Hallo zusammen, Ich benötige für ein Projekt eine sehr schnelle Lichtschranke. Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich außen herum bauen will. Ein Phototransistor wäre der Baustein meiner Wahl. Die gibt es ja mit mit t_on bzw. t_off von ca 5 Mikrosekunden. Das wäre optimal. In den Datenblättern steht dann oft ein Lastwiderstand von 100 Ohm. So weit ich das verstanden habe verschlechtert sich das deutlich wenn man an einen hochohmigen Eingang eines Mikrocontrollers anschließt. Wie oder wo bekomme ich genauere Infos dazu? Wie ist diese Verschlechterung einzuschätzen? Was gäbe es sonst für Möglichkeiten? Das Ziel wären Werte von ca. 2-7 Microsekunden. Schon mal vielen Dank!
Schlaubischlumpf schrieb: > In den Datenblättern steht dann oft ein Lastwiderstand > von 100 Ohm. So weit ich das verstanden habe verschlechtert sich das > deutlich wenn man an einen hochohmigen Eingang eines Mikrocontrollers > anschließt. Aber bei so langen Zeiten im Mikrosekundenbereich kann man schon ein paar kOhm verwenden, bevor es wirklich langsamer wird.
Was genau meinst du was sich verschlechtert wenn du es an den Eingang hängst? Die Schaltzeit? Für schnelle Schaltzeiten würde ich glaube ich einen Transimpedanz Verstärker nehmen.
Schlaubischlumpf schrieb: > Das Ziel wären Werte von ca. 2-7 > Microsekunden. Dann solltest du Photodioden nehmen und einen halbwegs schnellen Operationsverstärker (TIA) oder einen Komparator wie den LM339.
Schlaubischlumpf schrieb: > Ich benötige für ein Projekt eine sehr schnelle Lichtschranke. "sehr schnell" ist ein weiter Begriff > Ein Phototransistor wäre der Baustein meiner Wahl. Die gibt es ja mit > mit t_on bzw. t_off von ca 5 Mikrosekunden. > Das wäre optimal. Dann ist das ja doch nicht so schnell ... > Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich > außen herum bauen will. Überlass doch dem Hersteller, wie er das realisiert. Hier gibt es genug Auswahl mit Logikausgang. Oder was gefällt dir daran nicht? https://www.digikey.de/products/de/sensors-transducers/optical-sensors-photointerrupters-slot-type-logic-output/547?k=&pkeyword=&sv=0&pv343=184413&pv343=238611&pv343=257547&pv343=257559&pv343=274055&pv343=69483&pv343=256120&pv343=63958&pv343=63962&pv343=63964&pv343=137773&pv343=180501&pv343=180513&pv343=235375&pv343=235379&sf=1&FV=-8%7C547&quantity=&ColumnSort=0&page=1&pageSize=25
Schlaubischlumpf schrieb: > Ich benötige für ein Projekt eine sehr schnelle Lichtschranke. > Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich > außen herum bauen will. > Ein Phototransistor wäre der Baustein meiner Wahl. Schlechte Wahl. Fototransistoren sind nicht "sehr schnell". > Die gibt es ja mit mit t_on bzw. t_off von ca 5 Mikrosekunden. > In den Datenblättern steht dann oft ein Lastwiderstand > von 100 Ohm. So weit ich das verstanden habe verschlechtert sich das > deutlich wenn man an einen hochohmigen Eingang eines Mikrocontrollers > anschließt. Das ist falsch. Wie hochohmig der Eingang des µC ist, macht keinen Unterschied. Es kommt auf den Lastwiderstand an, auf den der Fototransistor arbeitet. Den könntest du natürlich trotzdem mit 100Ω wählen, nur wird der Strom durch den Fototransistor dann vermutlich nicht reichen, um den µC einen Pegelwechsel erkennen zu lassen. Womit willst du den Fototransistor denn beleuchten? Wie groß wird der hell/dunkel Kontrast werden? Gibt es dauerhaftes Umgebungslicht? > Wie oder wo bekomme ich genauere Infos dazu? Wie ist diese > Verschlechterung einzuschätzen? In erster Näherung linear. Zehnfacher Widerstand = zehnfache Schaltzeit. Zumindest in der Richtung hell→dunkel. In der anderen Richtung geht es schneller. > Was gäbe es sonst für Möglichkeiten? Fotodiode. Und ein schneller TIM. Wurde ja schon gesagt.
