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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Monitordiode eines Lasers auswerten


Autor: ichichich (Gast)
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Hallo,

ich habe jetzt schon viel rumprobiert und auch im Internet gesucht aber 
bisher komme ich auf keine wirkliche Lösung für mein Problem:
Ich hab eine Laserdiode von reichelt und möchte eine Art Steuerschaltung 
für diese Bauen.
Das ganze soll danach mal µC gesteuert sein.

Zur Messung der Ausgangsleistung will ich die interne Photodiode 
verwenden. Wenn ich mit nem normalen Messgerät rangehe erhalte ich auch 
sinnvolle Daten (Ströme im 100µA Bereich).
Da ein Atmega ja nur Spannung und keinen Strom messen kann wollte ich 
einen Transimpedanzverstärker verwenden.

Hier mal der Schaltplan(falls man es denn so nenen kann^^): 
http://img124.imageshack.us/img124/9763/img3995l.jpg

Der regelbare Widerstand bei der Laserdiode selbst soll symbolisch für 
die Stromregelung sein.
Der Operationsverstärker ist ein LM358. Alle Spannungen haben den 
gemeinsamen GND.
ganz rechts am Ausgang des OpAmps wird die Spannung gemessen.

Aber irgendwie funktioniert das gar nicht. Ich bringe die Laserdiode 
über nen großen Testwiderstand gerade so zum leuchten und kann auch per 
Messgerät ca. 100µA messen. Aus dem OpAmp kommt aber keine sinnvolle 
Spannung raus, sondern nur ein paar mV (gemessen gegen +5V) anstatt ca. 
1V.

Falls ich eine "normale" Fotodiode nehme funktionierts.

Ich hab dem OpAmp als Ground +5V gegeben, da die Laserdiode zwangsweise 
da in der Mitte mit + verbunden sein muss. Damit steigt auch die 
Spannung an der Monitordiode auf 5V an hab ich mir gedacht.
Hab auch schon viel rumprobiert und so, aber bin bisher nicht ans Ziel 
gekommen.

Wo könnte denn hier der Fehler liegen? Müsste die Monitordiode andersrum 
angeschlossen werden? Gibt es eine andere Schaltung mit der man diesen 
Monitorstrom messen kann?

Eine normale Treiberschaltung kann ich nicht verwenden, da der Laser 
später mit einigen KHz angesteuert wird. Davor soll er über den ADC 
eines Atmegas eingestellt werden, so dass dann der Widerstand auf den 
richtigen Wert geregelt wird.

Vielen Dank für eure Tipps schonmal!

Autor: Ulrich (Gast)
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Dem OP ampl fehlt die Spannung kleiner als +5 V  (GND sollte schon 
reichen). Wenn die Schaltung funktioniert sollte der OP etwas kanpp 
unter 5 V rausgeben.

Bei Laserdioden ist einiges an Vorsicht geboten:
1) Gefahr fürs Auge: ist bei einer reinen diode nicht groß, wenn man 
etwas Abstand wahrt und keine Focussierende optik nutzt. Ganz 
ungefährlich ist der Laser aber trotzdem nicht, die hohe Leuchtdichte 
bleibt ja als Gefahr.

2) Laserdioden sind sehr empfindlich gegen ESD und auch nur kurze Pulse 
mit zu viel Strom.

Autor: Olaf (Gast)
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> Eine normale Treiberschaltung kann ich nicht verwenden, da der Laser
> später mit einigen KHz angesteuert wird.

Das ist Unsinn. Du kannst den Laserstrom nicht ueber deinen 
Microcontroller regeln. Der ist naemlich zu langsam. Wenn dann der Strom 
in deinem Regler mal fuer 1-2ns zu gross ist und dein Microcontroller 
das erst 1us spaeter merkt brauchst du bereits eine neue Diode.

