Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fotodiode Umgebungslicht filtern


von himpo (Gast)


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Ich stueuere die Diode mit einem Transimpedanz Verstärker an. Es 
funktioniert auch gut bekomme eine Proportionale Spannung. Meine Quelle 
ist eine IR Diode die mit 20khz moduliert ist. Jetzt will ich das 
Umgebungslicht der Fotodiode wegbekommen.

der C1 bildet doch mit demr2 einen Hochpass von fg=10khz also müsste man 
keinen Einfluss von z.b Sonnenlicht haben, tut es aber!

Auch wenn ich den C2 am Ausgang hänge bringt das nichts.. obwohl ein C 
nur Wechselspannung durchlasen sollte, habe ich extrem kleine Amplitude 
nach dem C2 in Serie.

Der Versuch ein einfacher RC Hochpass bringt auch nichts weil ich das 
wieder keine nennenswerte Spannung messe sondern etwas extrem kleines, 
warum?

Aktiver Filter 1. Ordnung mit Verstärkung von 22 hat genau das selbe 
Ergebnis.

Also was habe ich falsch gemacht? Direkt am Ausgang des TIA bekomme ich 
meine Licht abhängige Spannung aber wie lasse ich nur moduliertes licht 
durch?

von Wolfgang (Gast)


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himpo schrieb:
> der C1 bildet doch mit demr2 einen Hochpass von fg=10khz also müsste man
> keinen Einfluss von z.b Sonnenlicht haben, tut es aber!

C1 und R2 bilden einen Hochpass - richtig.
Aber der Hochpass sitzt in der Gegenkopplung vom Op, d.h. hohe 
Frequenzen werden stark gegengekoppelt und damit wenig verstärkt, tiefe 
Frequenzen werden nur mit R2 gegengekoppelt und damit kräftig verstärkt.

Du möchtest genau das Gegenteil

von Himpo (Gast)


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Selbst ohne c1 habe ich das selbe Problem. Als einen hochpass 
nachgedchaltet bringtnmich nicht zum Ergebnis, theoretisch müsste es 
aber doch so sein...

von Stefan F. (Gast)


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Wenn du die Gleichspannung zu sehr verstärkst, gerät der OP-Amp in die 
Sättigung und funktioniert nicht mehr wie gewollt.

Ich würde daher einen Hochpass zwischen die Fotodiode und dem OP-Amp 
packen.

von Wolfgang (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich würde daher einen Hochpass zwischen die Fotodiode und dem OP-Amp
> packen.

Was genau spricht dagegen, den Hochpass in der Gegenkopplung durch einen 
Tiefpass zu ersetzen?

himpo schrieb:
> Jetzt will ich das Umgebungslicht der Fotodiode wegbekommen.

Und warum fummelst du dann in der Elektronik rum? ;-)

Das ist erstmal ein optisches Problem. Du könntest z.B. ein IR-Filter 
oder ein tiefes Rotfilter vor die Diode setzen, so wie das die üblichen 
Empfänger für IR-Fernbedienungen (z.B. TSOPxxx) machen. Eine andere 
Möglichkeit ist die Einschränkung des Raumwinkels, aus dem 
Umgebungslicht zum Empfänger gelangen kann - falls das mit deiner 
Geheimanwendung kompatibel ist.

von georg (Gast)


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himpo schrieb:
> Also was habe ich falsch gemacht?

Die Filterung kann nur funktionieren, wenn das Störlicht (Sonnenlicht) 
nicht stärker ist als das modulierte Licht, sonst wird die 
Empfangsschaltung übersteuert. Bei zu viel Störlicht muss man auf der 
Lichtseite ansetzen:

1. Farbfilter, in dem Fall Infrarotfilter. Sonnenlicht hat aber auch 
viel Infrarot.

2. Richtungsabhängigkeit, z.B. ein Linsensystem oder im einfachsten Fall 
ein schwarzes Röhrchen. Es sollte möglichst nur Licht vom modulierten 
Sender auf die Fotodiode fallen.

Georg

von Stefan F. (Gast)


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> Was genau spricht dagegen, den Hochpass in der Gegenkopplung
> durch einen Tiefpass zu ersetzen?

Dass dann hohe Frequenzen bis zu unendlich hoch verstärkt werden. Du 
hast aber nicht vor, Radiosender zu empfangen.

Wenn schon einen Tiefpass in der Gegenkoppelung, dann musst du 
zusätzlich die Verstärkung hoher Frequenzen begrenzen. Schau doch mal 
nach Schaltungsvorschlägen für einen Bandpass, am besten zweiter 
Ordnung.

von Wolfgang (Gast)


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georg schrieb:
> Die Filterung kann nur funktionieren, wenn das Störlicht (Sonnenlicht)
> nicht stärker ist als das modulierte Licht,

Warum?
Selbst wenn das Sonnenlicht doppelt so kräftig ist, wie das modulierte 
Licht, wird es funktionieren.

