Also es geht hier um meine Bachelorarbeit.
Erstmal zu meinem Versuch: Ich soll von einen Reflektierten Laserstrahl
(Oberfläche absorbiert einen Teil) die Lichtintensität mittels einer
Photodiode messen (ansonsten dunkler Raum).
Da ich in diesem Gebiet kompletter Anfänger bin sagen mir aus den andere
Beiträgen auch die Schaltskizzen nichts.
Worin mein Problem besteht:
1. Ich weiß nicht welche Messinstrumente oder sonstige Elemente ich
hierfür verwenden soll.
2. Wie ich mit z.B. einer Pin-Photodiode umgehen soll (kann ich einfach
Kabel dranschweißen oder nicht, muss ich eine Platine verwenden..)
3. Macht es einen Unterschied ob das Einstrahlende Licht mit 20° oder
mehr auf die Photodiode trifft?
4. Die passende Schaltung für diesen Versuch (am besten so simple wie es
geht, präzise muss die Messung sein).
Es tut mir leid, dass ich euch mit solchen "dummen" Fragen bombadiere.
:(
Ich hoffe es findet sich jemand der mir das beantworten kann und auch
will.
MFG
Schulteis
Transimpedanzverstärker wäre ein Stichwort.
Kabel anschweißen ist zwar möglich, aber Punktschweißung macht man eher
bei Haushaltsgeräten und Akkus. Warum nicht einfach löten? Platine ist
optional.
Schulteis schrieb:> Ich hoffe es findet sich jemand der mir das beantworten kann und auch> will.
Hallo,
ich baue photometrische Geräte, aber das gehört keinesfalls zu den
Aufgaben, die sich für Anfänger in der Messtechnik eignen, das es dabei
um sehr geringe Ströme geht. Eigentlich kann ich dir nur empfehlen, ein
gekauftes Photometer zu verwenden, wie das hier (gebraucht), das ich
selbst verwende:
http://de.testwall.com/products/product.5071.0.0.Tektronix-J17.html
Denn auch wenn du dir selbst was basteln könntest, bräuchtest du ja
immer noch ein solches Gerät zum Kalibrieren deiner Schaltung.
Voraussetzung für deine Messung ist wohl, dass der Laserstrahl ganz im
Detektor absorbiert wird. Der Winkel ist dabei weniger von Einfluss,
jedenfalls bei 20 Grad, aber der Durchmesser muss natürlich kleiner sein
als die aktive Fläche des Sensors. Sonst musst du das mit klassischer
Optik (Linsen) lösen. Photodioden gibt es aber durchaus mit Flächen von
10 mm², von Solarzellen mal ganz abgesehen. Aber je grösser der Sensor,
desto grösser auch der Dunkelstrom.
Gruss Reinhard
> Also es geht hier um meine Bachelorarbeit.
1. Schade ! Was hast du denn die ganze Zeit gemacht ?
2. Dranschweißen ?? Hast du schon mal gelötetet ?
Und ob Die an nem Kabel gelötet ist oder auf ne Platine ist
der Diode wohl egal.
3. Ja. Hast du eventuel schon mal in der 7. Klasse in Physik gehabt.
Nennt sich Reflexion und ist abhängig von Wikel und Brechungsindex
der Beiden Grenzflächen.
4. Gibt es viele kanst ja mal goo*gln. Kommt halt auch drauf an wie
schnell
und wie empfindlich usw.
Es gibt aber auch integrierte Schaltkreise die Operationsverstärker,
Referenz und AD Wandler enthalten. Die kann man dann mit SPI
ansteuern
und auslesen. ISt halt nicht so schnell wie nen TIA und ne Pin-Diode.
Aber mal echt hast du die ganze Zeit gepennt ?
@Schulteis:
umreiße doch bitte mal Deinen Hintergrund - welcher Studiengang, welche
Vorkenntnisse in Elektronik, Optik und Messtechnik. Sonst wird dieser
Thread mit ziemlicher Sicherheit in ein Heruntergeputze Deiner Person
und Deiner Fähigkeiten enden - und damit ist niemandem geholfen. So wie
es bisher klingt, ist der einzige für Dich mit kalkulierbarem
Erfolgsrisiko gangbare Weg, den Meßaufbau aus käuflichen Komponenten
(lichtempfindlicher Sensor, Meß- und Anzeigeverstärker,...) aufzubauen,
wie Du sie in einer gutsortierten Physiksammlung einer Schule oder
Fachhochschule finden kannst. Alternativ könntest Du Dir einen
versierten Elektroniker (Kommilitone?) vor Ort suchen, der Dir bei der
Lösung des Problems zur Hand geht - falls die Regeln für die Erstellung
der Arbeit das zulassen.
