Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Low Power Laserdiode?


von Jobst Q. (joquis)


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Ich möchte unseren Wasserverbrauch aufzeichnen und dafür die Wasseruhr 
optisch ablesen. Die Wasseruhr hat ein kleines schwarzes Zahnrädchen auf 
weißem Hintergrund, das sich je nach Verbrauch langsamer oder schneller 
dreht.

Mein Plan ist, eine Laserdiode auf dieses Zahnrad zu richten und über 
einen Fototransistor aus dem mehr oder weniger reflektierten Licht 
Impulse zu detektieren.

Meine Frage ist nun, gibt es Laserdioden, die mit möglichst wenig Strom 
auskommen? Bei den massenhaft angebotenen Laserdioden (rot 5mW) habe ich 
einen Strombedarf von ca 40mA gelesen, das scheint mir etwas viel für 
dauerhaften Betrieb.

von Gudrun (Gast)


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Warum nicht ein klassischer Reflexionslichtschranke?

von Sven (Gast)


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von Bene (Gast)


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Schau mal nach VCSEL Laserdioden.

Gibt es zum Beispiel von ULM/Philips/Trumpf (ich glaube im Moment ist 
der Laden bei Trumpf untergebracht), von Vixar/OSRAM und anderen. Gibt 
es in Rot und im nahen Infraraot und der Schwellenstrom ist bei den 
leistungsschwachen Dioden (ca. 1 mW optisch) unter 1 mA.

von Jobst Q. (joquis)


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Gudrun schrieb:
> Warum nicht ein klassischer Reflexionslichtschranke?

Zu unscharf. Das Rädchen ist ca 1cm unter der Glasabdeckung und die 
Zähne ca 1mm. Die übliche Richtwirkung von 10-20 Grad ist da 
unzureichend.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Jobst Q. schrieb:
> Bei den massenhaft angebotenen Laserdioden (rot 5mW) habe ich
> einen Strombedarf von ca 40mA gelesen, das scheint mir etwas viel für
> dauerhaften Betrieb.

Du meinst diese billigen ungeregelten im 6mm-Messinggehäuse, von denen
man für wenige Euro gleich 10 Stück bekommt?

Davon habe ich gerade welche herumliegen. Sie beginnen ab ca. 1mA zu
leuchten, bei Nennspannung (3V) brauchen sie ca. 23mA. Wahrscheinlich
reichen für deine Zwecke schon 10mA oder weniger. Dann halten sie
vermutlich auch deutlich länger als die üblichen 2000-3000 Stunden.

Falls es für dich von Interesse ist: Der minimale Abstand, auf den die
Lasermodule noch sauber fokussiert werden können, beträgt ca. 40mm.

von Falk B. (falk)


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Jobst Q. schrieb:

> Mein Plan ist, eine Laserdiode auf dieses Zahnrad zu richten und über
> einen Fototransistor aus dem mehr oder weniger reflektierten Licht
> Impulse zu detektieren.

Der übliche Ansatz.

> Meine Frage ist nun, gibt es Laserdioden, die mit möglichst wenig Strom
> auskommen?

Wozu? Eine einfache LED, nahezu beliebiger Farbe reicht. Der Kontrast 
des Zahnrads macht die Modulation, man braucht keinen Laserpunkt. Der 
Trick bzw. die Aufgabe besteht so oder so darin, die Optik des 
Empfängers auf das Zahnrad zu fokusieren.

> Bei den massenhaft angebotenen Laserdioden (rot 5mW) habe ich
> einen Strombedarf von ca 40mA gelesen, das scheint mir etwas viel für
> dauerhaften Betrieb.

Wieso? Das sind bei ca. 3V Flußspannung "satte" 120mW. Dein RasPi oder 
sonstige Elektronik dahinter braucht ein Vielfaches.

von Jobst Q. (joquis)


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Falk B. schrieb:
> Wozu? Eine einfache LED, nahezu beliebiger Farbe reicht. Der Kontrast
> des Zahnrads macht die Modulation, man braucht keinen Laserpunkt. Der
> Trick bzw. die Aufgabe besteht so oder so darin, die Optik des
> Empfängers auf das Zahnrad zu fokusieren.

Es ist aber viel praktikabler, nicht den Empfänger, sondern den Sender 
auf das Zahnrad zu richten. Wohin der Lichtstrahl zeigt, kann ich 
unmittelbar sehen, aber nicht, was der Fototransistor sieht.

