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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lichtschranke für Drehzahlmesser


Autor: Heinz (Gast)
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Hallo,

ich möchte die Motordrehzahl (max. 19 000rmp) mittels Arduino messen.

Dafür möchte ich eine Lichtschranke mit diskretem Ausgangssignal bauen 
und bin bei meiner Recherche auf die abgebildete Schaltung gekommen.

Dazu habe ich folgende Fragen:

1.) wie dimensioniere ich die Widerstände und das Poti
   (theoretisch und praktisch - also z.B. welchen Wert aus dem 
Datenblatt benötige ich)

2.)habe ich es richtig verstanden, dass D1 und R2 eine Art 
Spannungsteiler bilden. Und wenn Licht auf D1 fällt fließt ein höherer 
Strom wodurch sich die Spannung am Pin2 des LM393 verändert.

3.)würden für die ausgewählte IR-Photodiode beim Auftreffen von IR-Licht 
40µA fließen und sonst 5nA?

Hier noch die Komponenten:
D1: 
http://www.voelkner.de/products/25616/IR-Photodiod...
D2: http://www.voelkner.de/products/27329/IR-Sende-Dio...
IC: 
http://www.voelkner.de/products/736456/Fairchild-S...

Bitte auch konret/quantitativ antworten, da ich wenig Ahnung von 
elektronik habe und mir ein Verweis auf eine Internetseite wenig hilft.
Vielen Dank!

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Heinz schrieb:

> 1.) wie dimensioniere ich die Widerstände und das Poti

Das kommt darauf an. Solche Einfach-Lichtschranken funktionieren
nur dann zuverlässig, wenn kein Fremdlicht aufden Lichtsensor fällt.

Autor: Heinz (Gast)
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Die Lichtschranke ist in einem Gehäuse, Fremdlicht sollte also kein 
Problem sein.

Viele Grüße
Heinz

Autor: W.A. (Gast)
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Heinz schrieb:
> ... und bin bei meiner Recherche auf die abgebildete Schaltung gekommen.

Bist du sicher, dass sich da kein Fehler eingeschlichen hat?

D2 zumindest solltest du umdrehen, sonst leuchtet die nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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Heinz schrieb:
> bin bei meiner Recherche auf die abgebildete Schaltung gekommen.

Die Schaltung ist eher Murks.

Als Gabellichtschranke an einer Lochscheibe im Dunklen kann man so was 
bauen, aber so bald Tageslicht vorhanden ist, steigt die Schaltung aus.

Professionelle Schaltungen verstärkern erst mal nur den Wechselanteil 
des Lichts im für die Drehzahl relevanten Frequenzbereich, damit das 
Dauerlicht eliminiert wird.

Falls sie dann das Objeklt mit Licht anstrahlen, verwenden sie 
moduliertes Licht um es vom Tageslicht filtern zu können.

Deine Photdiode D1 ird in Seprrichtung betrieben. Ist es sehr dunkel, 
fliesst fast kein Strom und entsteht damit auch fast kein 
Spannungsabfall an R2. Dadurch liegt die Eingangsspannung am LM393 bei 
fast 5V und damit deutlich ausserhalb des Messbereichs von dem Teil, der 
eher so unter 3.5V beginnt.

Autor: Heinz (Gast)
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Danke schonmal für die Antworten!

W.A. schrieb:
> 2 zumindest solltest du umdrehen, sonst leuchtet die nicht.

Ja, das könnte Sinn machen:-)

MaWin schrieb:
> Die Schaltung ist eher Murks.

Was wäre eine bessere Schaltung (möglichst einfach und mit 5V 
versorgungsspannugn)?
Die IR-LEDs sollten bedrahtet sein, weil dort wo die Drehzahl gemssen 
wird nicht genug Platz für ein Lichtschrankenmodul ist.

MaWin schrieb:
> Falls sie dann das Objeklt mit Licht anstrahlen, verwenden sie
> moduliertes Licht um es vom Tageslicht filtern zu können.

Tageslicht ist kein Problem, da sich Motor und Drehzahlmesser in einem 
wasserdichten Alugehäuse befinden.

Autor: MaWin (Gast)
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Heinz schrieb:
> Was wäre eine bessere Schaltung (möglichst einfach und mit 5V
> versorgungsspannugn)?
> Tageslicht ist kein Problem, da sich Motor und Drehzahlmesser in einem
> wasserdichten Alugehäuse befinden.

Unter den Bedingungen einfach ein Phototransistor, ohne Komparator.
+5V        +5V
 |          |
220R       4k7
 |          +--- digital out
 +-|>|-+   |<
       |    |E
      GND  GND
wie jede Gabellichtschranke aufgebaut ist.
https://www.reichelt.de/?ARTICLE=146681&PROVID=278...
oder Reflexlichtschranke
https://www.reichelt.de/Optokoppler/ELI-TR8307/3/i...

Autor: Heinz (Gast)
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MaWin schrieb:
> Unter den Bedingungen einfach ein Phototransistor, ohne Komparator.+5V
> +5V
>  |          |
> 220R       4k7
>  |          +--- digital out
>  +-|>|-+   |<
>        |    |E
>       GND  GND

Danke für die schnelle Antwort und die Geduld!

Ich dachte ich brauche den Koparator damit ich ziemlich genau +5 und 0V 
am Output bekomme. Aber ohne ist mir lieber.

Was bedeutet 4k7?
Habe ich es richtig verstanden, dass wenn der Phototransistor 
durchschaltet ca. 4 mA fließen. Wenn der Widerstand der "digital out" 
auf High zieht sehr hoch ist müsste ohne Lichteinfall fast 5V an 
"digital out" liegen und sonst eine Spannung knapp über GND??

Autor: MaWin (Gast)
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Heinz schrieb:
> Was bedeutet 4k7?

Ein Widerstand von 4,7kOhm.

Heinz schrieb:
> müsste ohne Lichteinfall fast 5V an
> "digital out" liegen und sonst eine Spannung knapp über GND??

So ist es.

Autor: Heinz (Gast)
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Herlich, vielen Dank!

Und der Vorteil des Phototransistors gegenüber der Photodiode ist, dass 
einige mA statt nur µA fließen?

Autor: MaWin (Gast)
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Heinz schrieb:
> Und der Vorteil des Phototransistors gegenüber der Photodiode ist, dass
> einige mA statt nur µA fließen?

Ja.

Wobei das davon abhängt, wie viel Licht der LED auf ihn trifft.

Autor: Dennis Keipp (Gast)
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Schau mal hier
http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtschra...
Läuft bei mir jetzt seit 5 Jahren zuverlässig, und das sogar draußen bei 
Wind und Wetter

Autor: batman (Gast)
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Heinz schrieb:
> Ich dachte ich brauche den Koparator damit ich ziemlich genau +5 und 0V
> am Output bekomme. Aber ohne ist mir lieber.

So ein Komparator (ohne Hysterese) erzeugt nur häßliche Nadelpulse an 
den Flanken.

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