Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schwaches Restlicht erkennen mit möglichst wenig Mitteln


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von Bernd (Gast)


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Hi,
ich habe eine µC-Elektronik in einem Gehäuse, die nur etwas Restlicht 
abbekommt. Und dieses Restlicht soll zur Erkennung von Tag und Nacht 
dienen. Also habe ich einfach mal mit ein paar Fototransistoren und 
unterschiedlichen Widerständen experimentiert. Mit einem PT12-21B/TR8 
und einem 1 Meg Widerstand in Reihe habe ich ganz brauchbare Ergebnisse 
erzielt. Der Spannungshub zwischen beiden ist ganz gut messbar, auch 
wenn nur wenig Licht vorhanden ist. Aber in meinem Fall reicht es leider 
nicht ganz, das Licht ist doch noch etwas zu schwach.
Ich denke mal, dass ein OPV das Problem lösen könnte. Das wäre aber eine 
schwierige Änderung vom Layout. Außerdem möchte ich ungern mehr Bauteile 
verbauen, als nötig. Weiß jemand einen besseren Rat? Gibt es für diese 
Anwendung eine empfindlichere Fotodiode, Fototransistor, ...?

von Ste N. (steno)


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Versuch es mal damit: TSL 235 LIGHT-TO-FREQUENCY CONVERTER

Mit weniger Bauteilen wirst du es nicht hinbekommen.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Bernd schrieb:
> ich habe eine µC-Elektronik in einem Gehäuse, die nur etwas Restlicht
> abbekommt.
Warum ist das so? Kann man den Lichtsensor nicht an geeigneter Stelle 
montieren?

> Gibt es für diese Anwendung eine empfindlichere Fotodiode...
Wenn man wenig Licht hat, ist es von Vorteil, wenn die aktive Fläche 
möglichst groß ist. Man kann evtl. auch noch eine Sammellinse davor 
setzen.
Ein sehr gutes Preis-Leitungsverhältnis hat z.B. die BPW34.
http://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf

Eine einfache Dimmerschaltung findest du z.B. hier:
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/Opto_Laser/LED-Aussenlicht_Dimmer_Sch.pdf
-> oben im Kasten "Dimmer"
Ob diese Schaltung für seinen Zweck ausreichend ist, weiß ich nicht.
Wenn nicht, kann man die Empfindlichkeit mit einem OPV natürlich noch 
deutlich steigern.
-> Transimpedanzverstärker
https://de.wikipedia.org/wiki/Transimpedanzverst%C3%A4rker

siehe auch hier (linker Teil mit U1A):
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/Opto_Laser/Lichtempf%e4nger.PDF

Evtl. kann man auch das Licht dahin bringen, wo der Sensor im Gehäuse 
sitzt, z.B. mit einem Stück Plastik-LWL (mit mögl. goßen Durchm.)
https://www.conrad.de/de/pof-kabel-simplex-conrad-components-609543-meterware-609543.html
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Wenn da doch ein µC drin steckt - warum Dem nicht einfach andere 
Schaltschwellen geben?

MfG

von (prx) A. K. (prx)


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Auch schon einen Fotowiderstand (LDR) ausprobiert? Die Dinger sind 
ziemlich empfindlich und leicht auszuwerten.

von oszi40 (Gast)


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A. K. schrieb:
> Fotowiderstand (LDR) ausprobiert?

Es bleibt die Frage der Langzeitstabilität bei Cadmiumsulfid.

von michael_ (Gast)


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Mit wieviel Jahren rechnest du?
Mein Fotoapparat von 1980 funktioniert noch prima.

von (º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· (Gast)


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Einfach mit einem Gatter aus einem 4093, einem Kondensator
und einem Fotowiderstand einen kleinen Generator bauen. *)

Von ganz "dunkel" bis ganz "hell" sollte sich die erzeugte
Frequenz um mehrere Dekaden unterscheiden.
Wenn es in der Hauptsache um die Unterscheidung von Dunkel
geht, bietet sich ein Wert von vielleicht 1 nF an.
Wenn es heller wird, besteht aber EMV-Gefahr.


*) Die Schaltung kann der geneigte Leser sicher ohne weiteres
Zutun selber zeichnen.

von (º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· (Gast)


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> Mein Fotoapparat von 1980 funktioniert noch prima.

Die Selenzelle in meinem Fotoapparat von 1960 noch viel besser.

von Wolfgang (Gast)


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(º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· schrieb im Beitrag 
#5065463:
> Wenn es heller wird, besteht aber EMV-Gefahr.

