Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Filter mit Operationsverstärker


von Draike33 (Gast)


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Guten Abend
Ich bin ziemlich neu in der Elektronik.Ich bin an einem Projekt mit dem 
Arduino. Und zwar will ich mit Hilfe einer Photodiode (BPW34) erkennen, 
ob ein Laserstrahl reflektiert wurde oder nicht. Meine Idee ist 
irgendeine Vorrichtung zu bauen mit der das Ausgangsignal, wenn der 
Laser nicht reflektiert wird, auf 0V ist und wenn er reflektiert ist auf 
5V. Die Spannungsunterschiede sind sehr gering (im Bereich von 20 mV). 
Nach meinen Nachforschungen müsste so etwas mit einem Filter mit einem 
OPV möglich sein, allerding werde ich aus dem Netz nicht schlau und 
finde keinen leicht verdaulichen Text zu Filter. Kann mir jemand helfen, 
einen guten Artikel angeben oder sonst irgendwas?
Ich hoffe meine Frage ist verständlich und vielen Dank im vorraus :)
lg

: Verschoben durch Moderator
von Erwin D. (Gast)


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von Stefan F. (Gast)


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Du könntest anstelle der Photodiode einfach einen Phototransistor 
verwenden.

Wenn es (warum auch immer) die Photodiode sein muss, dann brauchst du 
einen TIA gefolgt von einem Schmitt-Trigger. Beide Grundschaltungen 
findest du massenweise im Internet erklärt, wenn du nach diesen Wörtern 
suchst.

von HildeK (Gast)


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Draike33 schrieb:
> Meine Idee ist
> irgendeine Vorrichtung zu bauen mit der das Ausgangsignal, wenn der
> Laser nicht reflektiert wird, auf 0V ist und wenn er reflektiert ist auf
> 5V. Die Spannungsunterschiede sind sehr gering (im Bereich von 20 mV).
> Nach meinen Nachforschungen müsste so etwas mit einem Filter mit einem
> OPV möglich sein,

Weißt du, was man mit einem Filter macht? Das dient im allgemeinen dazu, 
bestimmte Frequenzen oderFrequenzbereiche zu unterdrücken oder zu 
bevorzugen. Pulst das Lasersignale mit einer bestimmten Frequenz? Wenn 
ja, auf welcher?
Dein kleines Signal auf ein relativ großes zu bringen ist eher eine 
Aufgabe für einen Verstärker.

von Draike33 (Gast)


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Wie gesagt fand ich zu Filter nicht wirklich einen verständlichen Text. 
Mit einem Verstärker habe ich es versucht, da ist allerdings das 
Problem, dass wenn der Strahl nicht reflektiert wird, das Signal ja auch 
verstärkt wird, was für meine Anwendung nicht funktioniert. Bräuchte 
wirklich ein Signal, dass entweder 0 oder 5V hat. Um zu deiner Frage zu 
kommen, nein mein Laser pulsiert glaube ich nicht.
Danke für deine Hilfe

von Wolfgang (Gast)


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Draike33 schrieb:
> Und zwar will ich mit Hilfe einer Photodiode (BPW34) erkennen,
> ob ein Laserstrahl reflektiert wurde oder nicht.

> Nach meinen Nachforschungen müsste so etwas mit einem Filter mit einem
> OPV möglich sein, allerding werde ich aus dem Netz nicht schlau und
> finde keinen leicht verdaulichen Text zu Filter.

Bei Lichtschranken gibt es üblicherweise zwei Filter, eines, das das 
Licht nach Wellenlänge filtert und eines, das die Modulationfrequenz 
filtert.

Bei einem Laser im Bereich 870 .. 1050 nm könnte man als Empfänger einen 
TSSP4038 o.ä. verwenden. Die Dinger enthalten das Wellenlängenfilter, 
den eigentlichen Detektor und die Signalaufbereitung. Verkauft werden 
sie als "Sensor Module for Reflective Sensor, Light Barrier and ...".

von Jeremy M. (jeremy)


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Google Mal nach Transimpedanzwandler ist denke ich genau das was du 
suchst. Als OP vielleicht einen lt1013

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Also nimmst Du einen Schmitt-Trigger aufgebaut aus Transistoren mit 
passender Hysterese oder einen Komparator als IC mit Schaltschwelle 
irgendwo bei 10 mV. Filtern brauchst Du in  erster Instanz nichts. Wenn 
Störungen überlagert sein sollten brauchst Du erst mal bessere 
Analysemöglichkeiten. Ein OPV kann zwar auch als Komparator dienen, wäre 
dafür aber nicht die erste Wahl.

