Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik mit Fototransistor Scheibenwischermotor steuern


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von FGF (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

ich würde gerne für ein Schul-Modell eines Regensensors einen 
Scheibenwischermotor (6V, ca. 10W) ansteuern.

Dazu soll das Signal eines Lasers bei trockener Scheibe von einem 
Fototransistor registriert werden, der Motor aus bleiben.
Beginnt es zu regnen, wird der Laser am Fototransistor schwächer, der 
Motor soll eingeschaltet werden.

Da ich mich mit Elektronik nicht (mehr) sonderlich gut auskenne meine 
Frage:

Wie schaffe ich es, mit dem Fototransistor einen Lastschaltkreis von 10W 
zu steuern? Ich denke für ein Relais werden die paar mA des 
Fototrasistors nicht genügen. Brauche ich einen Zwischentransistor?
Wenn ja, wie müsste ich die Komponenten dimensionieren und wie schalten?

Ich bin dankbar für jede Hilfe!

Viele Grüße
FGF

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du brauchst einen Schmitt-Trigger mit einstellbaren Schaltschwellen. So 
etwas baut man aus Operationsverstärkern. Dahinter kommt ein Transistor 
und ein Relais.

von the_yrr (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

im prinzip wäre das einfachste, Phototransistor auf Komparator, den dann 
auf nen Mosfet.

probleme:
- wie siehts mit Umgebungslicht aus
  -> keins da, alles gut
  -> IR diode, eventuell sogar eine modulierte wie für Fernbedienungen 
mit enstprechendem Empfänger
  -> selber modulieren, µC mit lock in Amplifier, wird etwas 
komplizierter

- ist bei regen die änderung dauerhaft, oder nur wenn ein Tropfen 
vorbeiläuft? bzw. ist die Messfläche groß genug damit im Mittel immer 
ein detektierbarer Tropfen da drauf ist?
  -> wenn nicht muss ein µC/ RC Glied/ Monoflop... her

es gibt Lichtschranken Bausätze, z.B. bei Conrad, vllt geht so etwas?, 
vllt. kann man das modifizieren?

Du willst die 10W ja nciht verheizen, sondern nur schalten, das geht mit 
jedem etwas größeren Bipolar und eigentlich allen Mosfet die die 6V 
vertragen.

Wie soll das genau mit dem Laser funktionieren, durchlicht/reflexion? 
hast du das schon getestet ob das geht? WEnn du dir sicher bist dass der 
Phototransistor den Unterschied erkennt, dann kann man über eine 
schaltung reden

von U. M. (oeletronika)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
> FGF schrieb:
> ich würde gerne für ein Schul-Modell eines Regensensors einen
> Scheibenwischermotor (6V, ca. 10W) ansteuern.
Das an sich ist kein so schwieriges Problem.
Ein Lastrelais, das den Motor ansteuert, kannleicht mit einem kleinen 
Transistor geschaltet werden.

> Dazu soll das Signal eines Lasers bei trockener Scheibe von einem
> Fototransistor registriert werden, der Motor aus bleiben.
> Beginnt es zu regnen, wird der Laser am Fototransistor schwächer, der
> Motor soll eingeschaltet werden.
Die optische Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe ist gar kein 
so einfaches Thema. Nur wenn man unreale Einsatzbedingungen animmt, kann 
das klappen.
Auch die Verwendung eine Lasers ist nicht so einfach, Warum soll es denn 
ein Laser sein, und keine Leuchtdiode?

Hast du denn schon irgend eine Idee, wie das optisch angeordnet werden 
könnte?
Ich würde versuchen, das Streulicht nutzen, dass ein Lichtfleck (von 
einer LED, kein Laser) auf einer mit Tropfen benetzten Scheibe 
verursacht.

> Da ich mich mit Elektronik nicht (mehr) sonderlich gut auskenne meine
> Frage:
> Wie schaffe ich es, mit dem Fototransistor einen Lastschaltkreis von 10W
> zu steuern? Ich denke für ein Relais werden die paar mA des
> Fototrasistors nicht genügen. Brauche ich einen Zwischentransistor?
> Wenn ja, wie müsste ich die Komponenten dimensionieren und wie schalten?
Da du keine Ahnung von Elektronik hast, läuft das jetzt im Prinzip wohl 
darauf hinaus, dass man dir die Lösung komplett vorlegt. Welchen 
Lern-Wert hat das dann noch.
Gruß Öletronika

von Manfred (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
U. M. schrieb:
> Die optische Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe ist gar kein so 
einfaches Thema.