Aber ich sehe schon eine Lösung meines Problems. Inzwischen habe ich ein 
Lasermodul in einem defekten IR-Temperaturmessgerät gefunden. Und siehe 
da, es kommt als Laser mit ca 11mA aus. Ich kann ihm aber auch weniger 
Strom gönnen, dann arbeitet es immer noch als gut gebündelte LED mit 
einem scharfen Lichtfleck von ca 2mm fast unabhängig von der Entfernung. 
Ist zwar nicht gerade hell, aber soviel Licht wie als Laser brauch ich 
ja längst nicht. Außerdem ist die Lebensdauer im LED-Betrieb vermutlich 
deutlich länger.

> Wieso? Das sind bei ca. 3V Flußspannung "satte" 120mW. Dein RasPi oder
> sonstige Elektronik dahinter braucht ein Vielfaches.

Bei der Versorgungsspannung von 5V wären es immerhin schon 200mW. Der 
Raspi A+, mit dem ich es aufzeichne,kommt inclusive WLAN-Stick auf ca 
1W. 20%  sind so wenig auch nicht. Entscheidender aber ist, dass das 
Modul an der Wasseruhr über ein langes dünnes Kabel mit 5V versorgt 
wird, da kann der Spannungsabfall doch schon von Bedeutung sein.

von Sven B. (scummos)


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Jobst Q. schrieb:
> habe ich
> einen Strombedarf von ca 40mA gelesen, das scheint mir etwas viel für
> dauerhaften Betrieb.

Warum? Das ist 100% völlig belanglos. 0.04 A · 2 V · 86400 s · 365 = 0.7 
kWh. Kostet 20 Cent im Jahr.

Dazu brauchen diese Laserdioden typisch nur ca. 10 mA um zu lasen, die 
40 mA sind schon eher die obere Schwelle. Dann wären es 5 Cent.

: Bearbeitet durch User
von John (Gast)


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1 kWh aus Batterien wird aber bei weitem nicht so billig! Er wird da ja 
eher keine Steckdose in der Nähe haben oder gar ein Netzteil verwenden 
wollen, was mehr braucht als die Aktion bringt.

von laserdiode (Gast)


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Wir verwenden für quasi den gleichen Anwendungsfall in industrieller 
Umgebung opv300 ir-laserdioden und eine Standard ir-empfangsdiode.
Die opv gibt's auch schon mit linse oben drauf, is für unseren Fall aber 
zu schlecht fokussiert. Wir betreiben die mit 7mA.

von Sven B. (scummos)


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John schrieb:
> 1 kWh aus Batterien wird aber bei weitem nicht so billig! Er wird da ja
> eher keine Steckdose in der Nähe haben oder gar ein Netzteil verwenden
> wollen, was mehr braucht als die Aktion bringt.

Stattdessen läuft er jede 2 Tage in den Keller und tauscht die Batterie 
seines Wasserzählers? Wohl eher nicht.

von Jack V. (jackv)


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John schrieb:
> 1 kWh aus Batterien wird aber bei weitem nicht so billig! Er wird da ja
> eher keine Steckdose in der Nähe haben oder gar ein Netzteil verwenden
> wollen, was mehr braucht als die Aktion bringt.

Lest ihr eigentlich auch mal mit?

Jobst Q. schrieb:
> Entscheidender aber ist, dass das
> Modul an der Wasseruhr über ein langes dünnes Kabel mit 5V versorgt
> wird, da kann der Spannungsabfall doch schon von Bedeutung sein.

Edit: ich hab bei ’ner ähnlichen Aktion, war ein Pi mit einem 30m 
langen, dünnen Kabel zur Versorgung, 30V an der Eingangsseite des Kabels 
angelegt, und das, was am Ende ankam, mit einem 2€-StepDown-Modul wieder 
auf 5V gebracht, bevor’s an den Pi ging. Waren trotz der 
Spannungswandlung immer noch deutlich weniger Verluste, als sie 5V über 
das Kabel gebracht hätten. Mit so einer Konstruktion wäre der 
Mehrverbrauch vielleicht weniger problematisch?

: Bearbeitet durch User
von Blumpf (Gast)


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Warum Dauerstrich?

Wenn Impulse von  z.B. 1ms zur Detektion reichen, dann könntest diese 
mit z.B. 100Hz verwenden und dein Stromverbrauch würde auf nur 10% des 
Dauerbetriebes sinken. Vermutlich reichen 20Hz auch noch, dann reduziert 
sich der Stromverbrauch der Diode auf 2%.

Das Timing im ms-Bereich sollte der Raspberry Pi eventuells schon 
hinbekommen können, oder?
Mit einem µC ist das jedenfalls nicht weiter schwierig. Da wären auch 
10µs kein Problem.