Was soll an elektromagnetischer Verträglichkeit gefährlich sein?

von Georg (Gast)


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Bernd schrieb:
> dieses Restlicht soll zur Erkennung von Tag und Nacht
> dienen

Das ist ein von vornherein falscher Ansatz. Natürlich kann man 
Sternenlicht in einer Neumondnacht detektieren, aber der Aufwand ist 
viel zu hoch, dagegen gibt es zahllose Möglichkeiten, einem Sensor mehr 
Licht zuzuführen, z.B. durch eine Bohrung im Gehäuse, wie das jeder 
vernünftige Ingenieur macht.

Georg

von Georg (Gast)


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(º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· schrieb im Beitrag 
#5065465:
>> Mein Fotoapparat von 1980 funktioniert noch prima.
>
> Die Selenzelle in meinem Fotoapparat von 1960 noch viel besser.

Und damit macht ihr Aufnahmen im Mondlicht? Toll was damals schon alles 
möglich war.

Georg

von spess53 (Gast)


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Hi

>Und damit macht ihr Aufnahmen im Mondlicht? Toll was damals schon alles
>möglich war.

Wenn man es kann, kein Problem.

MfG Spess

von Jan A. (fathi69)


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Vielleicht hilft das weiter ...

http://www.elektronik-labor.de/AVR/Licht1.html

Gruß
Jan

von Wolle G. (wolleg)


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Georg schrieb:
> ... Gehäuse, wie das jeder vernünftige Ingenieur macht.

Ist das hier ein Forum nur für Ingenieure?

von Der Andere (Gast)


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Georg schrieb:
> z.B. durch eine Bohrung im Gehäuse, wie das jeder
> vernünftige Ingenieur macht.

Kein vernünfiger Ing macht solche Vorschläge ohne deutlich mehr Details 
des Problems zu kennen.
Was nützt das Loch wenns dann reinregnet?
Was nützt das Loch wenn das Gehäuse in einem dunklen Keller oder Stollen 
ist?
...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Was ist eigentlich "Restlicht"?

: Bearbeitet durch User
von Markus F. (mfro)


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Stefan U. schrieb:
> Was ist eigentlich "Restlicht"?

Wie Restalkohol: das, was von gestern abend noch übrig ist ;)

von Willi (Gast)


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Hallo,

so wie die "Solarlampen", nimm einfach eine kleine Solarzelle (notfalls 
so eine 99ct Lampe schlachten). Schöne große Fläche und deutliche 
Spannungsänderungen.

LG Willi

von Holger L. (max5v)


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Ist außen am Gehäuse eventuell eine Led angebracht, die könnte man für 
eine Tag\Nacht Erkennung mißbrauchen?

von Chr. M. (snowfly)


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von Georg (Gast)


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Der Andere schrieb:
> Was nützt das Loch wenns dann reinregnet?

Angeblich kann man sowas abdichten. Aber dazu muss man wohl 
Abdicht-Ingenieur sein.

Der Andere schrieb:
> Was nützt das Loch wenn das Gehäuse in einem dunklen Keller oder Stollen
> ist?

Eine Tag/Nacht-Erkennung für Keller oder Stollen? Dümmer gehts wohl 
nicht?

Georg

von Der Andere (Gast)


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Georg schrieb:
> Dümmer gehts wohl

Ah, du hast also einen Ing in Beleidigungen? Macht Sinn, denn 
konstruktives kam von dir ja nicht :-p

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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>> Was ist eigentlich "Restlicht"?
> Wie Restalkohol: das, was von gestern abend noch übrig ist ;)

Danach klingt das Wort für mich auch, aber gemeint ist sicher etwas 
anderes. Nur was?

von michael_ (Gast)


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Georg schrieb:
> Eine Tag/Nacht-Erkennung für Keller oder Stollen? Dümmer gehts wohl
> nicht?

Doch! In dem geschlossenen Gehäuse.
Man kann auch Licht in einem Sack dorthin tragen.
Aus welcher Stadt waren doch gleich die Kollegen?

Die einfachste Lösung wäre ein Funk-Dämmerungsschalter.

von Bernd (Gast)


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Danke für die ganzen Beiträge, das war schon sehr hilfreich.
Ich habe dummerweise vergessen zu erwähnen, dass nur SMD Bauteile in 
Frage kommen. Die bedrahteten Vorschläge fallen also weg. Sorry dafür, 
ich weiß wie blöd es ist, wenn nicht alle relevanten Infos vorliegen.