Ob der Laser gepulst ist oder dauerhaft, schreibst Du nicht.

MfG

von Olaf (Gast)


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> Als OP vielleicht einen lt1013

Er will einen Laserstrahl detektieren. Vermutlich tut es da ein LM324 
mit einer Verstaerkung von 10 oder so. .-)

Olaf

von M. K. (sylaina)


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Olaf schrieb:
> Er will einen Laserstrahl detektieren. Vermutlich tut es da ein LM324
> mit einer Verstaerkung von 10 oder so. .-)

Der LT1013 ist quasi ein präziser LM324 (genauer: Eigentlich ein genauer 
LM358, das LM324 Äquivalent wäre der LT1014).

Zum Thema wurd ja eigentlich schon genug gesagt. ;)

von HildeK (Gast)


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Draike33 schrieb:
> Mit einem Verstärker habe ich es versucht, da ist allerdings das
> Problem, dass wenn der Strahl nicht reflektiert wird, das Signal ja auch
> verstärkt wird, was für meine Anwendung nicht funktioniert.

Nun, wenn dein Laser auf den Lichtempfänger (Photodiode) trifft, wird 
dieser ein größeres Signal abgeben als wenn er nicht trifft - klar, 
oder?
Und diese beiden Zustände willst du unterscheiden.
Dazu muss man das Signal der Photodiode zunächst verstärkt werden, um 
handhabbare Pegel zu erhalten. TIA (Trans-Impedance-Amplifier) wurde 
genannt. Dann wird mit einem Komparator zwischen den beiden Pegeln 
unterschieden und so 0 oder 5V am Ausgang gemacht.
Mit Filter hat das nichts zu tun.
Das Problem an der Stelle ist häufig, dass Fremdlicht unterschiedlicher 
Stärke vorhanden ist, welches ebenfalls deine Schaltschwelle auslösen 
könnte.
Man kann mit einem optischen Filter die Farbe des Lasers bevorzugen und 
andere Wellenlängen dämpfen als ersten Schritt.
Wenn das nicht reicht, muss man den Laserstrahl mit einer handhabbaren 
Frequenz modulieren (ein-/ausschalten) und in der Auswerteelektronik 
(oder in der Software) ein Filter hinzufügen, das nur diese Pulsfrequenz 
durchlässt. Dann entscheiden, ob diese Pulse da sind oder eben nicht. 
Das unterdrückt wirkungsvoll Gleichlicht anderer Quellen.
Diese Frequenz sollte nicht 50Hz oder 100Hz sein, denn sonst triggern 
dir z.B. die Leuchtstofflampen auch deine Schaltung.

Draike33 schrieb:
> Ich bin ziemlich neu in der Elektronik.
Da könnte es leicht sein, dass für dich diese Aufgabe noch zu schwierig 
ist.

von HildeK (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Ob der Laser gepulst ist oder dauerhaft, schreibst Du nicht.
Doch, aber nur so viel:
Draike33 schrieb:
> nein mein Laser pulsiert glaube ich nicht.

von Thomas S. (Gast)


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Würde das nicht auch mit einer Gabellichtschranke funktionieren?
Ohne Strahl, öffnet der Sender in der Li-Schranke den Empfänger. Kreuzt 
der Laser den Lichtstrahl des Senders, ist der Empfänger 'geschlossen'

Würde sowas nicht auch funktionieren?

von Stefan F. (Gast)


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Thomas S. schrieb:
> Kreuzt der Laser den Lichtstrahl des Senders

Was soll das bewirken? Denkst du, der Laserstrahl kann den anderen 
Lichtstrahl ablenken, wie bei Wasser-Strahlen?

von Thomas S. (Gast)


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Ja okay, war vieleicht zu kurz gedacht.

Oder ein Prisma, was einen Teil des Licht's auf den Empfänger umleitet.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Stefanus F. schrieb:
> Thomas S. schrieb:
> Kreuzt der Laser den Lichtstrahl des Senders
>
> Was soll das bewirken? Denkst du, der Laserstrahl kann den anderen
> Lichtstrahl ablenken,

Aber falls er den Wellensittich trifft, wird dieser bestimmt 
abgelenkt...
Davon wird der Sittich dann sein Kreuz tragen.

mfG

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