Ob das möglich ist, weiß ich nicht, mit Laserdioden kenne ich mich nicht 
so gut aus. Ich vermute aber schon, sonst könnte man ja keine 
Informationen damit übertragen.

von Sven B. (scummos)


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Blumpf schrieb:
> Ob das möglich ist, weiß ich nicht, mit Laserdioden kenne ich mich nicht
> so gut aus. Ich vermute aber schon, sonst könnte man ja keine
> Informationen damit übertragen.

Wechsel zwischen Lasing- und nicht-Lasing-Modus ist m.W. relativ 
langsam. Schnelle Modulation muss man entweder mit hell/dunkel-Niveaus 
beide über der Laserschwelle machen, oder mit einem nachgeschalteten 
Modulator, zum Beispiel einem AOM.

Auf ms-Zeitkalen ist das natürlich trotzdem kein Problem.

Aber ich verstehe auch immer noch den Punkt an der Sache nicht.

: Bearbeitet durch User
von Jobst Q. (joquis)


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Danke für die vielen Hinweise noch. Aber das Problem ist für mich so gut 
wie gelöst. Ich werde wegen der Bündelung eine Laserdiode nehmen, sie 
aber im LED-Modus betreiben mit ca 5mA, auch wegen der Lebensdauer.

Die Schaltung soll möglichst einfach sein, ich werde einen Attiny85 
nehmen, der die Impulse zählt und aufbereitet. Der zentrale Raspi 
fordert die Daten dann per RS485-Netz an, das neben den Datenleitungen 
auch GND und 5 Volt enthält.

von Sven B. (scummos)


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Ist die Bündelung einer nicht-lasenden LD denn besser als die einer LED? 
Ich glaube nicht.

von Jobst Q. (joquis)


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Sven B. schrieb:
> Ist die Bündelung einer nicht-lasenden LD denn besser als die einer LED?
> Ich glaube nicht.

Ich glaube es nicht nur, ich weiß es aus Erfahrung. LEDs haben meist 
keine eingebaute Optik dafür. Und wenn, wären sie vermutlich viel 
teurer.

von Sven B. (scummos)


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Jobst Q. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Ist die Bündelung einer nicht-lasenden LD denn besser als die einer LED?
>> Ich glaube nicht.
>
> Ich glaube es nicht nur, ich weiß es aus Erfahrung. LEDs haben meist
> keine eingebaute Optik dafür. Und wenn, wären sie vermutlich viel
> teurer.

Erstens ist das Plastik-Package um die LED herum eine Optik, weil es als 
Linse ausgeführt ist, die es auch in verschiedenen Streuwinkeln gibt; 
und zweitens kostet das Konkurrenzprodukt "rote China-Laserdiode" keine 
50 Cent, was das Kosten-Argument irgendwie auch unsinnig erscheinen 
lässt.

Kann natürlich sein, dass speziell diese 50-Cent-Artikel tendentiell 
eine bessere Bündelung bieten als die durchschnittliche zufällige LED, 
die man so in der Hand hat. So richtig wesentlich scheint mir der Effekt 
aber nicht, und irgendwie prinzipiell bedingt ist er meines Wissens 
ebenfalls nicht.

: Bearbeitet durch User
von Jack V. (jackv)


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Sven B. schrieb:
> Kann natürlich sein, dass speziell diese 50-Cent-Artikel tendentiell
> eine bessere Bündelung bieten als die durchschnittliche zufällige LED,
> die man so in der Hand hat. So richtig wesentlich scheint mir der Effekt
> aber nicht, und irgendwie prinzipiell bedingt ist er meines Wissens
> ebenfalls nicht.

Diese ≤50¢-Laserdioden kommen mit einer verstellbaren Linse daher, mit 
der sich das Licht zu einem nahezu parallelen Strahl von etwa einem 
Millimeter Durchmesser, wie man ihn von jedem Laserpointer kennt, formen 
lässt. Ich denke nicht, dass sich das mit angemessenem Aufwand mit einer 
durchschnittlichen, zufälligen Leuchtdiode erreichen lässt, wobei 
„angemessener Aufwand“ hier den Wert der Preisdifferenz zwischen 
besagter Laser- und der durchschnittlichen zufälligen Leuchtdiode 
wiederspiegeln sollte.

von Sven B. (scummos)


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Jack V. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Kann natürlich sein, dass speziell diese 50-Cent-Artikel tendentiell
>> eine bessere Bündelung bieten als die durchschnittliche zufällige LED,
>> die man so in der Hand hat. So richtig wesentlich scheint mir der Effekt
>> aber nicht, und irgendwie prinzipiell bedingt ist er meines Wissens
>> ebenfalls nicht.
>
> Diese ≤50¢-Laserdioden kommen mit einer verstellbaren Linse daher, mit
> der sich das Licht zu einem nahezu parallelen Strahl von etwa einem
> Millimeter Durchmesser, wie man ihn von jedem Laserpointer kennt, formen
> lässt.