U. M. schrieb:
>> Bernd schrieb:
>> ich habe eine µC-Elektronik in einem Gehäuse, die nur etwas Restlicht
>> abbekommt.
> Warum ist das so? Kann man den Lichtsensor nicht an geeigneter Stelle
> montieren?
Ist leider nicht möglich. Selbst an der hellsten möglichen Stelle ist es 
bereits sehr dunkel.

U. M. schrieb:
> Wenn man wenig Licht hat, ist es von Vorteil, wenn die aktive Fläche
> möglichst groß ist. Man kann evtl. auch noch eine Sammellinse davor
> setzen.
Leider as konstruktiven Gründen auch nicht möglich.

U. M. schrieb:
> Ein sehr gutes Preis-Leitungsverhältnis hat z.B. die BPW34.
> http://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf
Gutes Preis-Leistungsverhältnis klingt gut, aber leider bedrahtet.

U. M. schrieb:
> Eine einfache Dimmerschaltung findest du z.B. hier:
> 
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/Opto_Laser/LED-Aussenlicht_Dimmer_Sch.pdf
> -> oben im Kasten "Dimmer"
> Ob diese Schaltung für seinen Zweck ausreichend ist, weiß ich nicht.
> Wenn nicht, kann man die Empfindlichkeit mit einem OPV natürlich noch
> deutlich steigern.
> -> Transimpedanzverstärker
> https://de.wikipedia.org/wiki/Transimpedanzverst%C3%A4rker
Danke für die Links. Der OPV wäre der Notfallplan. Ich bin bei der 
Dimmerschaltung etwas verwundert, dass über als auch unter der Fotodiode 
ein Widerstand sitzt.

Patrick J. schrieb:
> Wenn da doch ein µC drin steckt - warum Dem nicht einfach andere
> Schaltschwellen geben?
Die Schaltschwelle wird bereits dynamisch gesetzt, abhängig von 
bisherigen Werten. Nur ist der Ausschlag kaum höher, als die Streuung.

A. K. schrieb:
> Auch schon einen Fotowiderstand (LDR) ausprobiert? Die Dinger sind
> ziemlich empfindlich und leicht auszuwerten.
Auch einen Versuch Wert. 10 Jahre soll das ganze schon funktionieren, 
aber das sollte ja gehen.

(º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· schrieb im Beitrag 
#5065463:
> Einfach mit einem Gatter aus einem 4093, einem Kondensator
> und einem Fotowiderstand einen kleinen Generator bauen. *)
Auch ein netter Vorschlag, durch zusätzliche Bauteile aber nicht die 
Vorzugslösung.

Georg schrieb:
> Das ist ein von vornherein falscher Ansatz. Natürlich kann man
> Sternenlicht in einer Neumondnacht detektieren, aber der Aufwand ist
> viel zu hoch, dagegen gibt es zahllose Möglichkeiten, einem Sensor mehr
> Licht zuzuführen, z.B. durch eine Bohrung im Gehäuse, wie das jeder
> vernünftige Ingenieur macht.
Ein vernünftiger Designer würde da aber widersprechen. ;p Außerdem ist 
das Gehäuse dann nicht mehr Wasserdicht. Ein Lichtleiter könnte das Loch 
zwar Stopfen, sähe aber auch nicht gut aus.

Jan A. schrieb:
> Vielleicht hilft das weiter ...
>
> http://www.elektronik-labor.de/AVR/Licht1.html
Das ist ein super Ansatz! Das werde ich mal testen. Danke!

Willi schrieb:
> so wie die "Solarlampen", nimm einfach eine kleine Solarzelle (notfalls
> so eine 99ct Lampe schlachten). Schöne große Fläche und deutliche
> Spannungsänderungen.
Sowas findet sich wohl eher nicht als SMD Bauteil und es wäre auch etwas 
zu groß.

Chr. M. schrieb:
> Hier noch ein Vorschlag:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Avalanche-Photodiode
Davon habe ich ja noch nie gehört. Werde ich mir mal genauer ansehen.

Holger L. schrieb:
> Ist außen am Gehäuse eventuell eine Led angebracht, die könnte man für
> eine Tag\Nacht Erkennung mißbrauchen?
LEDs sind vorhanden, aber sie leuchten durch eine dünne Stelle des 
Gehäuses durch. Somit werden sie kaum genug licht abbekommen, um 
irgendetwas zu messen.


Nochmal vielen Dank für die ganzen Beiträge. Jetzt habe ich genug Input, 
um das Problem irgendwie zu lösen.

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Danke Dir für Dein Feedback, wenn gleich der Grund Deiner Anfrage wohl 
weiterhin geheim gehalten werden muß.

