Schaltungshilfe LDR: Zwei LEDs Wechselweise an/aus wenn hell/dunkel

Axel D. schrieb:
> Im Rahmen meiner Recherche zu LDRs, Spannungsteilern und Dark/Light
> Detectors habe ich Unmengen an Schaltungen gefunden, die eine LED ein-
> oder ausschalten.
Nimm so eine Schaltung für 1 LED und schalte einen Inverter für die 
andere LED dahinter.

Wenn du eine Schaltung findest, die einen OP-Amp als Komparator und 
damit einen bidirektionalen Ausgang hat (z.B. die hier: 
https://www.petervis.com/Education/ldr-op-amp-circuit/ldr-op-amp-circuit.html 
oder dier hier: 
http://rookieelectronics.com/sensor-projects-light-sensor/), dann ist es 
voll einfach:

1

                 -Vcc

2

                  |

3

                  V=>

4

                  -

5

                  |

6

                  R

7

                  |

8

   OP-Ausgang ----o

9

                  |

10

                  R

11

                  |

12

                  V=>

13

                  -

14

                  |

15

                 GND(-Vcc)

Denn hier kann der OP dann Vcc ausgeben oder GND(-Vcc).

Da reicht ein einziger 74HC14 - übrigens eines meiner Lieblingsbauteile 
:-)

1

+4-6V

2

+--+---+-> Pin 14 

3

   |   |                      |\

4

  ---  | 100n             +---| >-+   "HELL"

5

  ---  |                  |   |/  |    LED  220

6

   |   |         +--------+       +----|>|-|===|---> GND

7

  GND  |         |        |   |\  |                      

8

       -         |        +---| >-+   

9

 LDR  | |        |            |/

10

      | |        |            |\

11

       -         |        +---| >-+   "DUNKEL"

12

       |    |\   |  |\    |   |/  |    LED  220

13

       +----| >--+--| >---+       +----|>|-|===|---> GND

14

       |    |/      |/    |   |\  |              

15

       -                  +---| >-+              

16

      | /                     |/                

17

      |/| Trimm 1M

18

      /-|

19

       |

20

GND    |    

21

-------+--------> Pin 7

So werden alle 6 Gatter benutzt und du hast ein wenig Reserve für Strom 
am Ausgang. Mit dem Trimmer stellst du die Schaltschwelle ein. 
Angsthasen schalten ihm einen 2,2k - 4,7k in Reihe, damit der LDR nie 
Überstrom abbekommt, auch wenn man den Trimmer versehentlich mal auf 0 
Ohm einstellt.

Wenn die Schaltung nur träge auf Hell/Dunkel reagieren soll, kann man 
Elkos parallel zum Trimmer schalten.

Hallo Peter, Lothar, Matthias,

vielen Dank für die schnellen Antworten!

Gäbe es auch eine Lösung mit Transistor(en)? Dann hätte ich 
wahrscheinlich alle Bauteile zur Hand und könnte heute Abend direkt 
loslegen. Inverter, Komparator oder Schmitt-Trigger habe ich leider 
allesamt nicht in meinem Bauteillager. (Arbeite vornehmlich mit dem 
Arduino, da brauchte ich bisher wenig diskrete Elektronik.)

Beste Grüße
Axel

Du kannst die Schaltung mit dem 74HC14 gerne auf Transistoren abbilden. 
Nur beim ersten Gatter ist die Schmitt Trigger Funktion nötig, das 
andere kannst du durch eine simple Emitterschaltung ersetzen. Insgesamt 
3 Transistoren, davon 2 im Schmitt Trigger und der 3. als Inverter.

Hi Manfred,

>> Arduino, da brauchte ich bisher wenig diskrete Elektronik.
> Hihihi! Ich habe da immer Elektronik drumherum, der Arduino soll ja
> etwas steuern oder regeln und ist kein Selbstzweck.

