Ich habe versucht, ein Digitales 3MHz signal von einer Infrarot Led an
eine Infrarot Empfänger Diode zu Senden.
Die Sende-Led ist eine SFH4605, die Empfangs-Diode ist eine SFH203.
Die Sende-Led schaft 10ns schaltzeit, die Empfangs-Diode 5ns.
die Sende-Led wird so angesteuert, daß das Rechteck an der Led noch
relativ gut ein Rechteck ist, die kanten oben und unten sind ein bischen
abgeflacht, aber nicht viel. es fließen ca. 20mA
Wenn ich die Empfangs-Diode relativ hochohmig an das Oszilloskop hänge,
teilweise hängt nur das oszilloskop dazwischen (Spannungs an
Empfangs-Diode und widerstand zusammen 5V) udn die hand zwischen
sende-Led und Empfangs-Diode hinundher bewege, sit ein deutlicher
spannungsunterschied zu erkennen, 0,3-3V, je nachdem wie doll ich die
hand bewege.
Der witz ist jetzt: Das signal von Sende-Led mit 3MHz kommt nicht sauber
durch. es ist extrem schwach und nur ein bischen zu sehen, wenn ich die
Sende-Led sehr nahe an die Empfangs-Diode direkt dranhalten würde.
Was ist das verkehrt? Ich habe schon noch andere langsamere sende-Leds
getestet, und dabei ist es das selbe.
Hab ich mir da ne schlechte Empfangs-Diode ausgesucht, oder funktioniert
die Empfangs-Diode nur mit nem bestimmten vorwiderstand, was hab ich da
verkehrt gemacht? Immerhin soll die eine 1ns schaffen und die andere
5ns...
Jede Diode hat eine Sperrschichtkapazität und diese wirkt in der
beschriebenen Anwendung wie ein Ladekondensator.
Schalte mal 1kOhm parallel zur Diode um in den Signalpausen die
aufgesammelte Ladung wieder abzubauen. Das kostet zwar etwas an
Empfindlichkeit, erhöht die Geschwindigkeit aber ganz erheblich.
Möglicher weise wird deine Empfangsdiode
auch durch inrarotes Streulicht (Glühlame
als Arbeitsplatzleuchte, Sonneneinstrahlung)
völlig übersteuert.
Dagegen ist des IR-Licht der Sendediode nur
Sternenlicht am Taghimmel.
@ Anos B. (Gast)
>Was ist das verkehrt?
Deine Messung bzw. Empfängerschaltung.
>verkehrt gemacht? Immerhin soll die eine 1ns schaffen und die andere>5ns...
Nur mit der richtigen Empfängerschaltung. Einfach mal ans Oszi halten
geht so definitiv nicht!
Siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor
MFG
Falk
hm ok also niedriger innenwiderstand um die kapazität in der diode zu
unterdrücken..?
Diese OP-schaltung auf der einen seite als Transimpedanz-Wandler würde
ja theoretisch gehen, abgesehen davon daß man nicht so schnell mal eben
einen schnellen OP bekommt..
Kapazität bei 0V ist 11pF. Daher genügt das Abschliessen mit 4.7kOhm, um
genau 3MHz Grenzfrequenz einzustellen. Natürlich nimmt man dennoch
weniger, z.B. 1kOhm. Zumindest bleibt dann ein nennenswertes
Ausgangssignal.
Tageslichtfilter zur Verringerung des Gleichstroms, bzw. gleich die
FA-Version benutzen.
Idealerweise einen Transimpedanzverstärker zur Verstärkung einsetzen:
Beitrag "Fotodiode Transimpedanzverstärker"
Eine Erhöhung der Sperrspannung verringert die Sperrschichtkapazität
weiter. Beispielsweise wurde die Anstiegszeit von 5ns bei 20V gemessen.
>> Daher genügt das Abschliessen mit 4.7kOhm
hm aber auf der anderen seite brauch ich nen genauso niederohmigen
widerstand oder? ob ich den widerstand, mit dem ich die Led in reihe
schalte, dann so wählen sollte, daß bei 5V versorgungsspannung 4V an der
diode abfallen und nur 1V an dem widerstand in reihe? weil dann ja mehr
spannung an der diode abfällt..