Sag Bescheid, wenn Du zu einer Lösung gekommen bist - vll. lichtet sich 
dann Der Schatten über diesem, Deinem, Mysterium :)

MfG

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Bernd schrieb:
> Danke für die ganzen Beiträge, das war schon sehr hilfreich.
> U. M. schrieb:
>> Ein sehr gutes Preis-Leitungsverhältnis hat z.B. die BPW34.
>> http://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf
> Gutes Preis-Leistungsverhältnis klingt gut, aber leider bedrahtet.
Gibt es auch als SMD-Variante
https://www.osram-os.com/osram_os/en/products/product-catalog/infrared-emitters%2C-detectors-andsensors/silicon-photodetectors/photodiodes/smt-pin-photodiodes/bpw-34-s%2C-bpw-34-sr/index.jsp

> Danke für die Links. Der OPV wäre der Notfallplan. Ich bin bei der
> Dimmerschaltung etwas verwundert, dass über als auch unter der Fotodiode
> ein Widerstand sitzt.
Ist nicht nötig, statt dessen kann man den Widerstand unten am Gate 
größer und damit die Schaltung noch empfindlicher machen.
Zu beachten ist der Einsatztemperaturbereich. Bei hohen Temp. ist mit 
einem entsprechend höherem Leckstrom zu rechnen. Man kann den 
Reihenwiderstand also nicht unendlich vergrößern.

> Ein vernünftiger Designer würde da aber widersprechen. ;p Außerdem ist
> das Gehäuse dann nicht mehr Wasserdicht. Ein Lichtleiter könnte das Loch
> zwar Stopfen, sähe aber auch nicht gut aus.
Naja, normalerweise heißt es: "Design follows function"
Nur haben mache Designer reinweg keine Ahnung von Technik.
Wir wissen ja nicht, worum es dabei konkret geht, aber ein kleines 
Sichtfenster in ein Gehäuse zu intergrieren, dafür gibt es sicher 
Lösungen, evtl. sogar als außergewöhnliches Designmerkmal?

> Chr. M. schrieb:
>> Hier noch ein Vorschlag:
>> https://de.wikipedia.org/wiki/Avalanche-Photodiode
> Davon habe ich ja noch nie gehört. Werde ich mir mal genauer ansehen.
Ist für den einfachen Zweck einer statischen Lichtmessung wohl heftig 
übertrieben. Für superschnelle Anwendungen z.B. bei der Messung von 
Lichtlaufzeiten im fs-Bereich allerdings das Mittel der Wahl.
Die Auswertung von Averlanche-Dioden erfordert wohl erheblich mehr 
Schaltungsaufwand, als du haben willst.

> Holger L. schrieb:
>> Ist außen am Gehäuse eventuell eine Led angebracht, die könnte man für
>> eine Tag\Nacht Erkennung mißbrauchen?
> LEDs sind vorhanden, aber sie leuchten durch eine dünne Stelle des
> Gehäuses durch. Somit werden sie kaum genug licht abbekommen, um
> irgendetwas zu messen.
Also wenn das Gehäuse nach außen genug Licht durchläßt, so dass man LED 
noch gut erkennen kann, dann geht es anders herum auch.
Gruß Öletronika

von Alexander S. (alesi)


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Bernd schrieb:
> soll zur Erkennung von Tag und Nacht
> dienen.

Hast Du schon einmal an eine Uhr gedacht, evtl. mit
Datum und Berechnung von Sonnenauf- und -untergang?

Man soll ja auch "out of the box" denken... :-)

von nachtmix (Gast)


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Bernd schrieb:
> das Licht ist doch noch etwas zu schwach.
> Ich denke mal, dass ein OPV das Problem lösen könnte.

Du bist auf dem Holzweg!
Es gibt einfachere Wege ein Thermometer zu bauen.

von Harald A. (embedded)


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Nehme einen integrierten Umgebungslichtsensor wie z.B. einen aus der 
OPT3000 Serie von TI
http://www.ti.com/lsds/ti_de/sensing-products/optical-sensors/light-sensors-products.page

Die haben meist zwei Sensoren mit hochauflösenden ADC, welcher bei 
Umgebungslichtdetektion auch bitter nötig ist. Gerade bei eintretender 
Dunkelheit kann jedes zusätzliche Bit schon eine Menge ausmachen.
Nach meiner Erfahrung kann man mit einem Standard-LDR (und notfalls auch 
zusätzlicher OPV Beschaltung) nur die Standardfälle abdecken. Natürlich 
kann man da Entwicklungsaufwand reinstecken und nachher ein paar Cent 
sparen, vorausgesetzt die Stückzahl ist hoch genug oder man hat als 
Bastler eine individuelle Lösung.

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