Stefanus F. schrieb:
> Dass dann hohe Frequenzen bis zu unendlich hoch verstärkt werden. Du
> hast aber nicht vor, Radiosender zu empfangen.

Keine Angst. Die Photodiode hat eine Sperrschichtkapazität und die 
alleine begrenzt schon die Bandbreite nach oben. Der Frequenzgang des 
TSV912 mit seinem typischen Verstärkungsbandbreitenprodukt von 8MHz tut 
einen übriges.

von Achim S. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Warum?
> Selbst wenn das Sonnenlicht doppelt so kräftig ist, wie das modulierte
> Licht, wird es funktionieren.

Bei ungünstig gestalteten optischen Systemen kann das Sonnenlicht aber 
auch gerne mal zehntausendmal so stark sein wie das modulierte Licht - 
dann kann es schon kritisch werden.

Wolfgang schrieb:
> Was genau spricht dagegen, den Hochpass in der Gegenkopplung durch einen
> Tiefpass zu ersetzen?

Kannst du mal skizzieren, wie genau die Schaltung dann aussehen soll? Es 
kann leicht ein Oszillator rauskommen anstelle des eigentlich 
gewünschten TIAs.

himpo schrieb:
> Auch wenn ich den C2 am Ausgang hänge bringt das nichts.. obwohl ein C
> nur Wechselspannung durchlasen sollte, habe ich extrem kleine Amplitude
> nach dem C2 in Serie.

C2 zusammen mit der darauf folgenden Schaltung kann einen Hochpass 
bilden (sonst hast du bisher keinen Hochpass in deiner Signalkette). C2 
nimmt auf jeden Fall den Gleichanteil vom Signal weg (also auch den 
Einfluss des DC Sonnenlichts). Welche Amplitude die Spannung nach C2 hat 
und um welchen Mittelwert sie schwingt, hängt von der weiteren 
Beschaltung hinter C2 ab.

Eine Möglichkeit wäre: hinter C2 gehst du auf den Mittelabgriff eines 
Spannungsteilers zwischen Versorgung und Masse (dann schwingt die 
Spannung hinter C2 um die halbe Versorgung herum). Und über dne 
Innenwiderstand des Teilers und den Wert von C2 legst du Grenzfrequenz 
des Hochpass fest.

von Stefan F. (Gast)


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> Selbst wenn das Sonnenlicht doppelt so kräftig ist,
> wie das modulierte Licht, wird es funktionieren.

Sonnenlicht kann jedoch durchaus 1000 mal heller sein, als das einer 
LED. Und dann wird die Sache schon wieder etwas komplizierter, von wegen 
Arbeitspunkt.

von himpo (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich würde daher einen Hochpass zwischen die Fotodiode und dem OP-Amp
> packen.

Also so wie in Variante B?

Achim S. schrieb:
> Eine Möglichkeit wäre: hinter C2 gehst du auf den Mittelabgriff eines
> Spannungsteilers zwischen Versorgung und Masse (dann schwingt die
> Spannung hinter C2 um die halbe Versorgung herum). Und über dne
> Innenwiderstand des Teilers und den Wert von C2 legst du Grenzfrequenz
> des Hochpass fest.

So wie in Variante A?

Und welche davon ist besser? der Ausgang soll auf einen ADC eines uC.

von himpo (Gast)


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hier das Bild...

von Stefan F. (Gast)


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Mir ist unklar was du da vor hast. Ich benutze Fotodioden immer in Reihe 
mit einem Widerstand an der Spannungsversorgung. Deine Schaltung geht 
davon aus, dass die Diode ohne Gleichstrom als Wechselspannungsquelle 
wirkt. Das habe ich so noch nie gesehen, könnte also falsch oder 
zumindest suboptimal sein.

Außerdem hast du da keinen Bandpass konstruiert. Nutze die 
Möglichkeiten, die dir der OP-Amp bietet. Sonst kannst du gleich einen 
simplen Transistor als Verstärker verwenden.

Ein Frequenzbestimmenden Kondensator zwischen Ausgang des OP-Amp und der 
Last ist oft keine gute Idee, weil dann der Innenwiderstand der Last die 
Grenzfrequenz beeinflusst. Er müsste in die ganze Berechnung mit 
einfließen.

