Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Highspeed(?)-Schaltung?


von Fabian Schicker (Gast)


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Hallo liebe Experten,

ich sitze momentan an einer Schaltung für einen Freund, bei der ich ein 
wenig Rat brauchen könnte.
Prinzipiell soll die Schaltung folgendes können: sobald eine 
Lichtschranke durchbrochen wird, soll ein Lichtimpuls ausgelöst werden, 
der eine bestimmte Zeit lang gehalten wird. Im Prinzip sollte dies über 
einen Mikrocontroller recht einfach gehen, alternativ habe ich in 
Betracht gezogen, dass die Lichtschranke beim Durchbrechen ein Monoflop 
auslöst, das wiederum die LEDs ansteuert.
Mein Problem dabei ist aber, dass die Zeiten dabei recht kurz sind:
Die Lichtschranke wird weniger als 10 µs unterbrochen sein, dann muss in 
möglichst kurzer Zeit das Licht angehen und nach einigen ms wieder 
erlöschen.

Meine Frage wäre jetzt: brauche ich dazu spezielle Bauteile? Wenn ich 
einen µC mit 1 MHz takte, hat der ja eine Taktdauer von 1 Mikrosekunde - 
aber kann er die entsprechenden Schritte auch in dieser Zeit ausführen? 
Reicht die kurze Auslösezeit der Lichtschranke, um ein Interrupt zu 
triggern? Auf was muss ich bei der Lichtschranke achten, damit diese in 
den 10 µs sicher triggert?
Und reichen normale (superhelle) LEDs, oder brauchen die zu lange, um 
auf voller Leuchtstärke zu sein? Und reicht eine normale Batterie aus, 
um ein längeres LED-Band schnell genug mit der ausreichenden Energie zu 
versorgen, oder sollte ich einen Kondensator davor schalten, aus dem die 
LEDs ihren Strom ziehen können?

Es wäre super, wenn ihr mir dabei helfen könntet, bisher hatte mein 
Mikrocontroller immer genug Zeit, seine Aufgaben zu erledigen, weshalb 
ich absolut keine Ahnung habe, ob diese Zeiten schon im kritischen 
Bereich liegen, für den ich spezielle Schaltungen brauche, oder ob ich 
das mit normalen Bauelementen und einem halbwegs auf Geschwindigkeit 
programmierten µC-Programm hinbekomme.
Es wäre auch schon hilfreich, wenn ich ein paar Schlüsselworte wüsste, 
nach denen ich in den Datenblättern schauen kann.


danke schonmal im Voraus,
Fabian


PS: Vielleicht sollte ich zum besseren Verständnis die genaue Anwendung 
beschreiben, für die die Schaltung gedacht ist: Der Freund, für den ich 
das bastle macht ab und an mit Freunden Softair-Spiele. Jetzt hat er 
entdeckt, das es leuchtende Softair-Kugeln gibt - wenn man diese beim 
Abfeuern mit hellem Licht beleuchtet, ziehen sie im dunkeln eine 
Leuchtspur nach sich, was einen recht interessanten Effekt bringt. 
Deshalb wollten wir versuchen, in einen der "Schalldämpfer" am Anfang 
eine Lichtschranke einzubauen und im verbleibenden Teil ein SMD-LED-Band 
anzubringen.
Ich habe jetzt leider nicht die genauen Daten, aber ich denke die 
folgenden Werte sind recht gut geschätzt:
1) Die Mündungsgeschwindigkeit beträgt zwischen 100 und 200 m/s
2) Die Kugel hat etwa 2 mm Durchmesser -> in etwa 10 - 20 µs ist sie 
einmal komplett durch die Lichtschranke geflogen
3) Der Lauf ist etwa 30 cm lang. Die LEDs sollten die Kugel möglichst 
während der gesamten Zeit, die sie im Lauf ist beleuchten, ein paar 
Millisekunden zu viel schaden nicht.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Wäre es nicht einfacher, mit dem "Abzug" die LED einzuschalten, statt 
eine Lichtschranke zu verwenden?

von Fabian Schicker (Gast)


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Auch eine Idee, habe ich gar nicht dran gedacht. Ja, das ist 
wahrscheinlich bedeutend einfacher, wobei ich keine Ahnung habe, wie die 
Softair überhaupt aussieht, an die das Ding dran soll, ich bin nur für 
die Elektronik zuständig :-D

von Falk B. (falk)


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@  Fabian Schicker (Gast)

>Die Lichtschranke wird weniger als 10 µs unterbrochen sein, dann muss in
>möglichst kurzer Zeit das Licht angehen und nach einigen ms wieder
>erlöschen.

