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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lichtschranke mit abgesetzter Photodiode - Problem


Autor: Joerg (Gast)
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Hallo,
ich komme hier echt nicht weiter….

Ich möchte eine Lichtschranke bauen, die bei einer MiniZ-Autorennbahn 
die Rundenzeiten mißt. Wie auch immer…. Eine Infrarot-Lichtschranke habe 
ich mir von Kemo (Bausatz B62) zugelegt. Sie nutzt das IC U2531 von 
Telefunken. Datasheet: 
http://www.kemo-electronic.com/datasheet/U2531.pdf.
Die Schaltung funktioniert auch (Mit auf der Platine gelöteter 
Fotodiode).

Da man bei diesem Anwendungszweck (man fährt ja nicht gern allein) immer 
mehrere Fahrzeuge im Rennen hat, habe ich im nächsten Schritt eine 
Platine erstellt, wo mehrere dieser Lichtschranken mit folgendem 
Monoflop und Relaisstufe aufgebaut sind. Diese hinzugefügten Elemente 
sind aber nicht das Problem.

Das eigentliche Kernproblem ist, daß ich die Fotodiode nicht via 
(geschirmten) Kabel von der eigentlichen Platine getrennt, betreiben 
kann (Auch nicht bei der Original-Platine von Kemo). Denn das ist 
erforderlich, da in der „Zieleinfahrt“ nicht genügend Platz ist, um 4 
Lichtschranken unterzubringen. Schon Längen von wenigen cm zwischen 
Fotodiode und Empfängerplatine führen zur Einstellung der Funktion und 
es treten Effekte auf, wie
-  sich mit der Hand der Platine nähern führt zum Ansprechen
-  Keine Reaktion auf Infrarotsignale vom Sender
-  Eine Person, die 50 cm entfernt sitzt, kann die Lichtschranke durch 
berühren der Heizung zum ansprechen bringen.
-  Nimmt man die (batteriebetriebene) Empfängerplatine und wandert 
durchs Haus, spricht sie an bestimmten Stellen reproduzierbar an, obwohl 
kein Infrarot-Sender aktiv ist.

Ich wollte doch nur eine Lichtschranke bauen und hab jetzt einen 
Erdstrahlenempfänger??? Nein im Ernst, habt ihr vielleicht eine Idee 
woran dies liegen könnte, bzw, wie man die Fotodiode entfernt von der 
Empfängerplatine betreiben könnte?


Beste Grüße
Joerg

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Fotodiode von der Empfängerplatine zu trennen ist keine Gute Idee. 
Damit man keine externen Störungen einföngt sollte man wenigstens ein 
geschirmtes Kabel nehmen. Wenn die Schirmung stimmt sollte man sich 
eigentlich keine Störungen einfangen.
Allerdings stört die zusätzliche Kapazität des Kabels die 
Verstärkerschaltung und produziert zusätzliches Rauschen (nicht immer, 
aber bei allen guten Verstärkern). Im ungünstigen Fall fängt der Eingang 
mit der extra Kapazität an zu schwingen und reagiert dann auch kleinste 
Anderungen.

Die bessere Lösung wäre es einen wirklich kleinen Verstärker zu finden 
der noch Plazt hat. Ab einer gewissen Länge wäre dann auch ein 
Fototransitor die bessere Wahl als eine Fotodiode am langen Kabel. Das 
past dann aber nicht mehr so ganz zu dem Bausatz.

Autor: Brummschädel (Gast)
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> Die Fotodiode von der Empfängerplatine zu trennen ist keine Gute Idee.
> Damit man keine externen Störungen einföngt sollte man wenigstens ein
> geschirmtes Kabel nehmen. Wenn die Schirmung stimmt sollte man sich
> eigentlich keine Störungen einfangen.
> Allerdings stört die zusätzliche Kapazität des Kabels die
> Verstärkerschaltung und produziert zusätzliches Rauschen (nicht immer,
> aber bei allen guten Verstärkern). Im ungünstigen Fall fängt der Eingang
> mit der extra Kapazität an zu schwingen und reagiert dann auch kleinste
> Anderungen.


geil - jede Menge Text und kein Inhalt, war ein schwerer Tag gestern?

Autor: Erik Dieckmann (Gast)
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Hallo Joerg,
die Schaltung ist meiner Ansicht nach eher für die Datenübertragung 
vorgesehen. Für Deine Zwecke gibt es bessere. Außerdem würde ich LEDs 
mit Optik verwenden oder besser noch professionelle Lichtschranken (z.B. 
der Fa Sick).
Gruß Erik

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Es gibt bei 1-2-3 sehr gute Lichtschranken mit angeflanschter 
Glasfaseroptik, etc.

Da sind die S/E Einheiten sehr klein und auch an eine 
Modell-autorennbahn  integrierbar.

Suchworte nach Herstellern/Namen: ifm, wenglor, baumer, sick, opto 
effektor,  visolux -- das Angebotist reichlich.



Schau dort mal, meine hat 3 euro gekostet -- dafür lohnt der Selbstbau 
nicht.