Jajajaja, da ist schon ein wenig Elektronik drumherum. Aber in meinem 
Fall wirklich spartanisch, bspw. in diesem Projekt 
https://zeropage.io/nightlight-late-night-edition/. Piezo Buzzer, Touch 
Sensoren, LED Stripe. Das ist low-low-level Elektronik.

> Wenn Du schon Arduino sagst: LDR mit Spannungsteiler an einen
> Analogeingang und die zwei LEDs passend programmieren :-)

Na klar, das würde ich natürlich so hinbekommen. Aber selbst mit einem 
Micro würde mir das eigentlich zu viel Platz wegnehmen. Zumindest vor 
meiner bisherigen Annahme, dass ich mit ein paar Widerständen und einer 
Handvoll Transistoren auskommen würde.

> Ich würde einen Dämmerungsschalter immer wieder mit dem CD4093 CMOS
> aufbauen, da wäre auch gleich noch ein Inverter frei, die zweite LED zu
> bedienen.

Habe mittlerweile den Wikipedia-Artikel zum Schmitt-Trigger konsumiert. 
Bedauerlicherweise reichen meine Elektronik-Kenntnisse nicht aus, um das 
wirklich zu verstehen. Auch Matthias Zeichnung auf Basis von Invertern 
oben sieht vielversprechend aus, aber ich will nicht einfach etwas blind 
zusammenlöten, was ich nicht verstehe. Da steht mir wahrscheinlich mein 
eigener Anspruch im Wege. ;)

Falls Du zufällig eine Anleitung hast, die den Hell-/Dunkel-Schalter mit 
zwei LEDs auf Basis des CD4903 skizziert, dann schaue ich mir das sehr 
gerne an!

Beste Grüße
Axel

Axel D. schrieb:
> Auch Matthias Zeichnung auf Basis von Invertern
> oben sieht vielversprechend aus, aber ich will nicht einfach etwas blind
> zusammenlöten, was ich nicht verstehe.

Die Schaltung enthält aber alles für dein Verständnis, einfach mal auf 
einen Zettel abmalen und dann Spannungen eintragen. Ein Inverter macht 
aus Low ein High und umgekehrt. Mehr brauchts nicht zum Verständnis.
Das ich zwei Gatter parallel schaltete, ist unerheblich und tut nichts 
zur Funktion. Ich hänge dir mal das NXP Datenblatt an, das scheints so 
nicht mehr zu geben und mir gefällt es besser als das von TI.

Matthias S. schrieb:
> der 3. als Inverter.

Wie wäre es stattdessen, die LEDs als Collector-Widerstand zu nutzen?

Teo D. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> der 3. als Inverter.
>
> Wie wäre es stattdessen, die LEDs als Collector-Widerstand zu nutzen?

Das macht man sowieso in der 2ten Stufe des Schmitt-Trigger als LED1. 
Und das kann man dann auch in der Inverterstufe mit dem dritten 
Transistor für LED2 machen.
Aber ich glaube, das Problem liegt hier anders, wenn man dem TE 
Schaltungen aufzeichnet und er sagt

Axel D. schrieb:
> Auch Matthias Zeichnung auf Basis von Invertern
> oben sieht vielversprechend aus, aber ich will nicht einfach etwas blind
> zusammenlöten, was ich nicht verstehe.
Ob man das mit dem CD4093 oder dem 74HC14 zusammenbaut, spielt übrigens 
keine Rolle, die Schaltungen sind identisch. Beim 4093 dann eben immer 
beide Gattereingänge zusammenfassen.

Matthias S. schrieb:
> Das macht man sowieso in der 2ten Stufe des Schmitt-Trigger als LED1.
> Und das kann man dann auch in der Inverterstufe mit dem dritten
> Transistor für LED2 machen.

Und warum nicht gleich bei T1 die LED mit rein?

Teo D. schrieb:
> Und warum nicht gleich bei T1 die LED mit rein?