Kein Thema, ein Monoflop braucht weniger als 1us zum Triggern.

>einen µC mit 1 MHz takte, hat der ja eine Taktdauer von 1 Mikrosekunde -

VErgiss den uC, das ist Unsinn. Das Problem liegt ganz woanders.

>Und reichen normale (superhelle) LEDs, oder brauchen die zu lange, um
>auf voller Leuchtstärke zu sein?

LEDs schalten locker in 10-100ns.

> Und reicht eine normale Batterie aus,
>um ein längeres LED-Band schnell genug mit der ausreichenden Energie zu
>versorgen,

Ja.

> oder sollte ich einen Kondensator davor schalten, aus dem die
>LEDs ihren Strom ziehen können?

;-)

>Es wäre auch schon hilfreich, wenn ich ein paar Schlüsselworte wüsste,

Dann pass mal auf.

>entdeckt, das es leuchtende Softair-Kugeln gibt - wenn man diese beim
>Abfeuern mit hellem Licht beleuchtet, ziehen sie im dunkeln eine
>Leuchtspur nach sich, was einen recht interessanten Effekt bringt.

Nett. Aber hier liegt dein Problem.

Wie habt ihr das getestet? Taschenlampe draufgehalten für ein paar 
Sekunden, dann Feuer? Hmmm.

>eine Lichtschranke einzubauen und im verbleibenden Teil ein SMD-LED-Band
>anzubringen.

Wird wahrscheinlich nix. Warum? Die Flugzeit duch den "Schalldämpfer" 
ist zu kurz. Denn in dieser Zeit muss man die Kugeln "aufladen", dazu 
braucht man hohe Pulsleistungen.
Es ist wahrscheinlich um Längen einfacher, ein innenbeleuchtetes Magazin 
zu bauen, da braucht man keine große Pulsleistung.

>1) Die Mündungsgeschwindigkeit beträgt zwischen 100 und 200 m/s
>2) Die Kugel hat etwa 2 mm Durchmesser -> in etwa 10 - 20 µs ist sie
>einmal komplett durch die Lichtschranke geflogen
>3) Der Lauf ist etwa 30 cm lang. Die LEDs sollten die Kugel möglichst
>während der gesamten Zeit, die sie im Lauf ist beleuchten, ein paar
>Millisekunden zu viel schaden nicht.

100m/s = 0,1m/ms. Macht drei ms bei 30cm Lauflänge. Bei 200m/s nur noch 
1,5ms.

MfG
Falk

von Fabian Schicker (Gast)


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Super, danke, hat mir wirklich sehr geholfen. Danke vor allem für die 
Idee mit dem innenbeleuchteten Magazin - getestet haben wir das bisher 
noch garnicht, der Freund hat das nur einmal irgendwo so gesehen, wusste 
aber nicht genau, wie es gemacht wurde. Es war einfach eine Idee 
gewesen, zumal das zusätzlich noch den Effekt von "Mündungsfeuer" gehabt 
hätte. Vermutlich werde ich es als eigene Spielerei trotzdem mal 
probieren, neben dem beleuchteten Magazin.

LG,
Fabian

PS:
@Falk: auch wenn dein Beitrag unglaublich hilfreich war - muss das in 
dieser fast von Überheblichkeit triefenden Art sein? Ich bin zwar kein 
Profi, habe aber durchaus schon ein bisschen Erfahrung. Falls es dir 
nicht aufgefallen ist: ich habe wirklich versucht, konkrete Angaben zu 
machen und habe mir da auch schon selbst Gedanken dazu gemacht. Ich habe 
nur eben bisher nie mit zeitkritischen Prozessen gearbeitet und war mir 
deshalb unsicher. Ich habe auch kein Problem damit, eines Besseren 
belehrt zu werden, wenn meine Denkweise abwegig ist (wie sie ja jetzt 
auch war, da ich mich zu sehr auf die anfängliche Idee fixiert hatte). 
Zu meiner Unwissenheit stehe ich - aber ich werde nicht gerne als dumm 
behandelt.

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