Das ist alles hier erklärt:
ttps://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_7.html

Oder halt in einem X-Beliebigen Lehrbuch über OP-Amp Grundschaltungen.

von Wolfgang (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Wenn du die Gleichspannung zu sehr verstärkst, gerät der OP-Amp in die
> Sättigung und funktioniert nicht mehr wie gewollt.
>
> Ich würde daher einen Hochpass zwischen die Fotodiode und dem OP-Amp
> packen.

Was nützt das, wenn die Spannung über der Photodiode durch einen hohen 
Gleichlicht in die Sättigung geht?

Gerade dann muss man dafür sorgen, dass sie im Kurzschlussbetrieb 
arbeitet, man also den Photostrom erfasst. Das ist der Job vom TIA. Die 
Skalierungsfaktor muss dann so eingestellt sein, dass er am Ausgang eben 
nicht in die Sättigung geht. Wenn dann der vernünftige Betrieb der 
Photodiode sicher gestellt ist, kann man sich in einer nächsten Stufe 
auf die Filterung stürzen.


himpo schrieb:
> Und welche davon ist besser? der Ausgang soll auf einen ADC eines uC.
Das kommt drauf an ...

Fakten auf den Tisch!
Wurden die optischen Möglichkeiten zu Gleichlichttrennung halbwegs 
ausgeschöpft?
Wie ist das Verhältnis von Nutzsignal zu Gleichlichtuntergrund im 
Photostrom bei Kurzschlussbetrieb?

von himpo (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Außerdem hast du da keinen Bandpass konstruiert. Nutze die
> Möglichkeiten, die dir der OP-Amp bietet. Sonst kannst du gleich einen
> simplen Transistor als Verstärker verwenden.

Ich hatte ja direkt nach dem ersten opamp einen simplen aktiven hochpass 
1. Ordnung drin aber das fürhte zu diesen problemen, das ich mit dem adc 
und dem Multimeter fast nichts messend konnte owbohl mit 15 Fächer 
Verstärkung.

@Wolfgang ja die diode ist nicht in Sättigung vom dc Anteil. Die Diode 
ist auch gerade auf dem steckbrett also viel habe ich da optisch nicht 
unternommen. Aber es klappt ja nicht auch wenns dunkel ist und nur das 
modulierte Licht an ist.

Ich könnte einen bandbass hinter den ersten opv machen aber auch das 
wird nichts bringen, warum auch wenn der tiefpass in verschiedenen 
formen schon nichts gebracht hat. Dann mache ich was falsch worauf ich 
nicht komme.. habe aber alles hier schon beschrieben.

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> So wie in Variante A?

Ja. Wenn an out keine weitere Belastung mehr kommt ergibt das einen 
Hochpass mit ~2kHz Grenzfrequenz. Das sollte funktionieren, solange der 
TIA noch im linearen Bereich arbeitet (also noch nicht durch das 
Umgebungslicht gesättigt ist -> nachmessen).

himpo schrieb:
> Also so wie in Variante B?

Nein, damit lädt sich die Fotodiode auf eine unerwünschte Spannung auf.

von himpo (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Mir ist unklar was du da vor hast. Ich benutze Fotodioden immer in
> Reihe
> mit einem Widerstand an der Spannungsversorgung. Deine Schaltung geht
> davon aus, dass die Diode ohne Gleichstrom als Wechselspannungsquelle
> wirkt. Das habe ich so noch nie gesehen, könnte also falsch oder
> zumindest suboptimal sein.
>
das ist doch die Standardbeschaltung vom TIA was ich da habe...

von Wolfgang (Gast)


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himpo schrieb:
> ... aber auch das wird nichts bringen, warum auch wenn der tiefpass
> in verschiedenen formen schon nichts gebracht

Einen Tiefpass willst du genau nicht, weil der dein Gleichlichtsignal 
gerade nicht unterdrücken würde.

von himpo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Einen Tiefpass willst du genau nicht, weil der dein Gleichlichtsignal
> gerade nicht unterdrücken würde.

Habe mich natürlich verschrieben, meine Hochpass.

Habe jetzt an den Ausgang einen C=15nF und einen Spannungsteiler aus je 
15k (Variante A) aufgebaut.
 Am Ausgang vom OPV also vor dem C und dem Spannungsteiler messe ich (MM 
auf DC eingestellt):

mit Umgebungslicht: 0.14V
modulierte LED leuchtet drauf: 3.5v (Also das Maximum.)
im AC Betrieb des MM:
mit Umgebungslicht: 0.017V
modulierte LED leuchtet drauf: 0.89V

Jetzt das Gante nach dem C und dem Spannungsteiler:
Multimeter im DC Betrieb:
it Umgebungslicht: 2.429V (Also halbe Spannung wegen dem 
Spannungsteiler)
modulierte LED leuchtet drauf: 2.43V (also fast das Selbe)

im AC Betrieb des MM:
mit Umgebungslicht: 0.0049V
modulierte LED leuchtet drauf: 0.83V

Okay der C blockt das Umgebungslicht, aber wie interpretiere ich nun die 
Werte vernünftig? Und mein ADC misst ja nur DC..