Wegen der Hysterese. Bei gleich großen Emitterströmen dürfte die sehr 
klein werden.

Axel D. schrieb:
> Aber selbst mit einem Micro würde mir das eigentlich zu viel Platz
> wegnehmen.
Nimm einen µC im SOT23 Gehäuse. Kleiner gehts mit Transistoren niemals. 
Und vor Allem: du sparst dir das Herumgehampel mit den vielen variablen 
Widerständen, weil du die Schaltschwelle und die Hysterese einfach in 
die Software schreibst.
Ich würde das auf jeden Fall mit einem Tiny10 machen. Von dem muss man 
sich nur mal ein Dutzend auf die Kante legen...

Teo D. schrieb:
> Und warum nicht gleich bei T1 die LED mit rein?
Das gibt einen sehr schwammigen Übergang. Geraume Zeit leuchten dann 
beide LEDs...

Axel D. schrieb:
> Gäbe es auch eine Lösung mit Transistor(en)?

Ein Transistor ergibt einen prima Inverter.

Noch besser ist die folgende Trickschaltung:

1

                 LED1     c 

2

 +Ub ---[Rv]---*--|>|------.   b

3

               |            >|---[Rb]-- ...

4

               `--|>|--.  e| 

5

                 LED2  |   | T1 (npn)

6

 GND ------------------*---´

Der Transistor T1 schaltet LED1 ein. Wenn der Transistor ausgeschaltet 
ist, leuchtet LED2. Das funktioniert aber nur, wenn LED1 eine niedrigere 
Flußspannung als LED1 hat. Z.B. LED1=rot, LED2=grün. Anderenfalls kann 
man LED2 noch 1 oder 2 Silizium-Dioden (1N4148 o.ä.) in Reihe schalten.

> Nimm einen µC im SOT23 Gehäuse. Kleiner gehts mit Transistoren niemals.
> Ich würde das auf jeden Fall mit einem Tiny10 machen. Von dem muss man

Der Tiny10 ist wirklich winzig aber die Programmierung nicht trivial. 
Dennoch kann ich mich mit zunehmendem Unverständnis der analogen 
Schaltungen ;-) gerade sehr stark für die Lösung mit einem kleinen µC 
aus der Tiny-Serie anfreunden. Da würde bspw. der Tiny85 in Frage 
kommen; ist auch klein und lässt sich über die Arduino IDE 
programmieren. Ich sehe gerade, dass ich tatsächlich noch einige 
DigiStumps auf Lager habe. Ok, bisher keinen einzigen ans Laufen 
bekommen, aber das muß sich dann eben ändern.

Die Trickschaltungen von Axel und Stefan haben wahrscheinlich das 
Problem, dass es einen Übergangsbereich gibt, in dem beide LEDs 
gleichzeitig leuchten.

Oder direkt Deine Schaltung, zu der Du das (LT?)Spice Schema angehängt 
hast. Aber stimmt schon: Drei Transistoren, sechs Widerstände, LDR, 2 
LED - das passt alles schon nicht mehr in eine kleine Nussschale.

Herzlichen Dank soweit!

Hi

'Leider' wurde schon Alles geschrieben, was ich mir beim Durchlesen 
dieses Thread so zusammen gedacht habe ... dann liege ich zumindest 
nicht ganz falsch :)

Axel D. schrieb:
> Na klar, das würde ich natürlich so hinbekommen. Aber selbst mit einem
> Micro würde mir das eigentlich zu viel Platz wegnehmen. Zumindest vor
> meiner bisherigen Annahme, dass ich mit ein paar Widerständen und einer
> Handvoll Transistoren auskommen würde.
Hier wollte ich auf einen nackten ATtiny hinweisen.
Für eine ADC-Messung und das davon abhängige schalten einer LED sind die 
4kB des ATtiny45 bei Weitem ausreichend) nur um die 3kB - also noch 
'massig' Platz. Wenn's klappt vll. mehr.
Einen ATtiny25 habe ich nicht rumliegen, sonst hätte ich Mal geschaut, 
ob man Arduino-Code auch da rein bekommt (Nebenbei: Neopixel-Zeug sind 
ruck zuck 8kB weg ... wohl doch selber von Hand was basteln)

Lothar M. schrieb:
> Nimm einen µC im SOT23 Gehäuse.
Das wäre mir nun zu lütt - ein DIP ATtiny45/85 ist allemal kleiner als 
ein CD4093, wobei mir die Lösung mit Denen auch sehr gut gefällt.

