ADC + LED - Geht das?

[Sam .. (sam1994)]

Ich hab mal eine einfache Frage: Geht folgendes:

Vcc = 2.5V

     |------10k---------GND
     |
ADC--|-----Photodiode---Vcc
     |
    10k
     |
  C  B  E-----GND
  |
  |--LED--1k--Vcc

Die Schaltung soll einerseits die Lichtstärke messen, und andererseits 
die LED anschalten können.

Ich denke bei der Schaltung wird die Photodiode den Transistor die 
Schaltung durchschalten. Wäre es vielleicht durch eine größere 
Dimensionierung der 10k vor der Basis möglich.

wenn nicht ist sowas überhaupt irgendwie möglich?

Die Schaltung sollte Stromsparend sein (solang die LED nicht an ist). 
Ist das der Fall, oder muss man da noch was ändern?

[MaWin (Gast)]

Warum lässt du die LED nicht bei geeignetem ADC Wandlerwert vom uC über 
einen anderen Ausgang einschalten ?
Spart den Transistor und seinen Vorwiderstand.

[Sam .. (sam1994)]

1. Ich hab kein Portpin mehr frei (außer Reset aber das gefällt mir 
nicht).

2. Das sind am Ende wahrscheinlich 2-4LEDs.

[MaWin (Gast)]

Kauf einen grösseren uC.

[Sam .. (sam1994)]

MaWin schrieb:
> Kauf einen grösseren uC.

Das die Antwort kommt wusste ich.

Dann müsste ich einen 28pin Atmega nehmen statt einen 14pin Attiny 
(brauche 8k Flash).
10 unbelegte Ein/Ausgänge die man nicht braucht sind ein bisschen blöd.

Und sollte ich doch mal eine größere Erweiterung bauen wollen (was ich 
nicht glaube), an dem Tiny wird eine I2C Schnittstelle benutzt.

[MaWin (Gast)]

Falsche Rechnung: 4 Transistoren und 4 Widerstände sind grösser als 14 
zusätzliche Pins. Zudem gibt es nicht nur die von dir genannten, sondern 
auch so was wie ATtiny87.

[Sam .. (sam1994)]

Warum 87? Attiny84V Außerdem möchte ich ein Transistor + 
2-4Widerstände+LEDs

[Sam .. (sam1994)]

Kann die Schaltung denn funktionieren?

[Sam .. (sam1994)]

Ach das meinst du. Attiny87 hat aber nur 6i/o Attiny 84 hat 12.

[Sven (Gast)]

Sieht zwar erstmal komisch aus, aber: ja

Den oberen 10k kannst Du weglassen.

Du bekommst einen geringen Temperatureinfluss auf den Messwert durch die 
BE-Strecke des Transistors.

Die 10k am Transistor musst Du Deinem zu erwartendem Photostrom 
anpassen.

Um zu verhindern, dass die PD den Transistor durchsteuert, musst Du den 
ADC Pin auf low legen. Kurz vor der Messung schaltest Du den auf 
Eingang, danach gleich wieder auf Ausgang und low. Wenn die LED an sein 
soll, halt auf Ausgang und high.

Darauf achten, dass bei anner LED vor der Messung trotzdem auf low 
geschaltet wird, sonst ist der interne Pull-up aktiv.

Wenn auf die PD starkes Licht fallen kann, steigt der Photostrom 
möglicherweise unzulässig an, wenn der ADC Pin auf low ist. In Reihe zur 
PD sollte vlt ein Widerstand etwa 1k, um das zu verhindern.

Eigentlich sollte an den ADC Pin ein kleiner Kondensator. Schau mal 
Datenblatt.

Timing musst Du halt Deinen Gegebenheiten anpassen. Die Messung sollte 
so kurz sein und so selten erfolgen, dass die LED noch nicht merklich 
leuchtet.

[Sam .. (sam1994)]

Sven schrieb:
> Sieht zwar erstmal komisch aus, aber: ja
>
> Den oberen 10k kannst Du weglassen.

Die braucht die PD damit man lineare Messwerte bekommt (korrigiere mich 
wenn das nicht stimmt).

> Du bekommst einen geringen Temperatureinfluss auf den Messwert durch die
> BE-Strecke des Transistors.

Du meinst Lichteinfluss, oder?


> Eigentlich sollte an den ADC Pin ein kleiner Kondensator. Schau mal
> Datenblatt.

