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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beleuchtungs-Delta mit Fotodiode an AVR


Autor: Flo G. (phlo)
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Hallo,

ich möchte an einem normalen Port eines ATMega eine Fotodiode (BPW34) so 
anschließen dass ich auf den Port eine logische 1 bekomme, wenn die 
Helligkeit eine entsprechend steile Flanke aufweist, wie z.B. bei einem 
Blitz. Ich hab das jetzt so realisiert dass ich einen BC547C in 
Emitterschaltung mit R1=3,3M und R2=Poti mit 1M als Verstärker 
dazwischen hab, und über einen kleinen Kondensator mit 100nF der 
Gleichspannungsanteil in der Basisstrecke abfällt. Das ganze geht dann 
mit der Kollektor-Emitter-Strecke an den Port des AVR und GND und 
funktioniert soweit auch, nur dass die Empfindlichkeit sehr zu wünschen 
übrig lässt, und das Drehen am Poti wider Erwarten absolut KEINE 
wirkliche Veränderung bewirkt.

Sind meine Bauteile denn alle total falsch dimensioniert? Oder gibt es 
einen einfacheren Weg, Peaks einer Fotodiode am AVR als 1 zu erkennen?

Leider bin ich wirklich mehr der µC-Programmierer, und tue mir mit dem 
analogen Schaltungsentwurf immer noch ein wenig schwer, und hier hab ich 
mich gerade irgendwie verrannt...

Danke schonmal und Grüße,
F. Geiselhart

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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> und R2=Poti mit 1M als Verstärker
dazwischen hab,

:-o

poste doch lieber mal den Schaltplan.

Gruß
Andy

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Nimm einen ADC-Pin. Damit kannst Du viel mehr anstellen, was analoge 
Signalverläufe angeht.

Autor: Flo G. (phlo)
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Okay, hier ein Schaltplan, ich musste zuerst irgendwas Vergleichbares 
suchen was ich kurz benutzen kann, bisher hat davon leider kein Plan 
existiert. R1 war das Poti, hab ich jetzt aber mal wieder rausgenommen 
solange das eh nix bringt. Eigentlich dürfte es ja auch nicht allzu viel 
ausmachen. Hinter C4 hängt dann der Portpin des AVR. Funktioniert wie 
gesagt auch, aber nur mit extremen Peaks (Fotoblitz auf voller Leistung 
in 10cm Abstand). Wenn ich aber z.B. nur die angehängte Schaltung (mit 
minimaler Modifikation, ohne R5 und C4) nehme um einen Fotoblitz zu 
triggern geht das Ganze auch mit wesentlich kleineren Peaks wunderbar.

Ich bin auch für alle Arten von Alternativvorschlägen an sich offen, vor 
allem wenns noch einfacher geht, nur würde ich a) gerne keinen OpAmp 
benutzen, weil ich das grade nirgends rumliegen hab und b) ist die Idee 
mit dem ADC ebenfalls nicht wirklich der Renner weil ich die Information 
über den Peak wirklich schnell brauche und schnell verarbeiten will, da 
ist die AD-Wandlung und das anschließende Auswerten des Wertes schon 
viel zu langsam. Außerdem sehe ich keine Möglichkeit dann den externen 
Interrupt damit zu füttern. Deshalb hätte  ich gerne die Verstärkung 
etc. alles schon außerhalb des µC, und dort dann nur noch eine logische 
0 oder 1. Zumal mir egal ist wie die Spannnung ansteigt, oder welche 
Größe sie absolut hat. Ich möchte nur erkennen wenn sie schlagartig 
steigt (Ziel: Servoauslösung von Fotoblitzgerät => muss wirklich schnell 
passieren, sonst kommt das Licht zu spät)

Das muss doch mit einer simplen Transistorschaltung eigentlich locker zu 
machen sein, oder? Ich habe scheinbar gerade nicht nur ein Brett, nein 
eher einen ganzen Wald vor dem Kopf...

Danke euch allen dennoch, viele Grüße,
F. Geiselhart

Autor: Ulrich (Gast)
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Der BC547C als Verstärker ist schon mal nicht schlecht. Der Schaltplan 
fehlt aber noch. Eventuell wird man noch eine 2 te Verstärkerstufe 
brauchen, oder man müßte einen ADC oder den Comperatoreingang nehmen.

Autor: 6644 (Gast)
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So nicht. So ist die Photodiode als Solarzelle geschaltet, das ist 
beliebig langsam. Du solltest die Photodiode vorspannen, zB 5V in 
Sperrrichting mit 470 Ohm gegen GND und dann das Signal mit einbem 
Hochpass abgreifen und verstaerken.

Autor: Flo G. (phlo)
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@ Ulrich: Wie erwähnt, ADC ist zu langsam. Verstärkung etc. müssten sich 
ja aus dem Schaltplan ergeben, würde mich freuen wenn du noch ein paar 
Worte zu meiner Spannungsteiler-Veränderungs-Misere sagen könntest.