Um dem Analogkram etwas aus dem Weg zu gehen, wäre ein integrierter
Sensor a la TSL230 eventuell der einfachere Weg. Die Auswertung der
ausgegebenen Frequenz ist auch bei etwas umständlicher
"Anfängerprogrammierung" machbar.
Die Auswahl eines geeigneten OPs für den Transimpedanzverstärker kann
auch ziemlich Zeit und Fehlversuche erfordern. Mal von einem guten
Layout der Platine ganz abgesehen - bei den Photoströmen muss man sich
mit vielen Störquellen rumärgern.
Bonzo schrieb:> Wenn die Rolle des> Einfalls winkels nicht klar ist wird eh nichts.
Was heisst Rolle, die Frage ist um welchen Winkel soll es sich überhaupt
handeln? Dass die Photodiode 20 Grad schräg zum Strahlengang steht, ist
eine blödsinnige Annahme, die richtet man einfach senkrecht dazu aus.
Und dass er einen Kegel mit +-20 Grad Öffungswinkel meint, kann ich mir
bei einer Punktlichtquelle wie einem Laser auch nicht vorstellen (bei
einem Laser geht ja auch die Reflexion von einem Punkt aus). Ein
Lichtkegel könnte da höchstens durch eine Sammellinse entstehen, die
Streulicht einfangen soll, aber davon ist nichts erwähnt.
Naja, wenn man eine PIN-Diode mit dem Schweissbrenner behandelt spielt
der Winkel eh keine Rolle mehr.
Gruss Reinhard
Schulteis schrieb:> Also es geht hier um meine Bachelorarbeit.
Tja, wie ist das denn heutzutage so mit der Erklärung, daß man seine
Arbeit selbst und aus eigener Kraft gemacht hat?
Ich nehme hier mal an, daß du nicht Physik studierst, denn dann
solltest und müßtest du all die o.g. Dinge anständigerweise selbst
lösen. Also nehmen wir mal an, daß dein Fach was ganz anderes ist und
das Meßproblem nur eine Randerscheinung darstellt.
> Erstmal zu meinem Versuch: Ich soll von einen Reflektierten Laserstrahl> (Oberfläche absorbiert einen Teil) die Lichtintensität mittels einer> Photodiode messen (ansonsten dunkler Raum).
Um was für Strahlleistungen handelt es sich denn so? Aus'm Laserpointer
oder aus dem Schneidkopf einer Blechbearbeitungsmaschine?
Wie ist (voraussichtlich) die Oberfläche deiner ominösen Oberfläche,
glatt oder rauh? Und was hast du für ne Wellenlänge deines Lasers?
Brauchst du ein optisches System, das deinen Strahl aufweitet, so daß er
den Strahlungsempfänger wenigstens halbwegs gleichmäßig beleuchtet und
nicht zufällig auf dem Bonddraht landet?
Oder ein anderes optisches System, das die in alle Richtungen gehende
Streustrahlung sammelt, damit du ne Chance hast, deb Gesamtanteil der
reflektierten Strahlung bestimmen zu können?
Also, geh mal in dich und denke gründlich nach. Die gerätetechnische
Ausführung der Meßelektronik kommt viel später als all das, was du
vorher abklären mußt.
W.S.
Es gibt doch von TAOS fertige Sensoren (TSL230, TSL250, TSL257, TSL260
etc) mit eingebautem Transimpedanzverstärker, die Lichtintensität linear
zu Spannung wandeln oder zu Frequenz, der TCS3200D kann dabei sogar nach
R/G/B selektieren
http://de.rs-online.com/web/c/?sra=oss&searchTerm=taos&x=0&y=0
Also an alle :)
Was ich die ganze zeit gemacht habe bis jetzt? SUCHEN und wie lange--> 7
Tage. Und da ich nur vor 2 Wochen die Arbeit bekommen habe, konnte ich
vorher mir auch nicht so richtig was unter meinem Thema vorstelln. Und
von Elektronik habe ich keine Ahnung da sowas bei einem Studiengang wie
"Technologie nachwachsender Rohstoffe" nicht drankommt.
zu meinem Laser (hab noch keinen), der soll schwach sein und die
Oberfläche nicht zerstören. habe an
http://www.deutsche-werke.de/shop/index.php?cat=KAT05&product=P000003
gedacht.
Und ich brauche auch kein optisches System.
Die Probe hat eine glatte bis rhaue Oberfläche (die Steuung ist dabei
egal)
Als Anfänger würde ich komplette Geräte auch eher nehmen als etwas
selber zusammenzubauen.