Echt? Hab ich bisher fast nie gemacht, klappte aber trotzdem.

> Timing musst Du halt Deinen Gegebenheiten anpassen. Die Messung sollte
> so kurz sein und so selten erfolgen, dass die LED noch nicht merklich
> leuchtet.

Leuchtet die LED bei einer Messung. Warum das denn? Es gibt doch 
niergends Vcc zum durchschalten.

Dann also bisher so:

            1nF
     |------||------|
     |              |
     |------10k-----|---GND
     |
ADC--|-----Photodiode---Vcc
     |
    100k
     |
  C  B  E---------------GND
  |
  |--LED--1k--|---------Vcc
  |           |
  |--LED--1k--|

[Sam .. (sam1994)]

Natürlich muss der Widerstand noch hin den hatte ich glatt vergessen!

            1nF
     |------||------|
     |              |
     |------10k-----|-----GND
     |
ADC--|-----Photodiode--1M-Vcc
     |
    1k
     |
  C  B  E-----------------GND
  |
  |--LED--1k--|-----------Vcc
  |           |
  |--LED--1k--|


Ich hab das mal simuliert. Die Schaltung dürfte nur ca. 250µA ziehen bei 
5V bei einer Messung 5µA bei ADC auf Gnd.
Wenn man das nur einmal in der Sekunde macht ist das immernoch extrem 
wenig:

ADC Freq = 100.000
13 Takte = 1 Wandlung
13 / 100000Hz = 0.00013s = 0.13ms = 130µs (eigentl. + ein paar Takte zum 
verändern der Portrichtung -> Ausgang (Gnd))

In einer Sekunde ca. 7692 möglich

-> (250µA + 5µA * 7691) / 7692 < 5.1µA

korrigiert mich wenn das nicht stimmt.

Mit deinem 1k wären es 5mA bei ADC auf Gnd 5mA!


Wenn der ADC nicht so hochomig wäre könnte man die ganze Zeit messen.




Der MOhm dürfte für den ADC kein Problem sein, oder?

[Sven (Gast)]

>>Die braucht die PD damit man lineare Messwerte bekommt

Da liegen 10k zu 10k+BE parallel, damit wird das eh nicht ganz linear. 
Kannst Du aber trotzdem machen.

>>> Temperatureinfluss durch die BE-Strecke des Transistors.
> Du meinst Lichteinfluss, oder?

Nein, die BE-Diodenstrecke hat etwa 700mV Durchlassspannung mit einem 
Temperaturgang von -2mV/K, die sich zur Messspanung über den 10k 
addieren. Wenn beide 10k-Rs drinbleiben oder beide Rs unterschiedliche 
Werte haben, sieht der ADC die BE-Spannung anteilmäßig. Dürfte aber 
vernachlässigbar sein.

>>>Leuchtet die LED bei einer Messung. Warum das denn? Es gibt doch
niergends Vcc zum durchschalten.

Während der Messung ist der ADC-Pin ein Eingang, hochohmig. Der 
Photostrom fließt durch die 10k Widerstände und anteilig durch den 
Transistor. Damit steuert der natürlich mehr oder weniger je nach 
Lichteinfall auf und die LED leuchtet.

Zwischen den Messungen ist der ADC-Pin ein Ausgang und zieht die Rs 
entweder auf GND => LED ist aus, Photostrom fließt durch den Pin, oder 
auf Vcc => LED ist an, PD ist kurzgeschlossen, macht ihr aber nix.

[Sven (Gast)]

1Mohm ist viel zu groß, weil der mit den 10k einen Spannungsteiler 
bildet. Damit schränkst Du Deinen Messbereich extrem ein und die Messung 
wird ungenau.

Bsp vereinfacht: PD + 10k + BE-Strecke

Photostrom 1µA => Spannung an 10k 10mV => +Spannung BE = 710mV an ADC
10µA => 100mV => 800mV an ADC
100µA => 1V => 1,7V an ADC
430µA => 4,3V => 5V an ADC => stärkere Beleuchtung bringt keine weitere 
Erhöhung der Spannung

Jetzt mit 1Mohm vor PD

1µA => 1V Abfall an 1Mohm und 10mV an 10k => 710mV an ADC
4µA => 4V Abfall an 1Mohm, damit kaum Spannung mehr über der PD => 50mV 
über 10k => 750mV an ADC
darüber keine Spannungserhöhung, weil der 1Mohm den fließenden 
Photostrom auf 5µA begrenzt