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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fotodiode, welcher Typ um bei Taschenlampe aktiv zu werden


Autor: Brotzel (Gast)
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Hallo,
möchte eine Schaltung aufbauen, die etwas tut, wenn man mit einer 
Taschenlampe draufleuchtet.
Da ich nichts von Fotodioden verstehe, habe ich es einfach mal mit 
folgender versucht (Reichelt):

SFH 229 FA :: Fotodiode, 40µA/740...1100nm

Die Idee ist, daß das Licht einer normalen Taschenlampe die Diode voll 
durchschaltet. Bei dieser muss ich "volles Rohr" sehr viel Licht ganz 
nah dranhalten, damit sie auch nur andeutungsweise sich bequemt 
durchzuschalten.

Welchen anderen Typ könnt Ihr empfehlen?
Das ganze kommt dann an den Input eines PIC-Prozessors, die Diode soll 
nur an oder aus schalten (wenn Licht draufkommt, an), den Rest macht 
dann der PIC.

Vielen Dank
Paul

Autor: rotzfrech (Gast)
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wenn ich "voll durchschalten" höre, dann würde ich eher einen 
Fototransistor nehmen !

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Paul,
Fotodioden unterscheiden sich neben den elektrischen Daten auch sehr 
stark in der Optik (enger/weiter Erfassungwinkel) und viele haben die 
höchste Empfindlichkeit nicht unbedingt im sichtbaren Bereich sondern im 
IR.

Für Deine Schaltung könnte ein stinknormaler Fotowiderstand super sein, 
die sind einfach zu beschalten, für sichtbares Licht und oft in 
Sortimenten mit etlichen Bauformen für kleines Geld zu bekommen. Pollin 
hatte mal welche, vielleicht immer noch...

Wenn es aber eine Diode sein soll:
Guter Kompromiss zwischen sichtbarem Licht, und recht grossem 
Erfassungswinkel wäre z.B. eine BPW34.
Aber es gibt noch etliche andere.

Jochen Müller

Autor: Wolfgang Birner (logox2)
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Eine Fotodiode erzeugt ja nur einen winzigen Fotostrom, da wird ohne 
Verstärker kaum was gehen. Für dich ist eine Foto-R oder eine 
Foto-Transistor vielleicht wirklich besser.

mfg
wolfgang

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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>>Eine Fotodiode erzeugt ja nur einen winzigen Fotostrom, da wird ohne
>>Verstärker kaum was gehen. Für dich ist eine Foto-R oder eine

Das stimmt erstmal, aber eine über Widerstand nach +Vcc vorgespannte 
Fotodiode ohne weitere Verstärkung habe ich schon sehr oft direkt am AVR 
(Portpin oder auch ADC) betrieben. Die Eingänge sind da hochohmig genug 
für eine brauchbare Empfindlichkeit.

Jochen Müller

Autor: yalu (Gast)
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> SFH 229 FA :: Fotodiode, 40µA/740...1100nm

Die Siemens/Osram-Teile mit der Endung "FA" haben einen
Tageslichtfilter (dunkles Gehäuse) und detektieren fast nur Licht im
nahen Infrarotbereich (s. angegebenen Wellenlängenbereich). Um
annähernd das volle Spektrum der Taschenlampe einzufangen, solltest du
einen Fotodetekor nehmen, der nichts wegfiltert.

Was teilweise schon geschrieben wurde:

- Fotodioden sind sehr schnell und wenig empfindlich.
- Fototransistoren mäßig schnell und mäßig empfindlich..
- Fotowiderstände (LDRs) sind sehr langsam und sehr empfindlich und
  haben einige Dreckeffekte, die aber in deiner Anwendung
  wahrscheinlich nicht stören.

Je empfindlicher das Bauteil ist, umso stärker reagiert es natürlich
auch auf Umgebungslicht. Wenn du die Taschenlampenversuche nicht im
Stockdunkeln machen willst, kommst du um einen einstellbaren
Schwellwertdetektor (Schmitt-Trigger oder Komparator) nicht herum. Der
kann bspw. leicht mit einem Operationsverstärker realisiert werden.
Falls du das Signal mit einem Mikrocontroller weiterverarbeiten
möchtest, kannst du es auch über einen Analogeingang einlesen und die
Schwellwertüberprüfung in Software machen.

Wo willst du den Fotodetektor den anschließen, und was soll das Ganze
werden? Wie Jochen geschrieben hat, hat man es mit einer hochohmigen
Last leichter, weil Fotodioden und -transistoren im Wesentlichen ein
Stromsignal liefern, das über einen großen Widerstand in eine
entsprechend hohe Spannung umgewandelt wedern kann.

