Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IR-Lichtschranke schaltet nicht "ganz" durch


von Ph (Gast)


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Hallo Zusammen,
für ein Projekt habe ich eine Lichtschranke bestehen aus einer 
IR-Leuchtdiode (SFH3015N) und einem IR-Fototransistor (SFH4045N) 
entwickelt . Dazu auch der Schaltplan.

In der Theorie dürfte der Fototransistor voll durchschalten (5V auf 
Analog_Input) wenn kein Objekt in der Schranke ist. Allerdings Messe ich 
lediglich eine Spannung von 0,3V an "Analog_Input".
Diese Spannung reicht aus um mit ihr weiter arbeiten zu können. 
Allerdings wären mir 1V bis 2V mehr ganz recht :)

Ich hab da zwei Vermutungen.

Ich habe mich bei den Widerständen des Transistors irgendwo verrechnet 
und finde den Fehler net, oder der Abstand beider Bauteile ist zu groß. 
Dieser beträgt aber nur 9mm.

Kann mir da jemand eventuell nen Gedankenanstoß geben was es sein könnte 
?

von Teo D. (teoderix)


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Ph schrieb:
> Kann mir da jemand eventuell nen Gedankenanstoß geben was es sein könnte

Wo gehört noch mal der Emitter hin?

von hinz (Gast)


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1kOhm ist viel zu niedrig. Wie hast du den errechnet?

von hinz (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Ph schrieb:
>> Kann mir da jemand eventuell nen Gedankenanstoß geben was es sein könnte
>
> Wo gehört noch mal der Emitter hin?

Der Fototransistor ist doch ein Zweipol!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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R3 ist viel zu niederohmig. Probiers mal mit 22K aufwärts.

von Mani W. (e-doc)


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Ich schließe mich an:

Der Emitterwiderstand ist zu gering...

22, 33, 47, 68, 100 K wären zu testen...

von Ph (Gast)


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hinz schrieb:
> Der Fototransistor ist doch ein Zweipol!

Korrekt

Teo D. schrieb:
> Ph schrieb:
>> Kann mir da jemand eventuell nen Gedankenanstoß geben was es sein könnte
>
> Wo gehört noch mal der Emitter hin?

Ich habe das mit Absicht gewählt damit ich im offenen Zustand 5V am Port 
habe und im geschalteten Zustand 0V

Würde ich die Positionen tauschen wäre es genau anders herum.

Lothar M. schrieb:
> R3 ist viel zu niederohmig. Probiers mal mit 22K aufwärts.

Okay hab ich mir fast gedacht. Dann zieh ich den mal hoch

von Ph (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> R3 ist viel zu niederohmig. Probiers mal mit 22K aufwärts.

Mani W. schrieb:
> Ich schließe mich an:
>
> Der Emitterwiderstand ist zu gering...
>
> 22, 33, 47, 68, 100 K wären zu testen...



Allright Jungs..direkt getestet mit 15K..und schwubs bin ich bei 3V :) 
vielen Dank für die Hilfe.. ich gehe etz mal meine Berechnungen durch wo 
ich mich da so heftig vertan hab ...
Aber danke schon mal :)

von Mani W. (e-doc)


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Gut, dass Du was gelernt hast...

von Ph (Gast)


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Aus Fehlern lernt man bekanntlich ;)

von Ph (Gast)


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Wenn man sich denk..geil vorgegeben Werte..nehm ich die einfach..erspar 
ich mir arbeit ...

..hab mir grad ne mega self-facepalm gegeben....

von batman (Gast)


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Der Emitter ist auch grenzwertig bestromt, das macht selten Sinn.
Der Receiver sollte in den optimalen Arbeitspunkt getrimmt oder 
gerechnet werden, sonst droht Störsalat aus Licht-, Temperatur- und 
Spannungsschwankungen.

von michael_ (Gast)


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Ph schrieb:
> Allright Jungs..direkt getestet mit 15K..und schwubs bin ich bei 3V :)

1KOhm ist mindestens nach dem Datenblatt in Ordnung.
Und 3V sind auch nicht ideal.
Wie niederohmig ist dein "Analogeingang"?