Das funktioniert im realen PKW inzwischen ziemlich gut. Soweit ich weiß, 
nutzt man Reflektion im infraroten Bereich.

Mal fix das Rindernet fragen:

Der Regensensor erkennt Niederschlag auf der Windschutzscheibe durch das 
optoelektronische Messverfahren. Das Sensorelement besteht aus einer 
oder mehreren Leuchtdioden (Sender), einem Prisma und einer Fotodiode 
(Empfänger). Ein von der Leuchtdiode erzeugter Lichtstrahl gelangt über 
ein Prisma zur Windschutzscheibe und wird von der äußeren 
Scheibenoberfläche mehrfach reflektiert und zur Fotodiode 
weitergeleitet.

https://www.hella.com/techworld/de/Technik/Elektrik-Elektronik/Regensensor-pruefen-austauschen-42078/#

von U. M. (oeletronika)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
> Manfred schrieb:
> Das funktioniert im realen PKW inzwischen ziemlich gut.
Naja, die Regensensoren, die ich in PKW kenne, sind oft eher nervig als 
nützlich. Erst dauert es ewig, bis der Sensor wirlich sicher regen 
erkannt hat und dann wischt der auch noch, wenn es längst aufgehört hat.
Wenn der Stufenintervallschalter wenigstens das machen würde, was man 
von ihm erwartet, wäre es ok, aber auch diese Funktion muß ja mit einem 
so blöden Sensor verquickt werden.

> Soweit ich weiß,
> nutzt man Reflektion im infraroten Bereich.
Ja was sonst? Im sichtbaren Bereich würde es wohl stören.

> Mal fix das Rindernet fragen:
> Der Regensensor erkennt Niederschlag auf der Windschutzscheibe durch das
> optoelektronische Messverfahren. Das Sensorelement besteht aus einer
> oder mehreren Leuchtdioden (Sender), einem Prisma und einer Fotodiode
> (Empfänger). Ein von der Leuchtdiode erzeugter Lichtstrahl gelangt über
> ein Prisma zur Windschutzscheibe und wird von der äußeren
> Scheibenoberfläche mehrfach reflektiert und zur Fotodiode weitergeleitet.
So könnte ich auch mit 3 Sätzen ein Atomkraftwerk erklären. Dass die 
Inbetriebnahme eine Kernreaktors demnächst als Schulprojekt hier 
auftaucht ist dann aber trotzdem nicht zu erwarten.

Diese Regensensoren sind das Ergebnis jahrelanger Entwicklungsarbeit und 
haben im Inneren eine deutlich höheren höhere Komplexität, als dass ,man 
das mal eben durch einen Trivialaufbau im Schülerpojekt einfach so 
nachvollziehen könnte.
Gruß Öletronika

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Manfred schrieb:
> Das funktioniert im realen PKW inzwischen ziemlich gut. Soweit ich weiß,
> nutzt man Reflektion im infraroten Bereich.

Die Wellenlänge ist nicht sonderlich relevant. Genutzt wird i.A. die 
Totalreflektion an der Außenfläche der Scheibe. Sobald ein Regentropfen 
auf der Messfläche sitzt, findet dort keine Totalreflektion mehr statt 
und der reflektierte Strahl wird entsprechend geschwächt.

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
U. M. schrieb:
> Ja was sonst? Im sichtbaren Bereich würde es wohl stören.

Wen?
Hängst du während der Fahrt mit dem Kopf vor dem Regensensor?

U. M. schrieb:
> Diese Regensensoren sind das Ergebnis jahrelanger Entwicklungsarbeit und

Für einen Schulversuch wird es wohl nicht unbedingt drauf ankommen, ein 
Steuersignal für die Geschwindigkeit des Wischers abzuleiten. Im 
Schulprojekt ist des optische Prinzip viel wichtiger.

von m.n. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wolfgang schrieb:
> Im Schulprojekt ist des optische Prinzip viel wichtiger.