Autor: Brotzel (Gast)
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Wenn ich Eure Tips so lese, dann denke ich über einen Spannungsteiler 
nach, mit einem normalen und einem Fotowiderstand. Das ganze kann ich 
dann so dimensionieren, daß ich im PIC eine analoge Spannung Messe, dann 
könnte man mit einem Poti sogar schön die Empfindlichkeit einstellen.

Das ganze ist für "Geocaching", sog. "Nachtcaches". Man versteckt etwas 
im dunklen Wald, wenn jemand mit der Taschenlampe draufleuchtet wird der 
PIC "geweckt" und er lässte eine normale LED 10 sek. blinken.

Der PIC enthält noch eine Logik, die verhindert, daß das ganze am Tag 
den ganzen Tag blinkt, wird länger als 10sek. draufgeleuchtet, dann geht 
alles wieder aus.

Also, Spannungsteiler müsste doch gehen, oder?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Brotzel wrote:

> Also, Spannungsteiler müsste doch gehen, oder?

Ja, mach ihn schön hochohmig.  Fotowiderstände erreichen Dunkelwider-
stände im MΩ-Bereich.  Außerdem spart ein hochohmiger Spannungsteiler
Betriebsstrom.  Nichtsdestotrotz würde ich die Spannung selbst mit
einem Portpin zuschalten und immer nur kurz einschalten, um noch mehr
Strom zu sparen, schließlich willste ja nicht jede Woche zu deinem
Cache fahren und die Batterien wechseln.

p.s.: Fotowiderstände sind aus CdS gebaut und fallen daher unter das
RoHS-Verbot.  Ist also nur noch eine Frage der Zeit, bis die Dinger
immer teurer werden...

Autor: Brotzel (Gast)
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"Nichtsdestotrotz würde ich die Spannung selbst mit
einem Portpin zuschalten "

mmmm....aber ich muss doch sicherstellen, wenn da einer nachts 
draufleuchtet, daß ich in diesem Moment auch "messe" ?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Brotzel wrote:

> mmmm....aber ich muss doch sicherstellen, wenn da einer nachts
> draufleuchtet, daß ich in diesem Moment auch "messe" ?

Der wird ja nicht nur eine Millisekunde lang da drauf blinkern.  Es
genügt also vermutlich, wenn du in 10-ms- oder vielleicht sogar
50-ms-Intervallen den LDR einschaltest, die Messung machst, und dann
alles wieder schlafen legst.

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Übrigens,

einen Fototransistor kannst Du Dir auch selbst basteln.
Du feilst von einem Transistor im Metallgehäuse vorsichtig den oberen 
Deckel ab, der Klassiker war damals der BC107 im Met.Gehäuse.
Die Empfindlichkeit war garnicht mal sooo übel, es dürfen beim Feilen 
aber keine Späne in den Körper fallen.

Habe ich vor 20 Jahren mal gemacht als das Taschengeld für einen 
echten zum Basteln zu schade war. Und damals waren die echt teuer.

Jochen Müller

Autor: sunnyalex (Gast)
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Jup, das ist wirklich ein gutes Konzept:

-LDR anstatt Fotodiode
-Hochohmiger Spannungsteiler
-Spannungsteiler wird erst durch den PIC selber eingeschaltet (hier aber 
darauf achten, dass ein LDR eine gewisse Zeit braucht um seinen 
Widerstandsendwert zu erreichen)
-Die Spannung mit einem Analog-Komparator-Eingang des PICs mit einer 
Referenz (Poti) vergleichen (also muss es hier kein PIC mit AD-Wandler 
sein sondern jeder mit Analog-Komparator reicht aus)

Noch ein Vorschlag von mir, macht die Sache zwar geringfügig teurer, was 
ja bei einem Teil das man irgendwo hinlegt und gar nicht selbst 
verwendet ein k.o.-Kriterium sein könnte, aber macht es auch noch 
interessanter:

Du könntest den PIC an eine Real-Time-Clock anschließen (PIC selbst 
läuft dann auch über die 32Khz-Clock). Der PIC wäre dann Tagsüber immer 
im tiefsten Sleep-Mode und würde von der RTC abends aufgeweckt werden.
So sparst du noch mehr Energie. Eine 3V Lithium-Zelle sollte so einige 
Monate (Jahre) reichen...

Schöne Grüße,
Alex
(Der Geocaching super findet!)