@ 6644: Die Geschwindigkeit der Anordnung ist nicht unbedingt mein 
Problem, wie gesagt, es funktioniert ja sogar so (Schaltung löst bei 
viel Licht INT0 am ATMega aus, dieser triggert einen Fotoblitz => klappt 
bereits, nur die Empfindlichkeit ist nix).
Das mit dem Vorspannen versteh ich jetzt nur begrenzt, leg ich da die 
Fotodiode direkt an +5V und GND mit einem 470-Ohm-Widerstand in Reihe, 
und greife dann zwischen R und Diode ab?

Die Schaltung ist an ein Projekt der c't angelehnt, welches auch 
funktioniert (hab ich hier auch), ich dachte dass sich das relativ 
leicht an einen µC hängen lässt indem ich einfach anstatt des 
Blitzauslösekontakts gegen den INT0-Pin schalten lasse...aber scheinbar 
will das nicht so wie ich meine...

Sehe ich das falsch dass es prinzipiell die Möglichkeit gibt die 
Verstärkung über den Basisspannungsteiler zu verändern, oder wo liegt 
mein Denkfehler?

Grüße,
F. Geiselhart

Autor: Flo G. (phlo)
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Ich vergaß den Link zum c't-Projekt, hier ist er:

http://www.heise.de/ct/00/20/224/

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Nimm statt des BS547C einen Darlington oder schalte einen zweiten dazu.
(E T1 an B T2, bei C zusammenschalten)
B T1 ist dann die Basis des Darlingtons, E T2 der Emitter.

Gruß
Andy

Autor: Flo G. (phlo)
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Okay, tausend Dank, werde ich nachher sofort probieren - einen BC557 
müsste ich noch irgendwo liegen haben, das sind ja Darlingtons AFAIK. 
Aber nur um sicherzugehen, der Rest der Schaltung kann schon so 
funktionieren? Bin mittlerweile recht unsicher...

Grüße und herzlichen Dank,
F. Geiselhart

Autor: Andreas B. (bitverdreher)
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Ein BC 557 ist kein Darlington!!!!

Autor: Flo G. (phlo)
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Sorry, hatte den BC517 gemeint, hatte die Bezeichnung wohl nicht mehr 
richtig im Kopf oder es war ein Schreibfehler...

Danke, Grüße,
F. Geiselhart

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn es schnell werden soll, dann sollte man den Transistor als 
Transimpedanzwandler schalten. Also in Emitterschaltung und mit einem 
Widerstand (ca. 100 K) vom Kollektor zur Basis als Rückkopplung. Die 
Fotodiode kann dann direkt von der Basis nach Masse. Bei viel Helligkeit 
muß man den Widerstand eventuell auch etwas kleiner wählen. Der 
Widerstand am Kollektor sollte eher relativ groß sein, etwa 1/3 bis 1/20 
vom Rückkopplungswiderstand.
Bei 100 K als Rückkopllungswiderstand sollte ein Bandbreite von etwa 100 
kHz bis vielleicht 1 Mhz drin sein, wenn das zu viel ist, kann man immer 
noch einen kleinen (ca. 5-50 pF) Kondensator dazunehmen. Als Transitor 
ist der BC547C/548C hier schon eine wirklich gute Wahl.
Dahinter kann man dann den Kondensator zum Differenzieren und eine 
weitere Verstärkungsstufe schalten. Wegen der der relativ hohen Impedanz 
muß man eventuell mit einer Kollektorschaltung anfangen, oder man nimmt 
einen nicht zu langsamen OP.

Autor: Flo G. (phlo)
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Hm, also mit der Geschwindigkeit hatte ich wie gesagt bisher so keine 
Probleme...Die kürzeste (geplante) Zeit die ich von Erkennung des 
Masterblitzes bis Leuchten des Slaveblitzes habe sind 1/2000, also 0,5ms 
für Flanke in Fotodiode, Verstärken, per Interrupt erkennen, reagieren 
(OK an nem Port durchsteuern), Zündung. Die Fotodiode sollte sich m.W. 
nach eher im Bereich einstelliger ns bewegen, mit Verstärkung und 
Interrupt auch nicht viel mehr als 500ns und dann noch Befehle mit 25 
cycles @ 12 MHz bis zur Zündung, was dabei auch nicht mehr ins Gewicht 
fällt. Alles in allem passt diese Sache soweit ja (hat sogar Luft), die 
Geschwindigkeit ist ok mit der normalen Transistorlösung. Ich hatte die 
Sache mit der Geschwindigkeit nur nochmal erwähnt damit keine Vorschläge 
á la "ADC verwenden" oder "Auf-/Entladezeit der Diode messen" o.ä. 
kommen...

Werde nachher nochmal einige Versuche starten...

Danke und Grüße,
F. Geiselhart

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