Das "kapazitive Prinzip" dürfte etwas einfacher umzusetzen sein.

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
m.n. schrieb:
> Das "kapazitive Prinzip" dürfte etwas einfacher umzusetzen sein.

Und die Autoindustrie ist trotz jahrelanger Entwicklungsarbeit immer 
noch nicht bei dieser genialen Idee angekommen.

Es ist immer die Frage, zu welchem Unterrichtsthema das Modell 
eingesetzt werden soll und was dabei im Vordergrund steht.

Wenn man den Totalreflektionssensor nicht mit IR-Licht, sondern mit 
sichtbarem Licht aufbaut, kann man das Funktionsprinzip viel intuitiver 
und ohne Elektronikkentnisse nachvollziehen. Mit einer roten 20ct 
Laserdiode lässt sich das sogar als Demonstrationsexperiment aufbauen, 
weil man den Lichtverlust bei der Reflektion direkt als roten Fleck auf 
einem Projektionsschirm/Wand angucken kann.

von m.n. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wolfgang schrieb:
> m.n. schrieb:
>> Das "kapazitive Prinzip" dürfte etwas einfacher umzusetzen sein.
>
> Und die Autoindustrie ist trotz jahrelanger Entwicklungsarbeit immer
> noch nicht bei dieser genialen Idee angekommen.

Wundert Dich das etwa? Da gab es andere "Prioritäten".

Wolfgang schrieb:
> Mit einer roten 20ct
> Laserdiode lässt sich das sogar als Demonstrationsexperiment aufbauen,
> weil man den Lichtverlust bei der Reflektion direkt als roten Fleck auf
> einem Projektionsschirm/Wand angucken kann.

Und wann dreht sich dabei der Motor?

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
m.n. schrieb:
> Und wann dreht sich dabei der Motor?

Guckst du die in einer Schaltung nie die zu verarbeitenden 
Eingangssignale an? Gerade in der Schule fördert das ungemein das 
Verständniss.

Wenn man möglichst einfach einen Motor zum drehen bringen will, kauft 
man sich ein fertiges Teil und bleibt dabei doof.

von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
FGF schrieb:
> Da ich mich mit Elektronik nicht (mehr) sonderlich gut auskenne meine
> Frage:

Du kennst dich auch mit Regen nicht aus und mit Motoren schon gar nicht.

Beim Regen wird die Scheibe keineswegs unducrhsichtiger, es entstehen 
bloss Linsen die das Licht bündeln. So lange der Tropfen ganzflächig auf 
dem grossen Phototransistor liegt, ändert sich an der Helligkeit gar 
nichts, deckt er den Phototransistor halb ab, kann es heller oder 
dunkler werden, je nach dem ob gebündeltes Licht ihn trifft oder das 
gebündelte woandershin trifft.

Und ein Scheibenwischermotor braucht keineswegs nur 10 Watt. Gehen wir 
von einem Spielzeugscheibenwischer aus, reichen für deinen Motor keine 
1.7A, sondern Motoren haben weit höhere Anlaufströme als Nennströme, die 
Elektronik muss kurz so 10A liefern können.

Es wird nicht nur dunkler am Tag wenn es Regnet, sonsdern auch wenn es 
Nacht ist und es wird besonders spassig wenn eine Strassenlaterne nach 
der anderen das Auto beleuchtet, der Sensor ist also Quatsch.

Die Elektronik selbst ist Kinderkram, Stromverstärkung ist das einzige 
was Transistoren gut können, wenn es also bloss um Lichtsteuerung eines 
Motors geht (anlaufen wenn weniger Licht), tut es
1
  +------+---+-----+-- +6V
2
  |      |   |     |
3
 10k     |  (M)    |
4
  |      |   |     |
5
  +-----|<   +-|>|-+
6
  | BC547|E  |
7
`|<      +--|< TIP140, BDX33C
8
` |E         |E
9
  +----------+--------
Ja, ein Schmitt-Trigger wäre gut.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael B. schrieb:
> Beim Regen wird die Scheibe keineswegs unducrhsichtiger, es entstehen
> bloss Linsen die das Licht bündeln.