Axel D. schrieb:
> der Tiny85 in Frage
> kommen; ist auch klein und lässt sich über die Arduino IDE
> programmieren.
Jupp - Du ahnst Es schon - der 45er auch :)
Von Denen sollen sich 'demnächst' eine Hand voll um meine Treppenstufen 
kümmern - jede Stufe bekommt Ihren eigenen µC nebst Sensor und LED und 
werden mit den Nachbarstufen vernetzt.
Bisher brauche ich (per Arduino-IDE, die Entwicklung geschieht auf einem 
Arduino UNO, da ist Platz drauf und man kann schön 'spielen' - für das 
Überspielen auf die ATtiny gibt's einen weiteren UNO mit Adapter-Platine 
(vom USB-ISP-Brenner) um den ATtiny neues Wissen einzuhauchen) ca. 3kB - 
also noch MASSIG Platz in dem Steinchen.

Vorschläge kamen ja doch Einige - jetzt musst Du Diese nur noch abwägen 
und umsetzen - viel Spaß und Erfolg dabei.

MfG

Patrick J. schrieb:
>> der Tiny85 in Frage
>> kommen; ist auch klein und lässt sich über die Arduino IDE
>> programmieren.
> Jupp - Du ahnst Es schon - der 45er auch :)
> Von Denen sollen sich 'demnächst' eine Hand voll um meine Treppenstufen
> kümmern - jede Stufe bekommt Ihren eigenen µC nebst Sensor und LED und
> werden mit den Nachbarstufen vernetzt.

Das ist auch noch mein Geheimplan. Bisher keine Freigabe von der 
Regierung. Sie hat Angst, dass das zu sehr nach Kirmesbude aussieht. 
Dabei kann man da ganz charmante Beleuchtungskonzepte realisieren. Aber 
jede Stufe mit eigenem µC und Sensor? Ich hätte es bisher so geplant, 
dass jeweils ein Bewegungssensor oben und unten die Beleuchtung 
aktiviert. Oder Du hast Haustiere, die direkt auf die Mitte einer Treppe 
springen? Ok, das wird gerade off-topic zu meiner ursprünglichen 
Anfrage.

> (vom USB-ISP-Brenner) um den ATtiny neues Wissen einzuhauchen) ca. 3kB -
> also noch MASSIG Platz in dem Steinchen.

Falls ich es doch mit einem µC machen sollte, wird's wohl ein 45er oder 
85er. Die haben die perfekte Bauform und bestimmt lassen sich damit eine 
Hand voll 5050er LEDs ansteuern. In meinem Projekt braucht es 
glücklicherweise keine ausgewachsene LED Stripe Phalanx.

> Vorschläge kamen ja doch Einige - jetzt musst Du Diese nur noch abwägen
> und umsetzen - viel Spaß und Erfolg dabei.

Super, wie viele Vorschläge gemacht wurden! Ein erstes Ergebnis folgt im 
nächsten Post.

Vielen Dank für Deinen Input! :-)

Stefan U. schrieb:
>> Die Trickschaltungen von Axel und Stefan haben wahrscheinlich das
>> Problem, dass es einen Übergangsbereich gibt, in dem beide LEDs
>> gleichzeitig leuchten.
> Meine Schaltung hat diese Eigenschaft. Ob man das als Problem
> betrachtet, kommt auf die konkrete Anwendung und ihre Anforderungen an.

