlage Nach der Anlagenqualität vermutlich einen ungeeigneten Typ als OP verwendet und im Layout noch viele parasitäre Kapazitäten im IR-Empfangsteil. Damit die Flanken der Sendediode besser werden, gibt es auch noch die Ergänzung eines RC-Gliedes über dem Vorwiderstand. Nach dem Oszi-Bild sollte sowas nicht notwendig sein.
Ich hab sowas vor einigen Jahren mal gezaubert... aber mit grünen LEDs... IR wäre zu teuer gewesen weil zusätzliches Bauteil und zusätzlicher Lichtleiter. Betreib die Empfangsdiode in Sperrichtung vorgespannt! Dann wird sie praktisch eine modulierte Stromquelle und du hast mit einem Transimpedanz Verstärker einfaches Spiel... Übrigens, damit das so einfach auch wirklich funktioniert musst du DC-Frei senden. Ich habe das mit einem 9-bit UART gelöst. Einfach einmal normal und einmal invertiert gesendet. Das 9. Bit hat mir gesagt welche Wörter beim Empfangen zu verwerfen waren. Die 115200 waren eigentlich nicht wirklich ein Problem... zu meiner Überraschung. 73
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.