Autor: Joerg (Gast)
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Hallo,
da mit den geschirmten Kabel hatte ich probiert, bin aber vielleicht 
falsch ran gegangen.
Hatte ein 4-adriges mit Geflecht und Folie geschirmtes Kabel benutzt.
Zunächst die Abschirmung an beiden Enden offen (nirgends angeschlossen) 
--> Keine Besserung.
Dann zumindest Plationenseitig an Masse--> Keine Besserung

Dann hatte ich die Fotodiode an einem lediglich 4cm langen ungeschirmten 
Litzen angeschlossen--> Keine Besserung (erwartet)

Das war dann auch die Erklärung dafür, dass es mit geschirmten Kabel 
nicht funktioniert, denn (ich brauchte ja Platz zum löten) von der 
Platine bzw. der Fotodiode zum geschirmten Kabel waren ja auch einige cm 
ungeschirmt.

Neuer Versuch: Anschluss des geschirmten Kabels direkt an den 
Chip-Ausgang (also ohne Umweg über Platinenleiterbahn) und zusätzlich 
mit verlängerter Schirmung bis zum Gehäuse der Fotodiode. --> Ist schon 
ziemlich nach am Ziel, praktisch aber schlecht realisierbar.

Würde ich einen abgesetzten Verstärker benutzen, wäre der 2531 und damit 
eigentlich das bisherige Platinendesign hinfällig (ok, muss ich 
vielleicht durch). Oder gibt es da vielleicht noch einen Kniff?

Beste Grüße
Joerg

Autor: Erik Dieckmann (erikms5)
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Andrew Taylor schrieb:
> Es gibt bei 1-2-3 sehr gute Lichtschranken mit angeflanschter
> Glasfaseroptik, etc.
>
wäre auch eine Möglichkeit:
nicht das Kabel verlängern sondern die Optik durch Lichtwellenleiter.
Gruß Erik

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Erik Dieckmann schrieb:
> Andrew Taylor schrieb:
>> Es gibt bei 1-2-3 sehr gute Lichtschranken mit angeflanschter
>> Glasfaseroptik, etc.
>>
> wäre auch eine Möglichkeit:
> nicht das Kabel verlängern sondern die Optik durch Lichtwellenleiter.
> Gruß Erik

Was für die Industrie gut funktioniert, muß im Hobbybereich nicht 
schlechter funktionieren ;-)

Ernsthaft: Es lohnt einfach heutzutage nicht mehr LS selber zu bauen.
Das Angebot gebrauchter oder als Lagerware abgestoßener LS ist so 
vielfältig.
Da macht ein Kemo Bausatz keinen Sinn, weder ökonomisch noch von der 
Zuverlässigkeit der Funktion.
Das ist keine gute Hardware, das ist "Bastelware".

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Joerg schrieb:
> Hallo,....
> Würde ich einen abgesetzten Verstärker benutzen, wäre der 2531 und damit
> eigentlich das bisherige Platinendesign hinfällig (ok, muss ich
> vielleicht durch). Oder gibt es da vielleicht noch einen Kniff?
>
> Beste Grüße
> Joerg

Es gibt da leider nur einen Kniff: Schmeiß das Ding in die Tonne.

Das Teil benötigt soviel Nachbesserung, da kannst Du Stunden dran 
verbringen. Es lohnt einfach das Redesign nicht.

Ansatzweise mal formuliert was Du so nachbessern müßtest:
Metallgehäuse, Bandbegrenzung, Vorverstärker mit Filterung und AGC, etc 
-- der ganze Aufwand rechnet sich nicht.

Tut mir leid wenn's hart klingt, aber ich hatte Dutzende dieser Bausätze 
zur Nachbesserung. Irgendwann läßt die Freude daran nach.

Autor: Joerg (Gast)
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Hallo Ulrich, Eric und Andrew,
vielen herzlichen Dank für eure Tips.
Aber das tut weh, habe da schon etliches investiert. Letztlich
sind es aber Anfängerfehler (hätte ja mal die Funktion mit abgesetzter 
Fotodiode testen können, bevor ich die Platine ätzen ließ..)

Aber gut -nach vorn schauen-, das mit der abgesetzten Optik gefällt mir 
gut, werde mich bei 1-2-3 mal umsehen.
Noch' ne dumme Frage von mir: Ist mit 1-2-3 die Bucht (3-2-1-schade) 
gemeint)?

Viele Grüße
Joerg

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Joerg schrieb:
> Hallo Ulrich, Eric und Andrew,
> vielen herzlichen Dank für eure Tips.
> Aber das tut weh, habe da schon etliches investiert.

Ja. Wenn's auch ggfs. nur ein schwacher Trost ist: So was passiert fast 
jedem irgendwann. Aber manchmal ist es besser die "Reißleine" zu ziehen 
und den Ballast an die Seite zu legen.



> Noch' ne dumme Frage von mir: Ist mit 1-2-3 die Bucht (3-2-1-schade)
> gemeint)?