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> Okay der C blockt das Umgebungslicht, aber wie interpretiere ich nun die
> Werte vernünftig? Und mein ADC misst ja nur DC..

Nein: den ADC misst zeitabhängige Momentanwerte. Das ist etwas ganz 
anderes als das, was das Multimeter im DC-Bereich misst.

Wenn du viele Momentantwerte hintereinander misst, kannst du daraus 
alles mögliche berechnen. Z.B. den Gleichanteil (was dein Multimeter im 
DC-Bereich misst). Oder den Effektivwert des Wechselanteils (was dein 
Multimeter im AC-Bereich misst). Oder einen digitalen Bandpassfilter, 
der nur die Frequenz deiner Modulation durchlässt.

himpo schrieb:
> Am Ausgang vom OPV also vor dem C und dem Spannungsteiler messe ich (MM
> auf DC eingestellt):
>
> mit Umgebungslicht: 0.14V
> modulierte LED leuchtet drauf: 3.5v (Also das Maximum.)

Das bedeutet, dass den LED-Licht um ein vielfaches stärker ist als dien 
Umgebungslicht. Und es bedeutet, dass entweder deine Verstärkung zu hoch 
oder deine Modulation zu schwach ist. (der Verstärkerausgang dürfte 
zwischendurch clippen. Mit einem Oszi könnte man das direkt betrachten, 
mit einem Multimeter gemessen kann man es nur vermuten).

Ist dein Multimeter überhaupt für die Modulationsfrequenz geeignet?

von himpo (Gast)


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Achim S. schrieb:
> ein: den ADC misst zeitabhängige Momentanwerte. Das ist etwas ganz
> anderes als das, was das Multimeter im DC-Bereich misst.

Okay.. Also ich bekomme am ADC wie am MM die 2.5V angezeigt. Wie kann 
ich daraus nun erkennen ob die Lichtschranke unterbrochen wurde 
geschweige den ein Partikel durchgefallen ist? Das ist ja das ziel

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> Okay.. Also ich bekomme am ADC wie am MM die 2.5V angezeigt.

Ist das jetzt eine Vermutung von dir oder eine Beobachtung? Falls es 
eine Beobachtung ist: dann ist was faul.

Laut deinen Multimetermessungen musst am ADC alle möglichen Werte sehen, 
die um 2,5V herum liegen. Wenn dein Multimeter für die 
Modulationsfrequenz geeignet wäre (du hast noch nicht beantwortet, ob es 
das ist), und wenn die Modulation sinusförmig wäre, dann müsstest du am 
ADC Werte zwischen

   2,5V-0,83V*Wurzel(2)=1,3V und
   2,5V+0,83V*Wurzel(2)=3,7V

messen können.

von ZF (Gast)


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Falls das sichtbare Umgebungslicht auch mal stärker werden könnte als 
bei dem Test, dann kann sich Zusätzlich zur elektronischen Filterung 
eine optische Filterung lohnen. Unbelichteter aber entwickelter Diafilm 
(E6 Prozess) sperrt sichtbares Licht recht gut, lässt nahes IR aber 
durch. Vielleicht findet sich ja noch ein kleiner Schnipsel.

von himpo (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Ist das jetzt eine Vermutung von dir oder eine Beobachtung? Falls es
> eine Beobachtung ist: dann ist was faul.

Das ist das was mein adc anzeigt..

Achim S. schrieb:
> Laut deinen Multimetermessungen musst am ADC alle möglichen Werte sehen,
> die um 2,5V herum liegen. Wenn dein Multimeter für die
> Modulationsfrequenz geeignet wäre (du hast noch nicht beantwortet, ob es
> das ist), und wenn die Modulation sinusförmig wäre, dann müsstest du am
> ADC Werte zwischen
>
>    2,5V-0,83V*Wurzel(2)=1,3V und
>    2,5V+0,83V*Wurzel(2)=3,7V
>
> messen können.

Der UT61E sollte die 490Hz messen können. DIe 22khz zeigt er zwar auch 
richtig an aber ob er die noch richtig messen kann weiss ich nicht. Habe 
wie gesagt einmal ne555 rechteck mit 22khz und einmal pwm vom uC mit 490 
Hz.