Reinhard Kern schrieb:> http://de.testwall.com/products/product.5071.0.0.T...
finde ich ganz praktisch, doch mit welchem Preis kann ich da rechnen?
tt2t schrieb:> Es gibt doch von TAOS fertige Sensoren
Ja gut aber wie setzte ich diese Sensoren ein (wie gesagt keine Ahnung
von Elektronik) was brauche ich hier noch an einem Gerät um die
Spannung/Lichtintensität zu messen?
Danke an die Personen die sich bei den Antworten gedanken gamacht haben
und an die anderen (nicht jeder ist so super inteligent in einem anderen
Fachgebiet wie ihr es sicherlich seid!!)
Mit freundlichen Grüßen
Schulteis schrieb:> (nicht jeder ist so super inteligent in einem anderen> Fachgebiet wie ihr es sicherlich seid!!)
wie kommst du denn dann in die missliche lage, das machen zu müssen?
wenn es nicht dein studienfach ist, musst du es auch nicht müssen.
wenn es doch dein studienfach ist, wird es langsam zeit, an einen
wechsel zu denken.
Wir habe hier auch gerade so etwas gemacht. Ist ein kommerzielles
Produkt, deshalb darf ich keine Schaltung herausgeben.
Wir haben lange verschiedenste Photodioden getestet, und einige
Unterschiede in der Empfindlichkeit festgestellt. Stell dich darauf ein,
dass da evtl auch Tests laufen müssen.
Der Winkel war sehr wichtig. Aber auch die Oberflächengröße. Auch
Temperaturen hatten einen Einfluss.
Der PD Ausgang wird dann über 2 Operationsverstärker auf eine Level
gebracht, der erst dann mit einem 'normalen' AD-Wandler gut messbar ist.
Dafür müßte eine Schaltung entwickelt werden.
Das ist jetzt nicht böse gemeint, aber: such dir eine Arbeit in einem
Gebiet, wo du mehr drin bist.
Schulteis schrieb:> finde ich ganz praktisch, doch mit welchem Preis kann ich da rechnen?
Mit jedem, es gibt kaum Grenzen, besonders nicht nach oben. Google weiss
Bescheid. Das von mir genannte bekommt man gebraucht für 500 bis 1000
Euro, aber das ist nur sinnvoll, wenn eine geeigneter Sensor dabei ist.
Aber in einer Universität stehen GARANTIERT Photometer und
Spektralphotometer rum (und nicht nur eines), und die zuständigen Leute
können dir auch sagen, ob das jeweilige Gerät für deine Messaufgabe
geeignet ist. Ich würde allerdings nicht erwähnen, dass du womöglich
Kabel dranschweissen willst...
Gruss Reinhard
Ähm... "Streuung ist nicht wichtig" klingt seltsam...
Was sollst Du denn nun wirklich messen - und wozu?
Und natürlich kam da schon die Frage nach der Präzision... vielleicht
reicht ja auch ein einfacher Fototransistor mit Widerstand, über dem Du
dann einfach die Spannung misst (und damit indirekt den Strom, den das
Licht im Fototransistor auslöst).
6V -----+----+
| |
R (V)
| |
+----+
|
FT
|
0V -----+
Je nachdem, wieviel Licht da reinkommt, ist ein andere Widerstand
sinnvoll, ich würd' mal mit 100k anfangen. Die Schaltung ist so einfach,
das kann man ja einfach mal ausprobieren.
Wir sehen, das ist eine interdisziplinaere Arbeit. Also, die Fachleute,
oder E-Tech stuenden fragen, oder den Betreuer. Das Bestehen der arbeit
sagt dann etwas ueber die Kommunikations- ond Koordination-Faehigkeiten
aus, und weniger ueber das Fach an sich.
Es ist in der Tat eine anspruchsvolle Aufgabe, die auch ein versierter
Elektroniker erstmal duchdenken muss, bevor er anfängt irgendwas
aufzubauen.
Daher sind massgeblich die physikalischen ( optischen ) Randbedingungen
erstmal zu definieren.
Was sind das genau für reflektierende Oberflächen?
Was ist das für ein "Raum", der ansonsten dunkel ist? ( Gehäuse oder ein
richtiger Raum? )
Warum muss es ein Laser sein? ( Entfernung zum Objekt? )
Die Rückstreuung von der unbekannten Oberfläche könnte ja im Bereich
zwischen 0% und 99% liegen. Was ist da realistisch zu erwarten?
Und last but not least ( es wurde schon erwähnt ), warum musst Du so
eine fachfremde Spezialaufgabe lösen?
