Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pulsausgabe bei steigender und sinkender Flanke einer Fotodiode


von Janosch S. (darkr3ign)


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Guten Abend,
Ich suche nach einer Schaltung für folgendes Problem:

Auf einem TV wird ein Viereck im 30hz Takt weiß und schwarz geschaltet, 
dieses blinkende Viereck ist der Taktgeber für die Triggerung einer 
Kamera.
Ich möchte nun mit einer Fotodiode dieses Viereck "abstasten" und bei 
jeder Änderung (schwarz zu weiß, weiß zu schwarz) einen Puls an meine 
Kamera senden.

Ich habe mir die hier ( 
https://electronics.stackexchange.com/questions/325996/555-positive-and-negative-edge-detector 
) gezeigte Schaltung aufgebaut und mit einem Funktionsgenerator am 
Eingang bekomme ich bei beiden Flanken einen Puls, dieser ist zwar 
negativ, das kann aber später sicherlich noch invertiert werden.
Sobald ich aber die Diode als Eingang nutze bekomme ich keinen Puls mehr 
am Ausgang. Als Diode verwende ich die OPT101 mit integriertem 
Operationsverstärker.
Osziloskop ist vorhanden, aber leider kann ich nicht herausfinden warum 
es mit der Diode nicht funktioniert (evtl Flanke zu langsam?)

Stehe momentan ziemlich auf dem Schlauch und weiß nicht wie ich das 
Problem angehen soll.

von Guest (Gast)


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Screenshots von den Messungen mit der Photodiode wäre vermutlich 
hilfreiche.

von WIRO (Gast)


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Hallo,
vielleicht hilft Dir mein Schaltungsvorschlag aus einem anderen Beitrag:
Beitrag "Re: Flankengetriggertes Monoflop"
Eventuell muss das Eingangssignal noch etwas gesiebt werden.

Gruß
WIRO

von Joe F. (easylife)


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Janosch S. schrieb:
> im 30hz Takt

???

Also jedes Einzelbild (bei NTSC)? Warum nutzt du nicht einfach einen 
Framegrabber statt irgendwie mit einer Kamera rumzubasteln?

von pegel (Gast)


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Je nach Zeilenfrequenz und Anzahl der ausgewerteten Zeile ergibt sich 
doch ein Vielfaches der Frequenz des angezeigten Kästchens.
Oder sehe ich das falsch?

von pegel (Gast)


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Also müsste erst ein Tiefpass Filter dafür sorgen, dass ein klarer Pegel 
bei Hell und Dunkel Erkennung vorliegt.

von Janosch S. (darkr3ign)


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> Also jedes Einzelbild (bei NTSC)? Warum nutzt du nicht einfach einen
> Framegrabber statt irgendwie mit einer Kamera rumzubasteln?

Der TV dient als Beleuchtung für die Kamera. Ich will mit der Fotodiode 
sicherstellen, dass der TV auch wirklich Hell ist, meine Kamera also 
kein Bild im dunkeln macht.

> vielleicht hilft Dir mein Schaltungsvorschlag aus einem anderen Beitrag:
> Beitrag "Re: Flankengetriggertes Monoflop"

Schaue ich mir morgen mal genauer an, danke schonmal.

> Screenshots von den Messungen mit der Photodiode wäre vermutlich
> hilfreiche.

Gelb ist der Ausgang der verlinkten Schaltung, Lila der Eingang.

> Je nach Zeilenfrequenz und Anzahl der ausgewerteten Zeile ergibt sich
> doch ein Vielfaches der Frequenz des angezeigten Kästchens.

Theoretisch müsste das stimmen, sieht man aber am Oszi nicht. Das 
Problem liegt glaube eher daran, dass das LCD nicht sofort Hell/Dunkel 
wird.

von Guest (Gast)


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Ich lehne mich jetzt mal etwas aus dem Fenster und behaupte dein Problem 
ist die Rise- / Fall-Time von deinem Signal. Das Signal ist durch die 
Kapazitäten AC gekoppelt, das heiß die Schaltung reagiert auf steile 
Flanken. Durch die schnelle Änderung der Spannung entstehen auf der 
Seite für THRS und RST kurze und hohe Spannungsspitzen die den 555 
entsprechend triggern. Durch deine niedrige Flankensteilheit generierst 
du jedoch breite flache Spannungsspitzen die nicht ausreichen um die 
Thresholds von den Eingängen zu erreichen.

Das kannst du in gewissem maße kompensieren indem du C1 und C2 etwas 
größer wählst, beispielsweise 10n oder 100n, aber irgendwann werden die 
Steuerflanken durch die großen Widerstände ebenfalls zu breit und 
vermutlich fängt der Ausgang an zu schwingen. Dann müsstest du diese 
reduzieren und irgendwann braucht das Ganze ziemlich Strom. Bei einer 
Rise- / Fall-Time von ~5ms wage ich aber zu behaupten, dass du diese 
Schaltung nicht verwenden kannst.

