Merkwürdigkeit Vishay TSSP4038

OP #5337613
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Hallo in die Runde,

für meine Experimental-Spur-N-Modellbahn wollte ich den TSSP4038 als 
Belegtmelder verwenden. Damit ihr nicht suchen müsst: 
https://docs-emea.rs-online.com/webdocs/1180/0900766b811803e1.pdf
Testen tue ich das ganze momentan noch mit einer IR-Diode von Pollin ( 
https://www.pollin.de/p/ir-sendediode-1-8-mm-10-stueck-121481 ) mit 
unbekannter Wellenlänge...DHL hat noch keinen Bock mein Paket von 
Reichelt mit der eigentlich geplanten TSAL4400 an mich auszuliefern 
sondern schickt es gerade ein wenig quer durch die Republik...
Generell spricht der TSSP aber auf die Diode an, das ist also erstmal 
nicht das Problem. Folgende Punkte irritieren mich aber:

1. Dem TSSP ist die Pulsfrequenz vergleichsweise egal, von ~30kHz bis 
~45kHz funktionierts. Die Pulse erzeuge ich mit einem Velleman HPG1, die 
sollten also hinreichend sauber sein. Ich dachte immer diese Sensor 
Module wären eher schmalbandig? Stört mich jetzt nicht wirklich, wundert 
mich aber?

2. Richtig bizzar wirds aber wenn ich die eigentlich gewünschte 
Funktionalität testen will. Dazu sollen im Zwischenraum zwischen zwei 
Schwellen zwei Bohrungen durch die Trägerplatte (d=10mm) gesetzt und die 
Diode und der Sensor auf der Rückseite in selbige eingeklebt werden. 
Momentan habe ich 2mm Bohrungen, wobei diese auf der Rückseite für den 
Sensor zusätzlich mit 5mm angesenkt ist damit das Gehäuse dann plan 
anliegt.
Halte ich gem. Bild1 Sensor und Diode einfach nebeneinander so passiert 
gar nix (soweit keine reflektierende Fläche in Reichweite). Sobald ich 
sie aber wie in Bild2 in die Bohrungen stecke (ohne die rote 
Reflektionsfläche, die dient nur dazu zu zeigen wie das ganze geplant 
ist) so spricht der Sensor sofort an!?!
Ursprünglich hatte ich die Bohrungen senkrecht gesetzt, dabei sassen 
Diode und Sensor dann direkt nebeneinander. Dann habe ich - wie in der 
Skizze - schräge Bohrungen gesetzt um Abstand und mehr Material zwischen 
die beiden zu bekommen (wobei mir neu wäre dass Holz ein besonders guter 
IR-Leiter wäre), das Ergebnis bleibt gleich.
Was soll ich denn davon halten, irgendeine Idee?
Angehängte Dateien:
Gast #5337754
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Paul P. schrieb:
> Ich dachte immer diese Sensor Module wären eher schmalbandig?
> Stört mich jetzt nicht wirklich, wundert mich aber?

Das kommt drauf an, was du als schmalbandig bezeichnest. Ob der Sensor 
noch auf ein Signal reagiert, hängt außerdem von der Leistungsreserve 
ab.

Im Datenblatt Fig. 5 siehst du die Empfindlichkeit als Funktion der 
Frequenz.
Mit den 30..45kHz liegst du bezogen auf die Mittenfrequenz zwischen 0.79 
und 1.18 f_0, hast also immer noch mindestens 20% der 
Peakempfindlichkeit. Die Reichweite sinkt gegenüber der Nennfrequenz am 
Rand also auf etwa 45%. Ohne vernünftigen Messaufbau wirst du das kaum 
bemerken.
OP #5337901
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Aber nochmals: Halte ich Diode und Sensor direkt - Gehäuse an Gehäuse - 
nebeneinander dann funktioniert alles. Der Sensorausgang bleibt high, 
halte ich dann ein Papier o.ä. davor dann erkennt der Sensor die 
Reflektion und setzt den Ausgang auf low, alles bestens.
Stecke ich sie nun in die Bohrungen - an der Verdrahtung ändere ich 
nichts - dann geht der Sensorausgang sofort auf low...das ist doch total 
scary, ich habe einfach keine Erklärung dafür.
Gast #5337919
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>das ist doch total
scary, ich habe einfach keine Erklärung dafür.

Tut mir leid, wenn ich nicht helfen kann, aber: Gewöhn dich an dieses 
Gefühl. Das ist nicht das letzte mal das du vor etwas (dir) 
"Unerklärlichem" sitzen wirst ;-)

Meistens sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht (triviales Problem) 
oder es ist doch ein komplizierteres (physikalisches) Problem. Es ist 
aber immer erklärbar, vielleicht sollte man das Problem von einer neuen 
Perspektive betrachten
OP #5337944
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Och, an das Gefühl brauche ich mich nicht zu gewöhnen, das kenne ich nur 
zu gut lol .
In diesem Fall ist der Aufbau aber so trivial und das Ergebnis 
gleichzeitig derart unlogisch...
Es läuft ja irgendwie darauf hinaus dass das Sperrholz irgendeine 
Kopplung bewirkt, aber wie soll das sein? Und wäre dem so dann dürfte 
das eigene Anwendungsbeispiel aus dem Datenblatt nicht funktionieren.
Die Verwendung solcher Sensoren im MoBa Bereich ist wohl auch durchaus 
nicht unüblich, auf ähnliche Weise wie bei mir. Also was zum Geier 
passiert bei meinem Aufbau?
#5337954
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Mit dem Sperrholz vor der LED wird selbiges von der LED angeleuchtet 
(mit IR), das zurückgeworfene Licht landet tlw. seitlich in dem 
Empfänger und löst ihn aus.