Er wird schlicht zu wenig Licht von deiner LED bekommen.

Es ist wurscht, ob der Widerstand am Emmitter oder Kollektor ist.

von batman (Gast)


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Mit 0,3mA liegt er je nach Variante schon beim max. Photostrom des 
Transistors. In der Anwendung muß man mit deutlich weniger rechnen.

von HildeK (Gast)


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Ph schrieb:
> Wenn man sich denk..geil vorgegeben Werte..nehm ich die einfach..erspar
> ich mir arbeit ...

Ja, ist auch nicht falsch. Wobei hier der Hersteller ja eine möglichst 
schnelle Anstiegszeit messen wollte und das geht nur, wenn die Last 
ausreichend niederohmig ist.

Da das ja keine Gabellichtschranke o.ä. ist, sondern zwei getrennte 
Bauelemente, vermute ich, dass du einfach von dem IR-Emitter viel zu 
wenig Licht auf den Empfänger bringst. Da dein LED-Strom ja schon 
grenzwertig hoch ist, liegt es vermutlich an der optischen Strecke. Wie 
weit sind die beiden denn auseinander? Hast du eine Optik verwendet? Ist 
das alles optimal ausgerichet?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Ph schrieb:
> Wenn man sich denk..geil vorgegeben Werte..nehm ich die einfach..erspar
> ich mir arbeit ...

Du mußt an deiner Lesekompetenz arbeiten.

Die Angabe "R_L = 1KΩ" ist eine Meßbedingung. Und da es bei dem Wert 
um die Anstiegs- bzw. Abfallzeit des Signals geht, hat der Hersteller 
das natürlich bei einem extra niedrigen Widerstand gemessen.

Ansonsten kommt es bei einer Lichtschranke natürlich nicht nur auf die 
Empfänger- sondern ebenso auf die Senderseite an. Und auf die Kopplung 
der beiden. Wenn du das wirklich rechnen willst, mußt du ausgehend vom 
Strom durch die LED die abgestrahlte optische Leistung berechnen. Aus 
Entfernung und effektiver Empfängerfläche kriegst du die optische 
Leistung, die beim Empfänger ankommt (mußt du eventuell noch mit der 
Bündelungs-Charakteristik des Senders wichten). Und dann kannst du die 
Empfindlichkeit des Fototransistors (Kollektorstrom pro mW optische 
Leistung) verwenden, um den Kollektorstrom bei Beleuchtung zu erhalten. 
Aus Strom und gewünschter Ausgangsspannung kannst du dann den Widerstand 
berechnen.

Und wenn du das dann probierst, wirst du feststellen, daß alle Werte zum 
Sender (mW/mA) und Empfänger (mA/mW) mit derart großem Streubereich 
angegeben sind, daß du es besser gleich ausprobiert hättest.

von batman (Gast)


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Wenn man von Sättigungsspannung und Nennbeleuchtung aus dem DB ausgeht, 
kann man einen Re (zwischen Transistor und GND) berechnen über

Ic = 160µA (=IPCEmin SFH3015FA-2) x 0.3 = 48µA

Re = ( 5V (Vcc) - 0.17V (Usat) ) / 48µA = 100625 Ohm

Wie gut das bei dem Fremdlichtlevel u.a. hinhaut, muß man trotzdem 
guggen.

von Wolfgang (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Wo gehört noch mal der Emitter hin?

Bei einem NPN-Transistor an das gegenüber dem Kollektor negativere 
Potential. Was hast du für ein Problem mit dem Tranistor?

von Wolfgang (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Wenn du das wirklich rechnen willst, mußt du ausgehend vom
> Strom durch die LED die abgestrahlte optische Leistung berechnen. Aus
> Entfernung und effektiver Empfängerfläche kriegst du die optische
> Leistung, die beim Empfänger ankommt (mußt du eventuell noch mit der
> Bündelungs-Charakteristik des Senders wichten).

Wenigstens die Abstrahlcharakteristik oder näherungsweise den 
Öffnungswinkel der LED wird man schon noch brauchen, denn es kommt auf 
die Bestrahlungsstärke beim Detektor an.

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