Anders rum wird daraus ein Schuh. Bei einer sauberen, glatten Scheibe 
(i.e. ohne Regentropfen) ist die äußere Grenzschicht Glas-Luft unter 
passenden Winkelbedingungen undurchsichtig, weil alles Licht reflektiert 
wird. Sobald ein Regentropfen drauf sitzt, wird die Grenzschicht wegen 
des wesentlich kleineren Sprungs im Brechungsindex durchsichtig und es 
geht Licht im reflektierten Strahl verloren.
https://www.youtube.com/watch?v=hnuLLuFmEKE

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
U. M. schrieb:

>> Das funktioniert im realen PKW inzwischen ziemlich gut.
> Naja, die Regensensoren, die ich in PKW kenne, sind oft eher nervig als
> nützlich.

Nun, ich bin mehrere Jahre mit Regensensor gefahren. Ich würde sagen
in 90% aller Fälle funktioniert er. Insbesondere die Intervalle
passen wesetlich besser als bei meinem jetzigen Fahrzeug, welches
versucht, die Intervalle irgendwie aus der Geschwindigkeit zu
errechnen.

> dann wischt der auch noch, wenn es längst aufgehört hat.

Dann kannn man ihn ja ausschalten.

>> Soweit ich weiß,
>> nutzt man Reflektion im infraroten Bereich.
> Ja was sonst? Im sichtbaren Bereich würde es wohl stören.

Ja, insbesondere bei Dunkelheit.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für die Ansteuerung des Motor empfehle ich Dir so ein fertiges Relay 
Modul:

https://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-1PCS-5V-low-level-trigger-One-1-Channel-Relay-Module-interface-Board-Shield-For/32480128984.html

Die findest du auch bei Ebay und Amazon. Sie sind billiger, als die 
Einzelteile. Der oben genannte Transistor und die Freilaufdiode befinden 
sich bereits auf dem Board. Die Module sind für 5V Versorgungsspannung 
ausgelegt, aber sie funktionieren auch mit 6V problemlos.

Diese Relay Module kannst du direkt mit jedem üblichen Mikrochip 
ansteuern. Du kannst dich also auf den Aufbau deines Sensors 
konzentrieren, das ist ohnehin der spannendere Teil des ganzen 
Projektes.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefanus F. schrieb:
> du auch bei Ebay und Amazon. Sie sind billiger, als die
> Einzelteile. Der oben genannte Transistor und die Freilaufdiode befinden
> sich bereits auf dem Board.

Allerdings nur die Freilaufiode für die Relaisspule, nicht die 
Freilaufdiode für den Motor.

> Die Module sind für 5V Versorgungsspannung
> ausgelegt, aber sie funktionieren auch mit 6V problemlos

Allerdings sind das merkwürdige PNP Transistoren, die wollen also, bei 
6V Versorgung, auch 6V Ansteuerspannung sehen damit sie aus sind, bei 5V 
am Eingang wären sie noch eingeschaltet.

Muss bei FGF seiner Anwendung nicht stören, bei uC aber schon.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael B. schrieb:
> Allerdings sind das merkwürdige PNP Transistoren, die wollen also, bei
> 6V Versorgung, auch 6V Ansteuerspannung sehen damit sie aus sind,
> bei 5V am Eingang wären sie noch eingeschaltet.

Guter Hinweis. Ich glaube da ist aber noch eine LED in Reihe zum 
Transistor, so dass das steuernde IC problemlos mit 5V versorgt werden 
kann.

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefanus F. schrieb:
> Ich glaube da ist aber noch eine LED in Reihe zum Transistor, so dass
> das steuernde IC problemlos mit 5V versorgt werden kann.

Der Glaube kann sich bei Elektronik schnell in Rauch auflösen.
Besser ist ein Schaltplan.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wolfgang schrieb:
> Stefanus F. schrieb:
>> Ich glaube da ist aber noch eine LED in Reihe zum Transistor, so dass
>> das steuernde IC problemlos mit 5V versorgt werden kann.
>
> Der Glaube kann sich bei Elektronik schnell in Rauch auflösen.
> Besser ist ein Schaltplan.

Meine haben LEDs in Reihe zum Transistor und die sehen genau so aus.
Aber 100% sicher kann man da tatsächlich nie sein, diese Module gibt es 
in unzähligen Varianten und sie mutieren wie Viren.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.