Schlaubischlumpf schrieb: > In den Datenblättern steht dann oft ein Lastwiderstand > von 100 Ohm. So weit ich das verstanden habe verschlechtert sich das > deutlich wenn man an einen hochohmigen Eingang eines Mikrocontrollers > anschließt. Den Lastwiderstand wählst du nach der Beleuchtungsstärke aus, so dass ein brauchbarer Signalhub entsteht. Der Eingangswiderstand des µC ist da irrelevant. Schlaubischlumpf schrieb: > Was gäbe es sonst für Möglichkeiten? Das Ziel wären Werte von ca. 2-7 > Microsekunden. Du kannst den Phototransistor in einer Kaskode betreiben. Ist nur 1 Bauteil und bringt etwa Faktor 10 an Geschwindigkeit. Oder wie die Meisten einen TIA nehmen.
Schlaubischlumpf schrieb: > Was gäbe es sonst für Möglichkeiten? Das hängt davon ab, ob es auf den Übergang hell -> dunkel ankommt oder umgekehrt. Wenn du möglichst schnell erkennen willst, ob es hell wird, kannst du den Phototransistor übersteuern, also viel mehr Licht verwenden als nötig. Leider erfolgt dadurch der Übergang hell --> dunkel langsamer, weil die zuviel erzeugten Ladungsträger erst abtransportiert werden müsse, bevor der Transistor wieder sperrt. Wenn du den Übergang hell --> dunkel möglichst schnell erkennen willst, musst du eine Übersteuerung vermeiden, also nur soviel Licht verwenden wie unbedingt nötig. Dann bekommst du es aber evtl. mit der Temperaturabhängigkeit und Alterung der LED zu tun. Evtl. kannst du auch mit einer kleinen Schottkydiode zwischen Kollektor und Basis die Sättigung (Übersteuerung) des Transistors vermeiden und das Abschalten beschleunigen. Das habe ich aber noch nicht ausprobiert.
In der üblichen Schaltung von Fototransistoren besteht Gegenkopplung über die CB-Strecke durch die Kapazität C-B (per Miller-Effekt). Die Schaltgeschwindigkeit geht dadurch in den Keller. Schnelle Werte erreicht man mit Fototransistoren deshalb nicht. (Deshalb ist auch der relativ niedrige Wert der Grenzfrequenz von 50kHz bei vielen Optokopplern typisch). Höhere Geschwindigkeit gibts dann eher mit der Kombination "reine Fotodiode" mit externer Verstärkung. Da bekommt man zwar ein relativ schwaches Optosignal, was aber die Folgeschaltung ausgleicht. Man vermeiddet den Miller-Effekt, da keine Spannungsänderung an der BC-Schicht entsteht Die im Datenblatt genannte Schaltgeschwindigkeit an 100 Ohm ist zum Beispiel der Wert, der ohne den Transistorteil entsteht. (Da der dann keine Verstärkung hat, gibts auch den Miller-Effekt nicht.) Nur ist dann wohl ein Folgeverstärker notwendig, wegen des schwachen Signals.
Eine sehr schnelle Lichtschranke baut man nicht so. Wie machst du das Umgebungslicht weg ? Welche Distanz soll den ueberbrueckt werden ?
>Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich >außen herum bauen will. Gibt auch Photodioden mit integriertem Verstärker: https://de.farnell.com/w/c/optoelektronik-displays-anzeigen/photodioden/verstarkte-photodioden?ost=fotodiode
Danke für die vielen Antworten! Ich werde jetzt einen OPT101 verwenden. Die sind zwar relativ teuer aber gut zu bekommen. Spricht etwas dagegen den OPT mit einem Laser zu beleuchten? z.B. https://www.reichelt.de/punkt-lasermodul-rot-650-nm-3-vdc-6-5x17-mm-klasse-2-pico-70115864-p254429.html?PROVID=2788&gclid=EAIaIQobChMIn9nDgPH05QIVRbTtCh1kWwBeEAQYASABEgJ47_D_BwE&&r=1 Was ist mit "Settling time" im Datenblatt gemeint? Was für Nachteile habe ich wenn ich die Geschwindigkeit durch externen Widerstand und Kondensator erhöhe? Da der Laser sehr stark ist müsste die Verstärkung doch erstmal nicht relevant sein? Das heißt ich schaffe es trotzdem noch den Pegel entsprechend zu erhöhen, so dass der Mikrocontroller schaltet. Zu den Fragen: -Es wird kein bzw. kaum Umgebungslicht geben. -Distanz-->wenige cm
Schlaubischlumpf schrieb: > Ich benötige für ein Projekt eine sehr schnelle Lichtschranke. > Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich > außen herum bauen will. Also WAS willst du jetzt ? Schnell oder Dumm ? Schlaubischlumpf schrieb: > Ich werde jetzt einen OPT101 verwenden. 14kHz ist nun nicht schnell. 5 + 5us = 100kHz ist das nicht. Also WAS willst du jetzt ? Photodioden an Transimpedanzverstärkern können viele Megahertz. Alles eine Frage, wie viel Licht zur Verfügung steht, und wie klein die Diodenfläche sein darf.
:
Bearbeitet durch User
> Also WAS willst du jetzt ? > > Schnell oder Dumm ? Es tut mir leid, dass ich ein paar zu viele Gedankenschritte nur bei mir im Kopf gemacht habe. Ich habe mich für den OPT101 entschieden, weil der im Hobbybereich auch noch gut zu bekommen ist. Außerdem kann man laut Datenblatt mit zusätzlichen externen Bauteilen bis 58 kHz kommen. Ich baue gerade einen Verschlusszeitenmesser für analoge Kameras. Da ist die schnellste Zeit in der Regel 1/1000 bzw. 1/2000 s. Das heißt die "Lichtschranke" geht bei der schnellsten Zeit für 1 bzw. 0,5 Millisekunden auf. Die restliche Zeit ist sie zu. Die Lichtquelle ist frei wählbar. Außerdem kann gegen Umgebungslicht beliebig abgeschirmt werden. Ich werde wahrscheinlich vor der Photodiode noch eine Blende anbringen um die Fläche noch etwas zu reduzieren. Sonst verfälscht das die Messung weiter. Eine sehr kleine Diodenfläche wäre also auch denkbar. Mit 5 µSekunden wäre die Anstiegs- und Abfallszeit ca. 100x kleiner als die zu messende Öffnungszeit. Ich glaube aber, dass ich mit den ca. 10x die ich mit dem OPT101 bekomme auch noch vernünftig messen kann. Hat jemand Vorschläge für ICs die besser passen würden für diese Anwendung?
Schlaubischlumpf schrieb: > Ich benötige für ein Projekt eine sehr schnelle Lichtschranke. > Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich > außen herum bauen will. > Ein Phototransistor wäre der Baustein meiner Wahl. Wasch mir den Pelz, aber mach mich nicht nass. Dicke Anforderungen, aber nicht gewillt, dafür entsprechend zu bezahlen. Vielleicht spezifizierst du mal, was du unter "sehr schnell" verstehst. Die Ansichten über "sehr schnell" gehen schnell über mehrere Größenordnungen auseinander.
Ich habe doch gerade die Randbedingungen genauer erläutert. Damit sollte doch klar sein was ich mit "schnell" meine. Fällt jemanden ein fertiger IC ein der das erfüllt und schneller als der OPT101 ist?
Schlaubischlumpf schrieb: > Fällt jemanden ein fertiger IC ein der das erfüllt und schneller als > der OPT101 ist? IQ802L War jetzt nicht besonders schwer zu finden, 2 Minuten.