Wenn du die Rise- / Fall-Time reduzieren kannst, dass sie sich in den 
2-stelligen µs Bereich bewegt hast du vermutlich gute Chancen, wenn du 
die C‘s größer (10n bis 47n) und die R‘s vielleicht etwas kleiner 
wählst. Mach dazu doch einfach mal eine LTSpice Simulation. Einen 555 
Block gibt es da.

Warum deine Flanken so aussehen ist natürlich nochmal eine andere Frage, 
dazu bräuchte man mehr Infos bezüglich der Verschaltung.

von A-Freak (Gast)


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Ich werfe mal die Frage in den Raum ob der TV intern auch tatsächlich 
mit 60Hz arbeitet und das Umschalten auch 1:1 wiedergibt. Nicht daß da 
im Gerät eine "Bildverbesserung" was ganz anderes daraus macht und deine 
Schaltung deshalb unerwartet reagiert macht.

Kannst du mal bitte dein erstes Oszilogramm mit der Fotodiode mit 
deutlich langsamerer Zeitbasis aufnehmen, so ca. 100mSek daß da mehrere 
Pulse nebeneinander sichtbar sind?

von Michel M. (elec-deniel)


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Mit LTspice die Schaltung "zusammenbauen" u. testen ?!

Weiterführende Infos
.. u. zur schnelleren Zusammenstellung der Schaltung :-)

Fotodiode mit LTSpice simulieren  von Helmut S. (helmuts)
Beitrag "Re: Fotodiode mit LTSpice simulieren"
Beitrag "Re: Photodiode in reverse bias an Spannungsteiler"

Ltspice Lichtschranke ( mit 555 ) von Helmut S.
Beitrag "Re: Ltspice Lichtschranke"

von Janosch S. (darkr3ign)


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Ich habe die Schaltung mal in LCSpice simuliert und als Eingang eine 
Pulsierende Spannungsquelle genommen. Um überhaupt erstmal zu sehen 
welche Anforderungen die Schaltung mit dem 555 Timer hat.
Dabei bin ich zu folgenden Ergebnissen gekommen:

Flanke muss <= 1us sein
Negative Amplitude <= 0.01V, die obere Amplitude hat mehr Spielruaum, 
3.6V z.B. funktioniert.

Meine Idee war jetzt einen Schmitt Trigger zu nehmen um eine saubere 
schnelle Flanke zu erzeugen, leider habe ich nur einen NE5532 und einen 
LM358, welche beide nicht in der Lage sind nah genug an 0V zu kommen.

Der LM358 schaltet zwischen 0.7V und 3.9V mit einer Flankenlänge von 
16us(siehe Bild)

Anbei noch die Schaltung in LTspice.

Kennt jemand OPAmps die so nah an 0V kommen?
Oder sollte ich den OPAmp mit +5V und -5V schalten? Verkraftet der 555 
die negative Spannung? Wie könnte ich sowas am einfachsten realisieren?
Evtl eine ganz andere Schaltung nehmen die nicht auf eine so niedrige 
Amplitude angewiesen ist?

Vielen Dank schon mal an alle.

von Stefan F. (Gast)


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Wenn du einen Fototransistor anstelle der Fotodiode nimmst, hast du 
wesentlich größere Amplituden, was die Auswahl des OP-Amps vereinfacht.

> Kennt jemand OPAmps die so nah an 0V kommen?
Guck Dir mal den MCP6002 an.

von Michel M. (elec-deniel)


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Stefan F. schrieb:
> Wenn du einen Fototransistor anstelle der Fotodiode nimmst, hast du
> wesentlich größere Amplituden, was die Auswahl des OP-Amps vereinfacht.

.. vieleicht einbaubar  ?! :-)

Fototransistor mit LTSpice simulieren
Beitrag "Fototransistor mit LTSpice simulieren"
Beitrag "Fototransistor spannungsgesteuert in LTSpice modellieren"


>> Kennt jemand OPAmps die so nah an 0V kommen?
> Guck Dir mal den MCP6002 an.

von Michel M. (elec-deniel)


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Int. Beitrag zum Thema .... ?!
designnews.com/gadget-freak/look-over-yonder-distant-object-detector/983 
98416257114

von Janosch S. (darkr3ign)


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So ich habe das ganze jetzt gelöst.
Ich habe das Signal der Diode durch einen Invertierenden und einen 
Nicht-invertierenden Schmitttrigger geschickt und diese Signale dann 
jeweils durch einen 555 Monoflop geschickt. Die ausgehenden Signale habe 
ich dann in ein Oder-Gatter geschickt.
Simulieren lässt sich das ganze soweit.
Ich muss die Schmitttrigger noch auf die Spannungspegel anpassen die mir 
die Diode wirklich gibt, aber das bedeutet ja nur ein paar Widerstände 
anpassen, kein großes Ding.

Jezt bräuchte ich nur einen geeignetes Oder-Gatter, kann jemand ein 
bestimmten IC empfehlen? Ich bräuchte eine 5V Logik, also 0v Low 5V High

Ich hab die LTSpice Simulation mal in den Anhang gepackt, falls jemand 
das gleiche Problem hat oder jemand noch Verbesserungsvorschläge hat.

Grüße und Danke für an alle die geholfen haben.

von Stefan F. (Gast)


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Ich hätte einen ATtiny13 programmiert.

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