Wenn ich z.B. Nachichtentechnik studiere, muss ich auch nicht wissen wie
man Lackfarben korrekt mischt, oder Weisswurst herstellt...
Erkläre das doch mal!
Stefan M. schrieb:> Die Rückstreuung von der unbekannten Oberfläche könnte ja im Bereich> zwischen 0% und 99% liegen. Was ist da realistisch zu erwarten?
Jepp und je rauher die Oberfläche desto mehr verhält sich die
Reflektionsfläche wie ein Kugelstrahler.
Aber das soll wohl vernachlässigt werden und nur der Teil erfasst werden
der im Strahlengang liegt:
Schulteis schrieb:> Die Probe hat eine glatte bis rhaue Oberfläche (die Steuung ist dabei> egal)
Also braucht man erst mal eine Fotodiode (oder ein Fotometer) die/das
den reflektierten Strahl komplett erfasst und bei der zu erwartenden
Eingangsstrahlung (Im Zweifel also der Laserleistung) noch nicht
übersteuert.
Es macht keinen Sinn nur das eine schon mal auszusuchen, das muss
zusammen passen!
Frage deinen Betreuer!
Welche Wellenlänge hat denn dein Laser? Die Sensoren von TAOS gibt es
z.B. für sichtbares Licht oder für IR. UV wird schon viel schwieriger.
Die TSL25... von TAOS haben 3 Anschlüsse: VDD (Versorgung plus), GND
(Versorgung minus) und Ausgang plus. Zwischen VDD und GND schliesst Du
eine Stromversorgung an (z.B. Batterie oder stabilisiertes Netzteil,
Spannung ) und zwischen Ausgang und GND misst Du eine Spannung, die
abhängig ist von der Helligkeit. Musst Du halt kalibrieren.
Die Spekulationen hier sind vollkommen sinnlos, wenn Du uns nicht sagst,
was genau das Thema Deiner Arbeit sein soll und welchem Zweck dieser
Aufbau dienen soll. Sonst scheitert die Messung schon am Abstand. Denn
wird der variiert, ändert sich die Lichtstärke dramatisch.
Was also willst Du überhaupt bezwecken?
j. c. schrieb:> Sonst scheitert die Messung schon am Abstand. Denn> wird der variiert, ändert sich die Lichtstärke dramatisch.
Nicht mal das ist sicher - je nach Oberfläche wird der Laserstrahl als
Strahl reflektiert, der vom Sensor voll erfasst wird, und -
Originalzitat Fragesteller - Streulicht interessiert nicht. Wobei sich
die Frage nach dem Sinn der Messung stellt, denn er erwähnt selbst, dass
bei zunehmend rauher Oberfläche sich die Strahlungscharakteristik einem
Kugelstrahler nähert. Was nun, ein Kugelstrahler ohne Streulicht?
Fragen über Fragen.
Es genügt wohl nicht, eine elektronische Messschaltung aufzubauen ohne
jede Ahnung von Elektronik, man soll dabei auch optische Parameter
messen ohne Ahnung von Optik. Sofern überhaupt irgendwas an den Angaben
stimmt, frage ich mich auch, was sich die Ausbilder dabei gedacht haben.
Gruss Reinhard
>Es genügt wohl nicht, eine elektronische Messschaltung aufzubauen ohne>jede Ahnung von Elektronik, man soll dabei auch optische Parameter>messen ohne Ahnung von Optik.
Satz des Tages heut hier! :-)
Wie gesagt, ohne Erklärung was es soll, ist es sinnlos.
Eine für mich auch nicht ganz unwesentliche Frage:
muss quantitativ gemessen werden oder reicht qualitativ.
Es macht nun mal einen Unterschied, ob die Aussage genügt "Probe B hat
(bei ansonsten gleichen Bedingungen) mehr reflektiert als Probe A" oder
ob ich einen kalibrierten Messwert benötige, der mit Werten die von
einem buddhistischem Mönch 200 Meter unter dem Gipfel des Mt Everest
gewonnen wurden, verglichen werden soll.
Also Leute die Oberfäche wird Kautschuck sein und es sollen einfach nur
Unterschiede zwischen den einzelnen mischungen untersucht werden :) aber
jetzt alles beiseite!!
Ihr habt mir viel zu denken und viele Vorschläge gegeben und ich bin
euch dafür dankbar. :) Durch das viele viele Suchen und Euch bin ich
jetzt viel schlauer geworden und den Rest kann ich auch jetzt selber
weitermachen.
DANKE
Mit freundlichen Grüßen
Schulteis