Besonders langsam sind Optokoppler mit Darlington-Fototransistor https://global.sharp/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/PC852XNNSZ1H_e.pdf für den PC852 gibt Sharp min. 1 kHz / typ. 7 kHz an. https://global.sharp/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/PC817XxNSZ1B_e.pdf für den einfachen Fototransistor im PC817 sind es typ. 80 kHz. Ein Drehencoder mit großer Schrittzahl pro Umdrehung kann das schnell überschreiten. Natürlich spielt der Pullup-Widerstand eine große Rolle, aber in einer 24V-Umgebung kann man den nicht zu klein machen wegen der Verlustleistung. Die Kapazitäten müssen vor allem in der Abschaltzeit entladen werden, also wenn der Transistor öffnet.
:
Bearbeitet durch User
Schlaubischlumpf schrieb: > Ich baue gerade einen Verschlusszeitenmesser für analoge Kameras. > Da ist die schnellste Zeit in der Regel 1/1000 bzw. 1/2000 s. > Das heißt die "Lichtschranke" geht bei der schnellsten Zeit für 1 bzw. > 0,5 Millisekunden auf. Aha, endlich kommt mal die notwendige Information. Nun, bei dieser Messung ist die Geschwindigkeit in der Tat nicht "sehr hoch". 5µs Reaktionszeit reichen vollkommen aus. Außerdem ist so ein Verschluß auch sehr lichtdicht, was hohen Kontrast und Null Fremdlicht ergibt. Interessanter sind da mechanische Aspekte. Die meisten Kameras lösen nicht aus, wenn die Rückwand offen ist. Man mußte den Sensor also so konstruieren, daß er dünn ist und an Stelle des Films eingelegt werden kann. Eine Blende müßte der Sensor auch bekommen, denn insbesondere für kurze Zeiten sind eigentlich nur Schlitzverschlüsse in Verwendung. Da darf man dann nur auf einer kleinen Fläche messen. Evtl. sogar mit mehreren Meßpunkten (mehrere Sensoren). Ich würde hier auf Fototransistoren setzen. Und die Arbeitswiderstände so niederohmig wie möglich machen (ein paar 100Ω), gerade daß noch ein verwertbares Logiksignal bei rauskommt.
Axel S. schrieb: > Ich baue gerade einen Verschlusszeitenmesser für analoge Kameras. Gibt's schon https://www.instructables.com/id/Build-a-Camera-Shutter-Speed-Timer/ Gruss
Erich schrieb: > Axel S. schrieb: >> Ich baue gerade einen Verschlusszeitenmesser für analoge Kameras. Bitte zitiere korrekt. Ich habe das nicht geschrieben.
Vielen Dank für die konstruktiven und nicht konstruktiven antworten ;) - ICs wie den IQ802L hab ich schon ein paar gefunden. Die sind dann aber nichtgewerblich nur schwer zu bekommen. Trotzdem eine gute Idee. Schnell ist der ja. Sowas in die Richtung hab ich mir vorgestellt. - @Christoph db1uq K.: Die Fototransistoren PC852 und PC817 sind auch gut. Ich habe hier die Angst, dass ich mit meiner begrenzen Erfahrung mit analogen Schaltungen zu lange brauche um das stabil zum laufen zu bringen. Ich habe dazu auch momentan nicht genug Zeit. Interessant wäre es. -@Axel S. Den mechanischen Teil mit Blende über Sensor, offener Rückwand und mehreren Sensoren habe ich berücksichtigt. -@ Erich(Gast) Das ist mir klar. Da gibt es auch noch ein paar mehr. Allerdings stelle ich die Ergebnisse insbesondere bei den schnellen Zeiten ohne Blende über dem Sensor ernsthaft in Frage. Und ich hätte gerne mehrere Sensoren um zu prüfen ob die Verschlussvorhänge gleich schnell laufen. Ich habe außerdem noch ein paar andere Verbesserungen vor. Ich glaube dass ich den digitalen Schaltungsteil und die Auswertung am Computer (anderer Ansatz als bei bisherigen Systemen) recht gut im Griff habe. Ich habe nur keinerlei Erfahrung mit dem Verhalten von Fototransistoren und Fotodioden.