Woher kommt die 0,83V her? Wenn die Werte in dem Bereich schwanken 
würden wäre das toll und man könnte etwas draus erkennen.. Aber ist es 
ja nicht. Im Anhang die aktuelle Schaltung. Ich messe nach dem 
Spannungsteiler.

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> Woher kommt die 0,83V her?

Na woher wohl:

himpo schrieb:
> im AC Betrieb des MM:
> mit Umgebungslicht: 0.0049V
> modulierte LED leuchtet drauf: 0.83V

Dein Multimeter sagt dir, dass der AC-Anteil des Signals an der Stelle 
einen Effektivwert von 0,83V hat.

himpo schrieb:
> DIe 22khz zeigt er zwar auch
> richtig an aber ob er die noch richtig messen kann weiss ich nicht

Na dann schau doch mal in dessen Datenblatt. Er misst Wechselanteile bis 
zu einer Frequenz von 1 kHz richtig. Bei einer Modulation von 22kHz 
zeigt er dir Hausnummern an. Die 0,83V können in Wirklichkeit genau so 
gut 1V oder 2V oder sonstwas sein.

Hast du eine Möglichkeit, an ein Oszi heranzukommen? Dann weißt du, wie 
starkt die Spannung am ADC-Eingang tatsächlich variiert und musst es 
nicht aus den Messwerten eines überforderten Multimeters erraten.

von Klaus (Gast)


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himpo schrieb:
> geschweige den ein Partikel durchgefallen ist

Ist das die gleiche Frage, wie in einem anderen Thread, wo es darum 
geht, Millimeter große Teile mit einer Lichtschranke zu erkennen?

MfG Klaus

von himpo (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Er misst Wechselanteile bis
> zu einer Frequenz von 1 kHz richtig.

Dann sollte es mit dem 490Hz Signal ja noch passen. Ich messe da im 
AC-Betrieb nach dem Spannungsteiler und dem Kondensator wenn ich mit der 
LED draufleuchte 0,3V.
Somit müsste ich im DC Betrieb bzw. am ADC einen Messbereich von 2.08V 
(Umgebungslicht) - 2.92V (LED leuchtet).
Am Multimeter im DC Betrieb sehe ich nichts. Habe jetzt aber mal ein 
delay in das uC eingebaut wenn die spannung größer als 2.9V ist soll er 
2s pausieren, und tatsächlich er pausiert und zeigt maximal 3.02V an! 
Das ist doch schonmal gut.
Ich habe mir die Werte in einem Uart fenster anzeigen lassen und da war 
die ganze Zeit nur 2.5V zu sehen.

von himpo (Gast)


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Wenn ich aber zusätzlich Spannung < 2.08V abfrage und pausieren lasse, 
pausiert er und zeigt mir komische werte von 1V an usw obwohl ich ganze 
Zeit mit der LED draufleuchte.

von Achim S. (Gast)


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Ich empfehle dir DRINGEND mal nicht so hibbelig von einem Gedanken zum 
nächsten zu springen sondern mal gründlich an die Sache ranzugehen. 
Sonst wird das nichts.

himpo schrieb:
> Dann sollte es mit dem 490Hz Signal ja noch passen. Ich messe da im
> AC-Betrieb nach dem Spannungsteiler und dem Kondensator wenn ich mit der
> LED draufleuchte 0,3V.
> Somit müsste ich im DC Betrieb bzw. am ADC einen Messbereich von 2.08V
> (Umgebungslicht) - 2.92V (LED leuchtet).
> Am Multimeter im DC Betrieb sehe ich nichts. Habe jetzt aber mal ein
> delay in das uC eingebaut wenn die spannung größer als 2.9V ist soll er
> 2s pausieren, und tatsächlich er pausiert und zeigt maximal 3.02V an!
> Das ist doch schonmal gut.

Soll irgendjemand verstehen können, was du da alles zusammenschreibst?

Überleg dir, wie das Signal am Ausgang deines Verstärkers bzw. am 
Eingang deines ADCs aussehen soll (gemäß deinen Messwerten). Dort liegt 
ein mit 22kHz moduliertes Signal an, das du mit einem Messgerät messen 
willst, das nur bis 1kHz richtig misst. Der genaue Wert (0,83V) ist also 
eine Hausnummer.

Aber wie schon geschrieben: wenn dein Multimeter am ADC-Eingang einen 
AC-Messwert von 0,83V anzeigt, dann darf die Spannung dort sicher nicht 
konstant sein (sonst wäre der AC-Messwert 0).