Autor: Jochen Müller (taschenbuch)
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Ok, dann noch eine Idee:

Solarzelle anstelle des LDR verwenden.
Tagsüber lädt die einen kleinen Akku auf,
Nachts dient sie als Lichtsensor.

Nur erstmal als Konzept muss noch verfeinert werden.

Jochen Müller

Autor: Brotzel (Gast)
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Vielen Dank für die Hinweise!

So in der Art werde ich es machen!

Fehlt noch die Stromversorgung! Dachte an ganz normale 
"Haushaltsbatterien" Alkali Migon 1,5V, dann 2 oder 3 von denen.

Oder doch lieber Lithium Knopfzelle?

Stromverbrauch des ganzen ist ja minimal, selbst wenn meine LED dann 
richtig blinkt, fliessen da nur 20mA für ein paar Sekunden, das wars.
Sollte also möglichst wenig Leckstrom fliessen und möglichst keine 
Eigenentladung der Batterie.

Autor: Brotzel (Gast)
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An Solarzelle habe ich auch schon gedacht.
Aber das ist dann schon eine ganze Ecke komplizierter in der 
Programmierung des PICs, der müsste ja dann auch Ladeströme 
kontrollieren etc.
Aber da wäre in der Tat sozusagen ein "ewiges Licht" möglich, es sei 
denn, das ganze ist wirklich im "dunklen Wald", wo fast kein Licht 
hinkommt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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sunnyalex wrote:

> -Die Spannung mit einem Analog-Komparator-Eingang des PICs mit einer
> Referenz (Poti) vergleichen (also muss es hier kein PIC mit AD-Wandler
> sein sondern jeder mit Analog-Komparator reicht aus)

Aber das Poti auch mit abschalten. ;-)

Da würde ich ja fast zu einem AVR raten, die haben mittlerweile
praktisch alle einen ADC, das macht die Sache etwas einfacher.
Viele von denen kann man auch mit 32 kHz offline takten, damit
hat man die RTC gleich eingebaut.  Dann sollte man aber nicht
vergessen, die Sonnenauf- und -untergangszeiten jahreszeitabhängig
mit zu programmieren. ;-)

> So sparst du noch mehr Energie. Eine 3V Lithium-Zelle sollte so einige
> Monate (Jahre) reichen...

Die könnte Probleme mit dem hohen LED-Strom haben.  Alternative: der
Controller entlädt einen Kondensator auf die LED, das gibt einen
kräftigen Lichtblitz, und die Batterie muss nur den Ladestrom des
Kondensators aufbringen.  Rein analog haben wir sowas seit Jahren
schon gebaut:

http://www.sax.de/~joerg/lebenslicht/

Autor: rotzfrech (Gast)
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Hallo Brozel,
ich habe das mit einem Lichtempfindlichen Widerstand für einen GEOCACHE 
sogar mal gemacht.
Ist in einem Marmeladeglas. In einer Höhle versteckt. Wenn man rein 
geht, hört man nach einer Weile Klopfgeräusche und Schreie.

Der Cache ist deaktiviert. Die Elektronik aber noch in der Höhle.
Läuft seit 5 Jahren mit der gleichen Batterie.

Autor: Thomas (Gast)
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Brotzel (Gast) schrieb:

> Das ganze ist für "Geocaching", sog. "Nachtcaches". Man versteckt etwas
> im dunklen Wald, wenn jemand mit der Taschenlampe draufleuchtet wird der
> PIC "geweckt" und er lässte eine normale LED 10 sek. blinken.

Ist Dir der geoclub bekannt? Ich frage, weil dort ein langer Thread 
existiert, wo ein Reaktivlicht mit Hilfe eines Attiny13V realisiert 
wird. Das Ganze ist relativ ausgereift und funktioniert problemlos 
(allerdings mit einem Fotowiderstand).

http://www.geoclub.de/viewtopic.php?f=57&t=5753
dazu gibt es unter
http://www.reaktivlicht.de/
auch noch ein Tutorial. ... und falls Du C lieber als BASIC nimmst, gibt 
es hier (etwas Eigenwerbung sei gestattet) das Reaktivlicht auch noch in 
C:
http://www.geoclub.de/viewtopic.php?f=57&t=20603

Wie geschrieben, die Dinger funktionieren relativ problemlos, sind 
klein, stromsparend und lassen sich aus mehreren hundert Metern mit 
einer Meg aktivieren. Das größte Problem ist eigentlich, die LEDs noch 
zu sehen.

HTH,
Thomas

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