Ich habe hier schon oft und viel mitgelesen und mir war klar, dass ich 
sehr, sehr präzise sein muß. ;-) Hätte also besser schreiben sollen: 
"...haben für mich wahrscheinlich..." Und in der Tat wäre es so, denn 
bei mir sollen die LEDs wechselweise entweder an oder aus sein. Leider, 
denn ich hätte gerne so eine schlanke Schaltung wie bei Deinem 
Giessmelder gehabt. Vielen Dank!

Axel D. schrieb:
> Leider, denn ich hätte gerne so eine schlanke Schaltung wie bei Deinem
> Giessmelder gehabt. Vielen Dank!
Hier mal die Schaltung mit einem Tiny10:

1

              Tiny10

2

              _________

3

             |         |--o-- Vcc

4

             |         |  |

5

             |         | ===

6

             |         |  |

7

             |         |--o-- GND

8

             |         |           ___    LED

9

             |         |    .-----|___|---|<--- Vcc

10

       ___   |         |    |      ___

11

GND --|___|--|         |----o-----|___|--->|--- GND

12

       LDR   |_________|           Rv     LED

gnom schrieb:
> Wenn Wert A kleiner ADC dann LED 1 an und LED 2 aus
> Wenn Wert A größer ADC dann LED 2 an und LED 1 aus
Ich würde hier einen Wert B vorschlagen.

Und wenn man das Ganze einstellbar braucht, dann macht man 2 Knöpfe zum 
Anlernen mit ran. Damit ist dann jeder Pin des µC belegt: maximale 
Ressourcenausnutzung.

Lothar M. schrieb:
> Spice-Schaltplan

Hi Lothar,

habe mich gestern Abend direkt an Deine Schaltung gesetzt. Nachdem ich 
meine Bauteilsetzkästen im Umzugskarton gefunden hatte, musste ich 
zunächst die 200-300 (sic!) verschütteten Widerstände wieder 
einsortieren; und auf halber Strecke war die Batterie meines Multimeters 
leer. Soviel zu "mal eben zusammenstecken". gg

Ich musste die Schaltung auch nur zweimal aufbauen, weil ich beim ersten 
Mal Collector und Emitter vertauscht hatte. Gibt's hier eigentlich einen 
Facepalm-Smiley? ;-)

Ergebnis: Funktioniert perfekt!

Jetzt sitze ich mit dem Bleistift an der Zeichnung und versuche zu 
verstehen, wie sie genau funktioniert.

Eine Sache ist mir aufgefallen: Wenn D2 die rote und D3 die grüne LED 
ist, dann leuchtet die Grüne hell, allerdings glimmt die Rote auch ein 
wenig mit. Umgekehrt ist das nicht der Fall. (Sieht auf dem angehängten 
Foto extremer aus, als es in Wirklichkeit ist.) Das dürfte an der 
niedrigeren Flussspannung roter LEDs liegen. Mir ist aber noch nicht 
klar, welchen Parameter ich ändern muß, damit die rote LED vollständig 
erlischt. Statt BC547C hatte ich nur BC548B auf Lager; vielleicht liegt 
es an dessen stärkerer Verstärkung?

Herzlichen Dank!

gnom schrieb:
> Jawoll. Das ist wirklich sehr anspruchsvoll, einen Widerstand zu messen
> und abhängig davon zwei LED anzusteuern.
> Dafür habe ich mit Tippen ganze zwei Minuten gebraucht.

Ein bisschen den Thread gelesen und schon hättest Du gewusst, dass ich 
mit der uC-Programmierung durchaus vertraut bin. Wie es damit generell 
geht, weiß ich also. Ich habe meine Anfrage bewußt im Forumsbereich 
"Analoge Elektronik" gepostet, weil ich so eine Schaltung diskret 
aufbauen wollte. Und konkret zum Tiny10 ging es bei "Programmierung 
nicht trivial" darum, dass a) mehr HW notwendig ist, als einfach nur 
einen Micro, Uno & Co. an den USB-Port anzustöpseln b) es wahrscheinlich 
nicht über die Arduino IDE geht und c) ggfs. nur via Assembler zu 
realisieren ist.