Wenn dein ADC also eine konstante Spannung von 2,5V anzeigt, dann dürfte 
in der ADC-Messung etwas faul sein. Geh dem nach. Hört der Messbereich 
deines ADCs vielleicht bei 2,5V auf? Schaust du dir vielleicht den 
Messwert des ADCs von einem Zeitpunkt an, an dem die LED nicht 
leuchtete? Spring nicht gleich zum übernächsten Thema, solange ganz 
grundlegende Punkte noch widersprüchlich sind.

Und nochmal: hast du die Chance an ein Oszi zu kommen? Deine Messungen 
mit dem Multimeter zeigen zwar in eine bestimmte Richtung, aber sie sind 
weder eindeutig noch vertrauenswürdig.

von himpo (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Und nochmal: hast du die Chance an ein Oszi zu kommen? Deine Messungen
> mit dem Multimeter zeigen zwar in eine bestimmte Richtung, aber sie sind
> weder eindeutig noch vertrauenswürdig.

Im Anhang ein Oszillogramm. Dime/Div auf 20uS und Volts/Div auf 0.1V das 
Signal scheint größer zu sein aber wenn ich auf kleine Skallierung gehe 
also auf 0.2V oder höher verschwindet das Bild, kann auch an dem alten 
Hameg liegen..

von himpo (Gast)


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Ch1 zeigts jetzt vollständig an mit 0.5V Einstellung. Kann aber ch2 
nicht aussmachen dann verschwindet das andere Signal auch.

von Stefan F. (Gast)


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> Im Anhang ein Oszillogramm.

Von was? Wo hast du das Gerät angeschlossen und wie war der Tastkopf 
eingestellt?

> aber wenn ich auf kleine Skallierung gehe also auf 0.2V
> oder höher verschwindet das Bild, kann auch an dem alten
> Hameg liegen..

Kläre das, sonst ist das Bild nutzlos. Ein Gerät, das keine 
verlässlichen Werte anzeigt, ist als Messgerät unbrauchbar.

von Wolfgang (Gast)


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himpo schrieb:
> Dime/Div auf 20uS

Das stimmt sicher nicht. Drehe den Knopf für die Zeitablenkung mal auf 
"cal"

> und Volts/Div auf 0.1V das Signal scheint größer zu sein aber wenn ich
> auf kleine Skallierung gehe also auf 0.2V oder höher verschwindet
> das Bild, kann auch an dem alten Hameg liegen..

Dann drehe mal an deiner Triggerschwelle. Wenn man nur einen Teil des 
Signals sieht, ist das nicht so witzig für die Beurteilung.

von Wolfgang (Gast)


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himpo schrieb:
> Kann aber ch2 nicht aussmachen dann verschwindet das andere Signal auch.

Kein Wunder. Dein Trigger ist auf das Signal vom Kanal 2 eingestellt.

von Stefan F. (Gast)


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> Kann aber ch2 nicht aussmachen dann verschwindet das andere Signal auch.

Logisch, du triggerst ja auch Channel 2. Bist du sicher dass du wiesst, 
wie man so ein Gerät bedient? Falls nicht, dann über zunächst mit 
Signalquellen wo du weißt, welches Bild zu erwarten ist. Ein kleiner 
Funktionsgenerator oder das Testsignal vom Oszilloskop selbst kann beim 
Üben hilfreich sein.

von himpo (Gast)


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Danke, für die Hilfestellung habe in der Tat fast nie mit dem Oszi zu 
tun.

ALso ich messe am Label OUT, also nach dem C und dem Spannungsteiler, 
Tastkopf ist auf 1x eingestellt. Er zeigt nun eine Spannung von 1,36V 
an.

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> ALso ich messe am Label OUT, also nach dem C und dem Spannungsteiler,
> Tastkopf ist auf 1x eingestellt.

Langsam werden die Dinge etwas klarer. Hast du den Masseclip des 
Tastteilers auch an Masse angeschlossen? (Wenn nicht wäre das ein 
möglicher Grund für die "Nachwschwinger" deines Signals.)

himpo schrieb:
> Er zeigt nun eine Spannung von 1,36V
> an.

Das bezieht sich wohl auf die Spannungsdifferenz deiner beiden Cursor. 
Die Spannung variiert also um 1,36V spitze-Spitze. Wenn dein ADC 
konstant 2,5V misst, dann misst er Unsinn. Daran musst du weiter 
arbeiten.

Achim S. schrieb:
> Hört der Messbereich
> deines ADCs vielleicht bei 2,5V auf? Schaust du dir vielleicht den
> Messwert des ADCs von einem Zeitpunkt an, an dem die LED nicht
> leuchtete?

von himpo (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Hast du den Masseclip des
> Tastteilers auch an Masse angeschlossen?