>> Idealerweise einen Transimpedanzverstärker zur Verstärkung einsetzen
ich befürchte, dann brauch ich ja wohl doch nen OP, der einige MHz 20-50
MHz aushält.
>> wurde die Anstiegszeit von 5ns bei 20V gemessen
das hört sich nicht gut an. eigentlich habe ich in meiner schaltung
wegen der batterie-versorgung nicht viel spielraum, so daß spannungen
über 5V schnell ein problem werden könnten.
@ Anos B. (Gast)
>ich befürchte, dann brauch ich ja wohl doch nen OP, der einige MHz 20-50>MHz aushält.
Nein. Ein 10 MHz OPV sollte reichen. Siehe meine Link, dort steht ne
Formel drin.
>>> wurde die Anstiegszeit von 5ns bei 20V gemessen>das hört sich nicht gut an. eigentlich habe ich in meiner schaltung
Du brauchst auch keine 5ns! Mit dem richtigen Empfänger geht es auch
ohne Sperrspannung.
MFG
Falk
>> Mit dem richtigen Empfänger geht es auch
ohne Sperrspannung
ok, was meintest du jetzt mit Empfänger? die ganze empfänger-schaltung
oder ne andere empfänger-diode, also eine mit Tageslicht-Filter?
ok.
jaa dann brauch ich jetzt nur noch einen schnellen OP, der mindestens 10
MHz schaft und das bei 5V versorgungsspannung.
ich habe auch zwei: OP37 und LT1028
die gehen nur leider beide erst ab 8V.
..es muß aber auch welche für schwächere spannungen geben.
Infrarot-Kopfhörer laufen ja teilweise schon mit einer Batterie.
Nachtrag:
ich habe jetzt den plan von ner Empfängerschaltung gefunden:
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/SIR1000/75320_75321_SIR1000T_SIR1000R_km.pdf
weeweewee.elv-downloads.de/service/manuals/SIR1000/75320_75321_SIR1000T_
SIR1000R_km.pdf
ich werde mich da mal durchdröseln. naja, ob nun eine
transimpedanz-verstärkung gemacht wird, kann man ja auf den ersten blick
nicht erkennen aber ich glaube eher nicht, weil außen der
rückkoppelwiderstand fehlt.
vielleicht versuch ich mal was ähnliches von dem eingang nachzumachen,
falls es mit anderen versionen nich klappt.
ich verstehe trotzdem noch nicht ganz, warum die kapazität der diode
hier besser entschärft werden soll, da gerade bei den hohen frequenzen
die beiden spulen hinter der diode ja höherohmiger werden würden. die
kapazität würde demnach dann also nur bei niedrigen frequenzen
"entschärft" werden.
Für die Kapazität der Fotodiode ist die anliegende Spannung
ausschlaggebend. Da der DC-Anteil bei weitem überwiegt, ist die
Kapazität praktisch unabhängig vom Nutzsignal, dem AC-Anteil.
ah ok.
noch ne Frage:
bringt es mir eigentlich nen Vorteil, da für die Verstärkung statt der
Emiterschaltung ne Basisschaltung zu benutzen, oder ist das nicht so
angeraten?
Der Vorteil ist, daß ich den 1k Widerstand von der IR-DIode auch direkt
da benutzen könnte, wo der Transistor von der Basisschaltung seinen
Emiter-Widerstand hat.
Der Nachteil wäre, daß ich den 1k Widerstand nicht mehr mit einem
Kondensator gegen Hochfrequenzen kurzschließen kann, und deshalb sich
wider stärker die Kapazität der Diode wegen unterschiedlichen Spannungen
auf das Signal einwirken kann.
Bringt mir so ne Basisschaltung denn was, verstärkt die stärker als die
Emiterschaltung (also die Spannungsverstärkung) oder gleich?
Würd mir die was wegen den aus dem Weg geräumten Kapazitäten vom
Transistor bringen oder wäre das eher von Nachteil, weil sich dann die
Kapazität der Diode stärker auswirkt?