Du musst dir einen analogen Regler bauen der die Diode auf einen maximal 
moeglichen sinnvollen Strom regelt, und dann ueber deine Schaltung den 
Strom runterschalten. Und dann musst du noch darauf achten das deine 
Schaltung beim hochschalten keinen Ueberschwinger macht. Das ist dann 
mal eine Anwendung wo ein schnelles Oszi sinnvoll ist. Beachtest du das 
nicht wird dein Laser nach einigen Betriebsstunden immer dunkler.

Ich glaub in Sam Goldwassers Laser-FAQ waren auch ein paar 
Beispielschaltungen drin.

Olaf

p.s: Sollte deine LaserDIODE teuer sein, dann empfehle ich dir erstmal 
mit einer ausgeschlachteten aus einem alten CD-Player zu ueben.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

Du hast die Diode verkehrtherum eingebaut.

Der Photodiodenstrom fließt immer in Sperrichtung. Der OPV will daher 
eine Spannung <5V am Ausgang erzeugen. Da das bei OPV prinzipiell nicht 
geht, liegt die Ausgangsspannung des OPV immer ein kleines bißchen höher 
als 5V.

> Aber irgendwie funktioniert das gar nicht. Ich bringe die Laserdiode
> über nen großen Testwiderstand gerade so zum leuchten und kann auch per
> Messgerät ca. 100µA messen. Aus dem OpAmp kommt aber keine sinnvolle
> Spannung raus, sondern nur ein paar mV (gemessen gegen +5V) anstatt ca.
> 1V.

Am einfachsten läßt sich das Problem beheben, wenn Du die negative 
Spannung des OPV auf 0V oder -5V oder irgendwas Kleineres verringerst.



Gruß,
  Michael

Autor: Dieter S. (accutron)
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Michael hat Recht. Übrigens wäöre es sicher möglich, auch ohne OPA 
auszukommen. Die Kathode der Monitor-Fotodiode kommt auf +5V, die Anaode 
auf einen rel. großen Messwiederstand, und das andere Ende des Messiwd. 
auf GND. Daran kannst Du mit dem µC dann die Größe für den Fotostrom 
messen. Der Laserstrom sollte dennoch begrenzt werden, denn sonst könnte 
die Laserdiode zufolge langsamer Regelung Schaden nehmen.

Dieter

Autor: Dieter S. (accutron)
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Oh Gott, "Messwiederstand", und das mir...



Dieter

Autor: ichichich (Gast)
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Hallo,

so nun antworte ich doch nochmal nachdem ich jetzt endlich dazu gekommen 
bin es zu testen! :-)

Anstatt eines "normalen" OpAmps nehm ich jetzt einen Rail-to-Rail OpAmp 
her und +5V und GND als Versorgungsspannungen.
Die Spannung die der hernach rausgibt ist folgende: 5V-(R*I)
Damit komme ich jetzt weiter! :-D

Zur Regelung noch: Ich hab auch schonmal ein wenig rumprobiert: Die 
Leistung der Laserdiode hängt vor allem (Strom konstant) von der Wärme 
ab. Wenn ich also ein Zimmer ohne extreme Temperaturschwankungen habe, 
dann braucht es eine so aufwendige Regelung gar nicht. Beispiel: ich 
stelle die 5mW Diode auf 4mW Leistung ein. Danach leuchtet sie ein wenig 
und wird warm. Der Strom bleibt erstmal gleich, aber die Leistung senkt 
sich auf (z.B.) 3.8mW ab. Irgendwo pendet die sich dann ein. Der µC 
prüft das alle paar Sekunden und regelt nun nach. Sollte es nun kälter 
werden (Zimmerfenster auf), so läuft auch jetzt die Temperaturänderungen 
nicht schlagartig ab, sondern auch nur langsam, so dass der µC auch 
wieder Nachregeln kann. Ich hab eh nicht vor die 5mW bis auf 4.99999mW 
genau hinaufzuregeln, sondern werde bei ca. 4 bis 4.5mW bleiben.
Mit normalen Schaltungen zur Leistungsregelung hätte ich hier eh recht 
bald Probleme, da der Laser sehr schnell moduliert werden muss im 
weiteren Verlauf.

Aber nochmal Danke für alle Antworten! Hat geholfen! :-D

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