Ja ist angeschlossen.

Achim S. schrieb:
> Daran musst du weiter
> arbeiten.
>
> Achim S. schrieb:
>> Hört der Messbereich
>> deines ADCs vielleicht bei 2,5V auf? Schaust du dir vielleicht den
>> Messwert des ADCs von einem Zeitpunkt an, an dem die LED nicht
>> leuchtete?

Ich habe es an einem Arduino Micro dran, und er Zeigt mir die ADC Werte 
im Serial Fenster. Aber wie ich oben schrieb, wenn ich in die main 
reinschreibe das er 2s Pausieren soll wenn die Spannung X unter-, oder 
überschreitet dann sehe ich im Serial Fenster auch mal 3V oder 2.0V usw.
Wenn ich den ADC aber schnell messen lasse sieht man wohl im Mittel 
immer 2.5V.. kA..

Das Nächste Problem ist auch wenn ich die LED ganze Zeit Draufleuchte 
lasse, und eine If Abfrage mache wenn die Spannung kleiner 2V ist soll 
er kurz pausieren, und komischerweise pausiert er, obwohl die led ganze 
Zeit draufleuchtet, und er zeigt mir teilweise 1V oder 0.X v usw.

von Stefan F. (Gast)


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Messe mal am Ausgang des OP-Amp. Ich habe das Gefühl, dass er eventuell 
schon am Anschlag läuft. Das wäre schlecht weil er dann bei stärkeren 
Signalen nicht mehr ordentlich funktionieren wird.

von Wolfgang (Gast)


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himpo schrieb:
> ALso ich messe am Label OUT

Guck dir erstmal das Signal direkt am Ausgang des OP an (Pin 7) und 
zeige auf dem zweiten Kanal mal das Signal, mit dem du die LED 
ansteuerst.

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> Ja ist angeschlossen.

gut

Was den Rest deines letzten Beitrags angeht: sorry, aber deine 
Beschreibung beginnt wieder unverständlich und chaotisch zu werden. 
Versuche bitte Dinge klar zu beschreiben, auch für Leser, die dir nicht 
über die Schulter schauen können.

Es wird wohl Zeit für dich, dich mit dem Zeitablauf deines 
Arduino-Programms auseinanderzusetzen.
Wie schnell kannst du den ADC abtasten lassen, was ist der zeitliche 
Abstand zwischen zwei Messpunkten?
Ist das irgendwie synchronisiert zur Modulation deiner LED oder laufen 
beide Prozesse unabhängig?

Der serial-Monitor bremst deinen Programmablauf schätzungsweise völlig 
aus. Deshalb: miss mal viele Werte nacheinander und schreib sie in ein 
Array. Und wenn du das Array voll hast, dann schau dir die ganzen Werte 
über den serial monitor an. Entsprechen die Messwerte jetzt dem, was das 
Oszi anzeigt?

von Wolfgang (Gast)


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himpo schrieb:
> ... und komischerweise pausiert er, obwohl die led ganze
> Zeit draufleuchtet, und er zeigt mir teilweise 1V oder 0.X v usw.

Das liegt dann wohl daran, dass deine LED mit 20kHz blinkt. Du 
beobachtest vermutlich heftige Aliasing-Effekte.

von himpo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Guck dir erstmal das Signal direkt am Ausgang des OP an (Pin 7) und
> zeige auf dem zweiten Kanal mal das Signal, mit dem du die LED
> ansteuerst.

Beide Signale sind identisch.

Achim S. schrieb:
> Wie schnell kannst du den ADC abtasten lassen, was ist der zeitliche
> Abstand zwischen zwei Messpunkten?
> Ist das irgendwie synchronisiert zur Modulation deiner LED oder laufen
> beide Prozesse unabhängig?

Nein leider nicht Synchronisiert, wüsste auch nicht wie das geht?

von himpo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Das liegt dann wohl daran, dass deine LED mit 20kHz blinkt. Du
> beobachtest vermutlich heftige Aliasing-Effekte.

Okay also mit 40khz+ abtasten?

von Stefan F. (Gast)


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>> Guck dir erstmal das Signal direkt am Ausgang des OP an (Pin 7) und
>> zeige auf dem zweiten Kanal mal das Signal, mit dem du die LED
>> ansteuerst.

> Beide Signale sind identisch.

Kann nicht sein, never ever.

> Okay also mit 40khz+ abtasten?

Eher 200kHz. Ich schätze du möchtest eher einen Gleichrichter und 
Integrator dahinter schalten, um eine DC-Spannung zu erhalten, die du 
sehr viel langsamer abtasten kannst.

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> Nein leider nicht Synchronisiert, wüsste auch nicht wie das geht?