Yo, ebay halt. Und nicht 3-2-1 schade, sondern: So was kommt alle Nase 
lang wieder.
Nur wenn man halt unbedingt etwas ersteigern will, kann es teuer werden.
Also Geduld und etwas Ruhe zeigen. Wenn's nicht mit 1 Euro klappt, dann 
bestimmt mit 5   :-)

Gutes Gelingen.

hth,
Andrew

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn die entfernung für die Lichtschranke nicht so weit ist (z.B. 5 
cm)und man nicht gerade extrem viel Fremdlicht hat, sollte man sogar 
ohne Modulation auskommen. Die Empfängerschaltung kann dann mit einem 
Transistor und 2 Widerständen so einfach sein, dass man sich eine 
Platine auch noch von Hand schnitzen kann.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Der IS471F vom SHARP ist ein IR-Empfänger mit integrierter Modulator für 
eine IR-Diode. Alles fertig drin. Extern braucht man eine IR-Diode 
(evtl. mit Vorwiderstand um die Empfindlichkeit zu kontrollieren), einen 
Pull-Uo-Widerstand und 12V.

Autor: Joerg (Gast)
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Hallo Bernd ,
ja, der IS471F scheint sehr interessant zu sein, würde es doch meine 
diskret aufgebaute Schaltung drastisch vereinfachen.

Wie ist denn die Reichweite dieses Bauteils. Ich muss ca. 80 cm 
ueberbrücken. Evtl. ist eine folgende Verstärkerschaltung notwendig - 
oder?.

Alternativ könnte ich ja einen SFH506 / IS1U60/IS1U60L oder PNA4601M als 
Empfänger benutzen. Diese IR-Detektoren arbeiten ja mit einer 
Trägerfrequenz (zB. 38KHz), was ich eigentlich auch benötige.
Doch weiß jemand, ob diese Bauteile Dauerbestrahlung mit konstanten 38 
KHz aushalten, oder zwingend Pausen benötigen? Im Datenblatt finde ich 
hierzu nichts Definitives.

Beste Grüße
Joerg

Autor: Ulrich (Gast)
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Einen Verstärker kann man bein IS471 nicht mehr zuschalten. Der Ausgang 
ist digital. 80 cm Entfernung sind schon recht weit, aber mit einer sehr 
hellen IR LED könnte es noch gehen.

Die meisten der IR empfänger für 38 kHz sind nur für noch mal mal 
Moduliertes Signal geeignet.

Autor: Joerg (Gast)
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Hallo,
ich noch mal :-)

Habe nun schon einige IR-Empfänger-ICs gesichtet, aber scheinbar kann 
keines mit einem dauerhaft getaktetem Signal arbeiten, so dass nur bei 
dessen Untergrechung ein Ausgang von 1 auf 0 oder umgekehrt wechselt.

Wenn jemand da noch einen Tip hätte...

Das mit dem IS471F werde ich ausprobieren, wenngleich ich ob der 80 cm 
(ok 70 wäre auch ok) nicht allzu optimistisch bin.


Beste Grüße
Joerg

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Mit dem IS471 habe ich schon mal eine Lichtschranke für eine Eingangstür 
realisiert. Mit Linse und einem Röhrchen wegen massiver 
Sonneneinstrahlung.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Wieso baust du dir nicht einfach eine vernünftige Lichtschranke selber?
Der Kemo-Bausatz scheint schon etwas antiquiert zu sein (Telefunken-ICs 
habe ich schon lange nicht mehr gesehen - musste der Händler erst mal 
den Staub abpusten?)
Du hast du (funkt-)ferngesteuerte Autos, oder?
Wie erkennst du denn, welches Auto nun durch die Lichtschranke gefahren 
ist?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Hallo Joerg,

ich habe hier noch eine originalverpackte Omron Lichtschranke mit einem 
Lichtleiterset, Du kannst diese für 8 Euro zzgl. Versand haben.
Damit kannsT du dann testen ob eine profesionelle die Schwierigkeiten 
bei Deinem Aufbau beseitigt.
Dateils können wie per PN klären.
Melde Dich einfach im Forum an, und schick mir bei Interesse eine 
Nachricht.

Gruß,
Andrew

Autor: Joerg Sohrt (progo)
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Hallo Andrew,
hast eine Nachricht von mir. Bin interessiert, wenn die LS klein genug 
(s.u.) wäre.

Hallo STK500-Besitzer,
ja, es sind ferngesteuerte Autos. Die Erkennung ist simpel gelöst, indem 
an der Antenne jeweils ein Fähnchen in unterschiedlicher Höhe angebracht 
ist. Die Lichschranken (geplant sind 4 Stück) befinden sich daher 
übereinander. Die einzelnen LS lösen lediglich ein Relais oder einen 
durchschaltenden Transistor aus. Dies wird mit der seriellen oder 
parallelen Schnittstelle eines Notebooks abgefragt. Programme hierzu 
gibt es ja wie Sand am Meer - zB. Laptimer 2000, Kickrace, SCLTimer, 
SCRace, Slotman, Slotrun usw.usw. um nur einige zu nennen.


Viele Grüße
Joerg

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