Wer sich das nicht vorstellen kann, der soll eine klar LED (mit 
sichtbarem Licht) einmal "ins Leere" und einmal direkt auf ein Hindernis 
leuchten lassen.
OP #5337959
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Hast du dir mal obige Schnittzeichnung angeschaut (ohne die rote 
Reflektionsfläche)? Das IR-Licht müsste ~10mm Sperrholz durchdringen, 
soweit sind die Bohrungen auseinander.
Und wie gesagt, halte ich die beiden wie in Bild1 einfach nebeneinander 
dann passiert nix. Obwohl hier die Wahrscheinlichkeit für 
Raumreflektionen sicher grösser ist.
Gast #5338090
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Paul P. schrieb:
> Hast du dir mal obige Schnittzeichnung angeschaut (ohne die rote
> Reflektionsfläche)? Das IR-Licht müsste ~10mm Sperrholz durchdringen,
> soweit sind die Bohrungen auseinander.
> Und wie gesagt, halte ich die beiden wie in Bild1 einfach nebeneinander
> dann passiert nix. Obwohl hier die Wahrscheinlichkeit für
> Raumreflektionen sicher grösser ist.

Hm... erster Verdacht: Streulicht...

Aber Du meinst das kann nicht sein. Vielleicht hilft ein Bild vom 
Aufbau?

Welche Faserrichtung hat das Holz bei den Löchern? Mach ein Loch im 
gleichen Abstand bei andere Faserrichtung.

Aber egal, das einfachste ist mit Plastilin (keine Ahnung wie das bei 
euch Deutschen genannt wird) herumzuspielen um zu sehen wo eine optische 
Schirmung hilft.

Weitere Möglichkeit: mit dem Stanlymesser einen V-Graben zwischen den 
beiden Löchern zu ziehen, da eventuell auch Plastilin als IR-Bremse 
hineinpressen und dann sehen was passiert.

Kapazitive Kopplung von Sender/Empfänger hast Du schon ausgeschlossen, 
ggfs testweise ein Platinenstückchen zur kapazitiven Entkopplung 
dranhängen. Die Schirmfläche satt(!) mit GND vom Empfänger verbinden, 
denn die Sendediode wird ja floaten.

Keine Ahnung ob Dein Telefon das IR sieht (meines sieht IR ausreichend 
um zu erkennen ob eine IR-Diode sendet) ggfs Streulicht suchen gehen...

MiWi
Gast #5338134
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Ich bin mir fasst sicher dass die IR-Led das Holz durchdringt und es 
sauber leuchten lässt. Im ir-bereich sind einige Materialien transparent 
die im sichtbaren Bereich lichtdicht sind.

Solltest du die Möglichkeit haben eine Überwachungskamera mit 
IR-Scheinwerfer zu bekommen, schalte die IR-LEDs aus und betrachte dein 
Aufbau. Auch Kleidung die schwarz ist, wird meistens hell. Edding ist 
z.b. ungeeignet, da er im IR grau ist (je nach Wellenlänge)
OP #5338424
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Die Sendeleistung der Led ist schon minimiert. Halte ich Led und Sensor 
nebeneinander und dann ein weisses Blatt Papier davor dann ist nach ~3cm 
Schluss...weniger geht wohl nicht.
Obwohl lt. Vishay dies nur eine Empfehlung ist und kein Muss habe ich 
sowohl mit als auch ohne RC-Glied getestet. Davon abgesehen erkärt das 
ebenso wenig wieso das Sperrholz diese Fehlfunktion verursacht, halte 
ich die beiden einfach nebeneinander funzt ja alles.
Da das übrigens im Startpost von mir vermutlich nicht hinreichend klar 
beschrieben war: Die Led wird ausschliesslich vom HPG1 gespeist und hat 
keinerlei galvanische Verbindung zum Sensor.
Die für mich dzt. einzig schlüssige Erklärung wäre tatsächlich dass das 
IR-Licht das Holz durchdringt, in diesem gestreut wird, und dadurch den 
Sensor erreicht. Was ich aber bei der minimalen Sendeleistung für 
eigentlich völlig unmöglich halte.
Gast #5338616
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Alex W. schrieb:
> Ich bin mir fasst sicher dass die IR-Led das Holz durchdringt und es
> sauber leuchten lässt. Im ir-bereich sind einige Materialien transparent
> die im sichtbaren Bereich lichtdicht sind.