@ Anos B. (Gast)
>Der Vorteil ist, daß ich den 1k Widerstand von der IR-DIode auch direkt>da benutzen könnte, wo der Transistor von der Basisschaltung seinen>Emiter-Widerstand hat.
Vergiss es. Um so eine Schaltung zu entwerfen braucht man DEUTLICH mehr
Wissen als du hast. Bau einen Transimpedanzverstärker gemäss dem Artikel
oben auf, fertig.
MFG
Falk
Nachtrag:
Ich bin jetzt auf die irsinnige Idee gekommen, statt nach "schneller OP"
nach "schneller Komparator" zu suchen.
Ich habe den TL3116 Komparator gefunden. er soll ne gute geschwindigkeit
haben, und so wie ich das richtig verstehe auch ab 5V
versorgungsspannung funktionieren. so wie ich das richtig verstehe,
reichen einmal 5V statt +/- 5V dann aus.
Es steht dort zwar "Transimpedanzwandler mit OP", aber da ja nur
digitale zustände rauskommen sollen, geh ich mal davon aus, daß der
völlig ok ist und der ist sogar billig.
ist jemand da anderer meinung, oder kann ich den benutzen für die
"Lichtsensorschaltung mit Transimpedanzwandler" ?
Hier ist nen Datenblatt falls jemand gucken möchte. :)
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/texasinstruments/tl3116.pdf
Du willst also mit einem Komparator einen Transimpedanzwandler bauen.
Nein. Das wird nix.
Was ist denn nun mit einem g'scheiten OpAmp? Die gibt's doch wirklich
wie Sand am Meer, z.B. LMV721 (TI oder NSC)
warum geht es denn nicht? der op muß in dem fall nur verstärken, und das
tut ein Komparator genau so.
>> Die gibt's doch wirklich wie Sand am Meer
nein offensichtlich nicht, weil wir haben dann bis jetzt nur einen, den
LMV721. ich wäre mit dem ja auch zu frieden, wenn es einen shop geben
würde, wo man den kaufen kann.
@ Anos B. (Gast)
>warum geht es denn nicht? der op muß in dem fall nur verstärken, und das>tut ein Komparator genau so.
Nöö. Der OPV hat eine lineare Übertragungsfunktion, der Komparator eine
rechteckförmige sprich binäre.
MfG
Falk
hm.. er verstärkt wirklich nur rechteckförmig. ich dachte immer,
komparatoren verstärken zwar linear oder kontinuierlich aber nicht mit
einer sauberen ausgeglichenen kurve.
naja ich hab jetzt trotzdem einen gefunden. es gibt tatsächlich welche,
ich guck gerade bei RS components die liste durch. einen habe ich schon
gefunden, dort ist die liste wenigstens nach OPs geordnet.
im moment habe ich den AD8651. ich hoffe aber noch, einen anderen oder
besseren zu finden, der zur not preisgünstiger ist.
Ach übrigens, ehe ich's vergesse:
Die 1. Stufe macht die Umsetzung von Strom in Spannung. Dabei wird auch
der DC-Anteil (Tageslicht) mit verstärkt. Je nach Umgebungsbedingung
(Sonnenstand!) darf/kann daher die erste Stufe auch nicht beliebig hoch
verstärken.
Bei 3MHz Nutzsignal könnte der Einsatz einer Spule (oder gleich
Schwingkreis) parallel zur Rückkopplung des Transimpedanzverstärkers
hilfreich sein, um die Festigkeit gegen starkes Umgebungslicht zu
erhöhen. Ist aber nur eine Idee.
"Normalerweise" folgt eine 2. AC-entkoppelte Stufe, die den Rest der
(Spannungs-)Verstärkung, sowie weitere Filterung übernimmt.
Dazu müsste man die geforderte maximale axiale Entfernung kennen. Die
restlichen Angaben hast Du schon gemacht. Aus LED-Typ und Strom ergibt
sich der Lichtstrom. Der Öffnungswinkel ist ebenfalls bekannt, daher
läßt sich der zu erwartende Signalpegel errechnen/abschätzen.