Erfolgt die Ansteuerung der LED und die des ADCs vom selben µController? 
Dann ist das Synchronisieren recht einfach (und die Auswertung des 
AC-Signals lässt sich recht elegant erledigen).

von himpo (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Erfolgt die Ansteuerung der LED und die des ADCs vom selben µController?
> Dann ist das Synchronisieren recht einfach (und die Auswertung des
> AC-Signals lässt sich recht elegant erledigen).

Ja das tut es.

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> Ja das tut es.

Na, dann hast du über deinen Code doch vollständig in der Hand
- wann die LED eingeschaltet wird
- wann die LED ausgeschaltet wird
- wann der ADC misst.

Ein naheliegender Ansatz wäre
- schalte die LED ein
- warte lange genug, damit deine Analogelektronik einschwingen kann
- miss den ADC-Wert mit eingeschalteter LED
- schalte die LED aus
- warte lange genug, damit deine Analogelektronik einschwingen kann
- miss den ADC-Wert mit ausgeschalteter LED

- betrachte die Differenz der beiden ADC-Werte

von Achim S. (Gast)


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und zur Sicherheit noch der Nachtrag:

Achim S. schrieb:
> - warte lange genug, damit deine Analogelektronik einschwingen kann

warte natürlich nicht zu lange, weil sonst dein Hochpass das Signal 
wieder unterdrückt...

von himpo (Gast)


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Danke für den Ansatz und natürlich auch an alle anderen, klingt 
plausibel, ich wollte ja ursprünglich die led mit pwm ansteuern, da 
läufts ja einfach mit z.b 20khz ohne das ich aktiv ein und ausschalte, 
dann würde das nicht gehen. und wenn ich in der main einschalte messe, 
ausschalte, weiss ich ja nicht welche Frequenz bei rauskommt, ich müsste 
die Takte pro Befehl zählen um dann auf die Zeit zu komm zwischen dem 
einschalten und ausschalten usw oder irre ich mich?

von Achim S. (Gast)


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himpo schrieb:
> ich wollte ja ursprünglich die led mit pwm ansteuern, da
> läufts ja einfach mit z.b 20khz ohne das ich aktiv ein und ausschalte,
> dann würde das nicht gehen.

Ich denke schon, dass das trotzdem geht. Kann der Timer, der die PWM 
erzeugt, nicht auch Interrupts für die ADC-Ansteuerung erzeugen?

himpo schrieb:
> nd wenn ich in der main einschalte messe,
> ausschalte, weiss ich ja nicht welche Frequenz bei rauskommt, ich müsste
> die Takte pro Befehl zählen

Wäre prinzipiell machbar. Aber per Timer gesteuert ist es natürlich 
wesentlich besser.

von Bernd K. (prof7bit)


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Hier ist der Ausgangspunkt der Dich auf den Weg bringt zur einzig[TM] 
richtigen[TM] Lösung:

https://e2e.ti.com/support/amplifiers/precision_amplifiers/f/14/t/218058?Photodiode

Der Transistor wirkt als Stromquelle und eine Stromquelle ist per 
Definition hochohmig, er erhöht also nicht die Rauschverstärkung des 
TIA.

Kür: Den unteren OpAmp (den Integrator) kann man auch in Software 
implementieren, dabei kann man die Regelung dann auch gleich zu einem 
richtigen PID-Regler aufbohren den man etwas besser einstellen kann.


---
Variante 2 wenn wenig Platz oder wenn faul:

Wenn das Nutzsignal kräftig ist und Rauschen noch kein Problem darstellt 
oder das Fremdlicht irgendwie halbwegs abgeschattet oder zumindest 
abgeschwächt werden kann (z.B. schmalbandiger IR-Bandpass (teuer) so daß 
Dir keine zig Kilolux der tiefstehenden Sonne breitbandig ungefiltert 
frontal reindonnern) kommst Du eventuell noch mit einem AC-gekoppelten 
TIA ungeschoren davon wie er in folgendem Bild gezeigt ist:

http://e2e.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/8267.AC_5F00_Coupled-Photodiode-Ampifier.JPG

Nachteile sind:
* Je höher das zu erwartende Fremdlicht desto kleiner muss R1 sein
* Je kleiner R1 ist desto höher die Rauschverstärkung!
* Der Frequenzgang wird etwas deformiert, nicht mehr so einfach zu 
dimensionieren.

Also eine 50m Lichtschranke mit nackten Dioden ohne Optik wirst Du mit 
der zweiten Variante nicht hinbekommen, mit der ersten dagegen 
problemlos, selbst wenn die Sonne frontal reinkommt.

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