Könntet Ihr euch wo anders, um eure Förmchen streiten!
Sonnst fängt nur wieder einer an, mit Sand zu werfen. :(

Axel D. schrieb:
> Die Trickschaltungen von Axel und Stefan haben wahrscheinlich das
> Problem, dass es einen Übergangsbereich gibt, in dem beide LEDs
> gleichzeitig leuchten.

Meine Schaltung hat das nur dann, wenn der Transistor "weich" geschaltet 
wird. Wenn er von einem Schmitt-Trigger gesteuert wird bzw. Teil eines 
Schmitt-Triggers ist, dann schalten die LED hart um und leuchten nie 
gleichzeitig.

Es ist einigermaßen trivial, die kanonische Schaltung eines 
Schmitt-Triggers mit zwei Transistoren (z.B. die von mir im 
Beitrag "Re: LDR Schaltung" gezeigte) 
entsprechend zu verwenden.

Damit ein Schmitt-Trigger ein gutes Kippverhalten hat, müssen die beiden 
Emitter über einen gemeinsamen Widerstand R3 an Masse geführt werden, so 
wie Axel Schwenke es aufgezeigt hat. Man spart dadurch sogar noch einen 
Transistor.

Kulan schrieb:
> Für Faule bitte die ASC-Datei posten :)

Die gibt es nicht. Ich habe die Schaltung von Hand gezeichnet.

Simpel schrieb:
> ...

Das sieht auch nach einer sehr schlanken Lösung aus! Ich nehme an, dass 
R1 und R3 die Vorwiderstände der LEDs sind. Also wenn wir bei den 9V 
Eingangsspannung von Lothar und Ralfs Entwürfen bleiben, dann R1=R3=1K. 
R2 und LDR bilden den Spannungsteiler und ich vermute R2=15K. Wäre das 
korrekt?

Axel D. schrieb:
> dann R1=R3=1K.
> R2 und LDR bilden den Spannungsteiler und ich vermute R2=15K. Wäre das
> korrekt?

Ja.

Axel S. schrieb:
> Axel D. schrieb:
> Es ist einigermaßen trivial, die kanonische Schaltung eines
> Schmitt-Triggers mit zwei Transistoren (z.B. die von mir im
> Beitrag "Re: LDR Schaltung" gezeigte)
> entsprechend zu verwenden.

Klasse, denn Du hattest dort auch erläutert, wie die Schaltung 
funktioniert! Und Ralf Breschner hat freundlicherweise das Ganze mit 
LEDs in Spice umgesetzt. Die Schaltung ist heute Abend dran. Danke 
Euch!

Ralf L. schrieb:
> Axel D. schrieb:
>> dann R1=R3=1K.
>> R2 und LDR bilden den Spannungsteiler und ich vermute R2=15K. Wäre das
>> korrekt?
> Ja.

Prima! Ist Deiner Meinung nach ein Stützkondensator zwischen Pin 1 und 8 
nötig? (bipolarer NE555P)

Beim bipolaren 555 ist ein C zwischen 1 und 8 anzuraten. Der hackt beim 
Umschalten seiner Ausgangs-Halbbrücke etwas unsanft in die Versorgung. 
Bei sensiblen anderen Schaltungsteilen kann das zu Fehlverhalten führen.

Falls du noch eine Hysterese brauchst, geht das sogar einstellbar mit 
einem R (um die 0,5 - 2 MOhm) zwischen Out und CV. Wenn der Ausgang high 
ist, wird dadurch die Komparatorreferenz etwas nach oben gezogen und 
somit ist der Triggereingang relativ tiefer im Low-Bereich und 
umgekehrt.