Schlaubischlumpf schrieb: > Ich benötige für ein Projekt eine sehr schnelle Lichtschranke. > Photodioden fallen erstmal weg, da ich so wenig Schaltung wie möglich > außen herum bauen will. Dann hast du ein Problem. Wenn es wirklich schnell sein muss, führt kein Weg um Fotodioden herum. > Ein Phototransistor wäre der Baustein meiner Wahl. Die gibt es ja mit > mit t_on bzw. t_off von ca 5 Mikrosekunden. > Das wäre optimal. In den Datenblättern steht dann oft ein Lastwiderstand > von 100 Ohm. Eben. Mit 100 Ohm Last ist er auch nicht "empfindlicher" als eine Fotodiode. Du brauchst also doch wieder mehr Schaltung. Nicht ganz zufällig genau die, die du auch bei einer Fotodiode bräuchtest, bloß dass die Fotodiode aus anderen Gründen vorzuziehen wäre...
So weit habe ich das inzwischen auch verstanden. Aber danke für die Zusammenfassung ;) Deshalb bin ich inzwischen wieder bei Fotodioden mit integriertem Transimpedanzverstärker in einem IC angekommen. Dazu gibt es ja hier schon die zwei Beispiele OPT101 und IQ802L. Mit den hier gesammelten Erkenntnissen ergibt sich jetzt eine neue Fragestellung: Gibt es noch alternative zu OPT101 und IQ802L mit folgenden Randbedingungen? - Bandbreite ca. 100 kHZ ohne zusätzliche Beschaltung - Kann auch als Privatperson ohne Probleme gekauft werden Es kann auch eine geringere Diodenfläche haben.
Schlaubischlumpf schrieb: > Gibt es noch alternative zu OPT101 und IQ802L mit folgenden > Randbedingungen? > - Bandbreite ca. 100 kHZ ohne zusätzliche Beschaltung > - Kann auch als Privatperson ohne Probleme gekauft werden Schlaubischlumpf schrieb: > ICs wie den IQ802L hab ich schon ein paar gefunden. Vielleicht nennst du die mal, damit wir nicht wieder umsonst suchen und vorschlagen.
Schlaubischlumpf schrieb: > Gibt es noch alternative zu OPT101 und IQ802L mit folgenden > Randbedingungen? > - Bandbreite ca. 100 kHZ ohne zusätzliche Beschaltung > - Kann auch als Privatperson ohne Probleme gekauft werden Ach, übrigens KANN der IQ802L bei Roithner als Privatperson gekauft werden. Einfach mal auf "Order" klicken und dann auf "private Person". Mal sehen, was dir nun wieder einfällt...
ArnoR schrieb: > Schlaubischlumpf schrieb: >> ICs wie den IQ802L hab ich schon ein paar gefunden. > > Vielleicht nennst du die mal, damit wir nicht wieder umsonst suchen und > vorschlagen. Ok da habt ihr mich. Ich hab versucht die nochmal zu finden. Ich hab mir die Namen nicht aufgeschrieben als ich recherchiert habe. Ich glaube das waren nur andere OPT.... ICs. Die sind aber meist deutlich langsamer als der OPT101. Der IQ802L ist ja krass teuer (93 €). Dann bleibt's erstmal beim OPT101. Außer irgendjemand hat noch eine Idee. Ich finde den Ton hier im Forum etwas unangenehm. Es wird hier ja keiner gezwungen zu antworten. Liegt aber wahrscheinlich an der Anonymität. Ihr könnt mir auch gerne Tips zum suchen geben. Ich bin nicht zu faul. Ich weiß nur technisch einfach nicht mehr weiter. Tips wie der OPT101 ist das beste was du in diesem Preisleistungsbereich bekommen kannst wären auch ok.
Für Verschlußzeitenmessung brauchst Du nur eine Fotodiode, die an einen Oszi angeschlossen wird. Die Zeiten muß man dann halt am Scope ablesen. Einfacher geht nicht.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.