Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Operationsverstärker als Komparator


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von Draike33 (Gast)


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Guten Tag
In meinen Projekt vom Bau eienr Laserharfe will ich erkennen, ob ein 
Laserstrahl unterbrochen wurde oder nicht. Mithilfe einer Fotodiode 
(BPW34) und anschliessendem Transimpedanzwandler schaffe ich, dass bei 
einem nicht unterbrochenem Strahl ca. 2,7V Ausgangssignal ist und bei 
unterbrochenem Siganl 2,85V. Meine Idee war es nun mit einem OPV als 
Komparator einen Spannungsteiler mit einem Poti (Spannugn zwischen 2,5 
und 3V) so einzustellen, dass das Signal entweder 5V oder 0V ist, damit 
ich es mit einem Arduino einfach auslesen kann. Mit Multisim simuliert 
klappt alles, aber mein Problem nun in der Realität: Ich kriege auch 
Ausgangssignale, die zwischen Vcc+ und Vdd- liegen. Hat jemand eine Idee 
weshalb? Bei der starken Verstärkung eines OPV's sollten doch auch 0.1 V 
unterschied genügen...
Danke für euer Hilfe
Mit freundlichen Grüssen

von karadur (Gast)


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Welcher OP?

von Michael B. (laberkopp)


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a) Viele uC haben einen eingebauten Komparator, deiner auch.

b) Man kann auch ein Analogsignal einlesen und im Programm komparieren.

c) Wenn deine Lichtschranke so wenig Unterschied liefert, ist sie wohl 
schlecht.

c 1. Ein Transimpedanzverstärker liefert eine mit der Lichtintensität 
steigende Spannung, deine fällt, was ist falsch ?

c 2. Ein Transimpedanzverstärker liefert ohne Licht 0V, deiner 2.85V, 
fast dasselbe wie beleuchtet, was ist falsch ? Hast du einen völlig 
ungeeiognetn OpAmp mit viel zu geringer Betriebsspannung versorgt, wie 
einen LM741 an 0V/5V ?

c 3. Du hast offenbar Frendlicht, Tageslicht, das wird zudem in der 
Helligkeit schwanken wird. Wenn man Licht von Fremdlicht unterscheiden 
will, nutzt man Farbfilter, Polarisationsfilter und vor allem 
moduliertes Licht.

c 4. Eine Lichtschranke mit Modulator und Demodulator wäre der LM567
Siehe auch: Beitrag "Lichtschranke mit LM567 / DBL567 will nicht" und
http://www.trigonal.de/sel/blobs/relisch.png
1
  +---+--+----------------+------+--+-- +5V
2
  |   |  |                |      |  |
3
  |  4k7 |           +----+---+ 1M 220R
4
 E|   |  |           |    4   |  |  |
5
  >|--+--(--4k7---+--|5      1|--+  | 
6
  |BC307 |       10k |LM/NE567|  |  |A
7
  |      |        +--|6       |  | LED
8
  |      |        |  |        |  |  |
9
 100R 10kPoti-22n-(--|3 2  7 8|--(--+--  Licht erkannt
10
  |      |        |  +--+--+--+  | 
11
 A|     C|        |     |  |     
12
Laser=PhotoTrans 22n   2u2 |    4u7
13
  |      |        |     |  |     |
14
  +------+--------+-----+--+-----+----- GND

von Blub B. (googoo)


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Bei sowas könnte es sinnvoll sein den Laser mit gepulstem Strom zu 
betreiben und über einen Frequenzfilter hinter der Fotozelle nur das 
hochfrequente Signal durchzulassen um das Hintergrundlicht 
rauszufiltern.

von nothingcomparestoyou (Gast)


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Draike33 schrieb:
> Bei der starken Verstärkung eines OPV's sollten
> doch auch 0.1 V unterschied genügen...

Bei einem Komparator auch ...

Grundsaetzlich: Komparator = spezialisierter OPV.

Nun gibt es auch viele verschiedene Komparator-Typen,
fast(!) wie bei OPVs auch - und ebenwiedort mit ganz
unterschiedlichen Parametern, die (wie auch bei OPVs)
eine Art "Gesamtpaket" ergeben.

Und: Viele Einzel-Parameter haben Einfluß auf andere
solche. Beispiel: Sehr genau widerspricht schnell.


Wenn Du hier keine besonderen Anforderungen an die
Reaktionsgeschwindigkeit (Vorsicht: Gesamtsystem
Erkennung bis folgende Abschaltung von ... (...))
hast, ginge diesbezüglich ja nahezu jeder OPV als
"Komparator-Ersatz", den man eben ansonsten leicht
integrieren kann (Versorgung, Eingangsbereich, etc).


Um mehr dazu zu sagen, braucht man viel mehr Daten,
kurz gesagt: Infos zu allen vorh. Randbedingungen,
Umstaenden. Konkrete Zahlen und Fakten.

von Draike33 (Gast)


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karadur schrieb:
> Welcher OP?

einen LM358P, aber probierte es auch mit einem TL082CP

von karadur (Gast)


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TL082 geht gar nicht. Der braucht min. 10V Versorgung.