Es geht hier nicht um irgendwelches FIR. Die LED liegt von der 
Wellenlänge noch deutlich unter 1um und damit benimmt sich das Licht 
ziemlich genauso wie rotes Licht, sofern da nicht irgendjemand ein 
schmalbandiges/steiles Filter hinstellt. Und davon ist in dem Aufbau 
wirklich nichts zu sehen.

Das Holz wird da ganz bestimmt nicht nennenswert transparenter als für 
sichtbares Licht sein. Durch "leichtes" Holz schimmert Licht immer etwas 
durch (Test mit Halogenlampe?). Wenn die LED zu sehr aufgerissen ist, 
kann das bei den geringen Abständen evtl. schon reichen.

@Paul
Welche Reichweite erreichst du in Luft bei paralleler Ausrichtung von 
LED und TSSP mit einem diffusen, hellen Target (Blatt Papier)?

Wieviel Strom schickst du durch die LED?
OP #5338720
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Nun, die Baumform sowohl der Led als auch des Sensors ist ja oben 
verlinkt (Datenblatt bzw. Produktlink).
Beide haben eine halbkugelförmige Linse (wenn ich das mal so nennen 
darf) die in der Bohrung liegen, der Rest des Gehäuses liegt auf dem 
Holz auf. Dass bei der Led auch seitlich Licht austritt ist sicher 
möglich, der Sensor sollte aber bei seitlichem Lichteinfall blind sein. 
In Luft ist er es jedenfalls.
Ich warte jetzt mal die Lieferung der TSAL4400 ab, die eigentliche 
Anwendung soll ja mit der geschehen. Und dann werde ich wohl mit 
verschiedenen Bohrungen und Bohrungstiefen experimentieren. Das ganze 
muss halt Platz im Zwischenraum zwischen zwei Schwellen finden und auch 
noch bei vorhandener Platte vernünftig montierbar bleiben.
Dass sowas simples zu so einem Drama wird hätte ich echt nicht erwartet, 
zumal ich nirgendwo von ähnlichen Problemen lesen konnte/musste.
#5338743
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Paul P. schrieb:
> Nun, die Baumform sowohl der Led als auch des Sensors ist ja oben
> verlinkt (Datenblatt bzw. Produktlink).

Ubs, ja genau solche hat ich da in verdacht.

Paul P. schrieb:
> sollte aber bei seitlichem Lichteinfall blind sein.
> In Luft ist er es jedenfalls.

Nich wirklich und da fehlt ja das Holz, das reflektiert.

Zum testen reichts doch was zwischen zu halten. Null Aufwand, um sicher 
zu gehen.....
Gast #5338774
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Paul P. schrieb:
> Bleibt nur noch die Frage wieso es in Bild1 nicht zu diesem Strahlengang
> kommt, aber da bin ich jetzt wahrscheinlich einfach zu pingelig...

Wohl eher zu unaufmerksam. Siehst du wirklich nicht den Unterschied 
zwischen den Bildern und dem resultierenden Strahlengang?
OP #5338798
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Für einen hilfreichen Tip. Dafür habe ich Skizzen und 
Datenblätter/Produktbeschreibungen hochgeladen und mein Problem 
beschrieben. Da frage ich mich allerdings wofür.
IR-durchlässiges Holz? Licht wird in einer nur leicht schrägen Bohrung 
reflektiert, durchquert die Led, wird dort seitlich abgelenkt und 
durchdringt dann das Gehäuse des TSSP? Raumlicht macht die generelle 
Funktion des TSSP zunichte...aber nur wenn das Zeugs in der Platte 
sitzt, sonst nicht?
So sehr ich Hilfestellung schätze - sonst hätte ich ja hier nicht 
gefragt - aber das ist bei allem Respekt nicht wirklich hilfreich.
Gast #5338829
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Naja was außer der blöden Holzplatte soll das verursachen?
Leuchte mal mit einer roten LED seitlich in einen 10mm breiten Sperrholz 
Streifen, ein bisschen Licht wird da möglicherweise schon durch kommen. 
Vielleicht hast du auch eine Fehlstelle in der Platte, Luftblase im 
Kleber o.ä.?
Steck mal etwas Schrumpfschlauch, Strohhalm o.ä. in die Bohrung zur 
Abgrenzung. Wenn es dann funktioniert kommt tatsächlich Licht durch die 
Platte.

Der Sensor ist in seiner Bohrung gut abgeschattet, wird also schön den 
Gain hochdrehen. Da reicht dann wenig Streulicht. Oder vielleicht doch 
elektrisch eingekoppelt? Kleb mal einen ausgebauten Sensor oben mit 
Isolierband ab, sodass der auch mit maximaler Verstärkung läuft. 
Vielleicht koppelt dann was rüber? Hast du den im Datenblatt 
vorgeschlagenen RC Filter verbaut?
#5338848
Lesenswert?

OK, noch einer. ;P

Ich hab hier auch öfter merkwürdige Erscheinungen.
In der Hand funst es, im Steckbrett nicht. Lösung, ich schalte meine 
Schreibtisch Lampe aus (LED). Was 30cm Abstand so alles bewirken können. 
:)
Über prüfe deine Versuche noch mal genauer, was da so alles 
unterschiedlich ist.

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