LM358 kommt an Out max. auf 3,5V bei 5V Ub.

Aber oben stehen ja schon bessere Vorschläge.

von Draike33 (Gast)


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Michael B. schrieb:
> c 1. Ein Transimpedanzverstärker liefert eine mit der Lichtintensität
> steigende Spannung, deine fällt, was ist falsch ?

Der Laser wird gegen die Decke gerichtet und mit einer Hand 
unterbrochen, die Fotodiode ist am Boden und misst somit das 
reflektierte Licht (siehe Skizze)

Michael B. schrieb:
> c 2. Ein Transimpedanzverstärker liefert ohne Licht 0V, deiner 2.85V,
> fast dasselbe wie beleuchtet, was ist falsch ? Hast du einen völlig
> ungeeiognetn OpAmp mit viel zu geringer Betriebsspannung versorgt, wie
> einen LM741 an 0V/5V ?

Habe einen TLV277C verwebdet. Es ist mein erster Transimpedanzwandler 
kann schon sein dass ich etwas falsch gemacht habe,aber im allgemeinen 
ist es Dunkel doch halt nicht stockdunkel.

Michael B. schrieb:
> c 3. Du hast offenbar Frendlicht, Tageslicht, das wird zudem in der
> Helligkeit schwanken wird. Wenn man Licht von Fremdlicht unterscheiden
> will, nutzt man Farbfilter, Polarisationsfilter und vor allem
> moduliertes Licht.

Tageslicht habe ich faktisch keines aber etwas gestreutes Licht vom 
Laser, halte mit einer Blende seitliches Licht ab.

Ich glaube nicht, dass es sich bei meinem Projekt um eine Licht schranke 
handelt (korrigiere mich wenn isch falsch liege). Hoffe konnte dir mein 
Projekt etwas besser erklären, danke für deine Hilfe

von nachtmix (Gast)


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Draike33 schrieb:
> Ich glaube nicht, dass es sich bei meinem Projekt um eine Licht schranke
> handelt (korrigiere mich wenn isch falsch liege)

Nach deiner Beschreibung ist das eine Reflexlichtschranke.
Für kurze Entfernungen gibt es das auch als fertiges Bauteil z.B. um 
Markierungen auf drehenden Wellen oder auf Folien zu detektieren.
Z.B. 
https://www.reichelt.de/reflexlichtschranke-3-0mm-compact-smd-gp-2s700hcp-p146683.html

von Michael B. (laberkopp)


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Draike33 schrieb:
> siehe Skizze

Welche Skizze.

Du scheinst das Wort unterbrochen und nicht unterbrochen
anders zu verwenden als der Rest der Menschheit.

Welchen Sinn macht es, im stockdunklen rumzuhampeln ?

Verwende moduliertes (Laster-)Licht.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael B. schrieb:

> Verwende moduliertes (Laster-)Licht.

Ja, das Licht ist aller Laster Anfang.

von Sebastian S. (amateur)


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Die meisten Operationsverstärker können auch als Komparator verwendet 
werden. Dabei kommen sie aber, in der "einfachen" Beschaltung in die 
Begrenzung, und das mögen aber die Wenigsten.
Kommt natürlich auch ein wenig darauf an, wie schnell sie sich von 
diesem Schreck erholen müssen.
Zwar lässt sich das durch äußere Beschaltung beeinflussen, aber da kann 
man dann auch gleich ein dafür explizit geeignetes Teil verwenden.
Aber wie bereits gesagt: In einer  µC-Umgebung kann man das vergessen. 
Fast alle µC haben einen Komparatoreingang oder, wenn nicht, einen 
A-/D-Wandler, dessen Wert man ja via Software auswerten kann.

von Willi S. (ws1955)


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Zur eigentlichen Frage des TO:

Warum misst man auch Zwischenwerte ?

Hauptsächlich zwei Ursachen:

1)
Der gezeichnete Komparator hat keine Hysterese, er wird also mehr oder 
weniger schwingen bei den Übergängen und die Spannung zum ADC wird 
aufintegriert. (unvermeidbare Tiefpässe intern/extern vom Chip)

2)
Das Sampeln vom ADC kann mehr oder weniger häufig in die Flankenzeiten 
des OPV treffen. Im Prinzip ist es auch mit schnelleren spezialisierten 
Komparatoren nicht anders. Unendlich schnell gibt es nur in Wirrköpfen.

Imho müsste man die Schaltung nicht unbedingt verändern, auch die pure 
Einfachheit hat ihre Reize. Am einfachsten macht man die Software so, 
dass mittlere Messergebnisse ganz einfach ignoriert werden. Bedingung 
ist natürlich, dass die Messungen häufig genug passieren.

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