Wenn die Laserdiode im Lasing-Modus ist, ja.

> Ich denke nicht, dass sich das mit angemessenem Aufwand mit einer
> durchschnittlichen, zufälligen Leuchtdiode erreichen lässt

Nein, selbstverständlich lässt sich das überhaupt nicht erreichen, weil 
das Licht der LED die dazu nötigen Kohärenzeigenschaften nicht hat. Die 
Fragestellung war ja aber, ob dieser Unterschied auch noch gilt, wenn 
die Laserdiode überhaupt nicht last, sondern nur als LED funktioniert.

von Jack V. (jackv)


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Sven B. schrieb:
> Die
> Fragestellung war ja aber, ob dieser Unterschied auch noch gilt, wenn
> die Laserdiode überhaupt nicht last, sondern nur als LED funktioniert.

… und ich dachte schon, die Fragestellung wäre gewesen, ob man mit ’ner 
Laserdiode und wirklich wenig Leistung einen ordentlichen Lichtpunkt 
hinbekäme. Das Bild im Anhang zeigt den Lichtpunkt einer dieser 
50¢-Laserdioden mit 1,48mA bei 2V, 27cm vom Papier entfernt. Lässt sich 
dieses mit einer durchschnittlichen, zufälligen LED ebenso hinbekommen, 
wenn man höchstens 50¢ investieren möchte?

Ich kann mit dem Strom runtergehen, bis der Punkt kaum noch erkennbar 
ist – seine Form und Größe ändern sich dabei nicht.

Der Punkt erscheint auf dem Bild deutlich zu hell, aber das ist an 
dieser Stelle nicht wichtig – ich wollte nur die Form zeigen, und dafür 
nicht die große Kamera aufbauen.

OT: woran erkennt man eigentlich, ob die Diode im Laser- oder LED-Modus 
arbeitet? Selbst bei ca. 400μA sehe ich noch diese typischen „Speckles“, 
dieses durch kohärentes Licht verursachte Muster also, das ich 
eigentlich für lasertypisch gehalten habe – aber in dem Leistungsbereich 
sollte™ die Diode doch schon lange nicht mehr im Lasermodus laufen?

: Bearbeitet durch User
von Jobst Q. (joquis)


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Jack V. schrieb:
> woran erkennt man eigentlich, ob die Diode im Laser- oder LED-Modus
> arbeitet?

An der plötzlich enorm gesteigerten Helligkeit im Lasermodus. Bei meiner 
Laserdiode liegt die Schwelle bei ca 10mA, bei 9mA ist sie vom Eindruck 
ca hundertfach dunkler als bei 11mA.

Danke übrigens für das Beweisfoto, ich dachte auch schon daran, eins zu 
machen. Bei mir ist der Lichtfleck ähnlich groß, aber gleichmäßiger und 
eher dunkler.

von Jack V. (jackv)


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Jobst Q. schrieb:
> Bei mir ist der Lichtfleck ähnlich groß, aber gleichmäßiger und
> eher dunkler.

Ich schrieb ja, dass die Helligkeit falsch wäre – Telefone sind einfach 
nicht dafür ausgelegt, so lichttechnisch schwierige Sachen festzuhalten. 
Hab versucht, es nochmal ordentlicher zu machen. Ich denke, zumindest 
Form und Helligkeit kann man nun besser beurteilen.

von bingo (Gast)


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Ich habe dafür eine grüne LED von Vishay, die einen Abstrahlwinkel von 
4° hat und nehme einen 0815 Phototransistor, das ist easy auswertbar, am 
besten mit einem Schmitt-Trigger-Eingang, da die Signalform trapezförmig 
ist.

von Harald W. (wilhelms)


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bingo schrieb:
> Ich habe dafür eine grüne LED von Vishay, die einen Abstrahlwinkel von
> 4° hat und nehme einen 0815 Phototransistor,

Grünes Licht passt eher für Photowiderstände. Für Photodioden sind
rote LEDs besser geeignet. Noch besser wären eng bündelnde IR-LEDs,
aber die lassen sich schlechter justieren.

von Hp M. (nachtmix)


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Jack V. schrieb:
> Selbst bei ca. 400μA sehe ich noch diese typischen „Speckles“,
> dieses durch kohärentes Licht verursachte Muster also, das ich
> eigentlich für lasertypisch gehalten habe – aber in dem Leistungsbereich
> sollte™ die Diode doch schon lange nicht mehr im Lasermodus laufen?

Tut sie auch nicht, aber weil die lichtemittierende Fläche so winzig 
ist, bekommst du trotzdem dieses räumliche Interferenzmuster.


Jobst Q. schrieb:
> Ich glaube es nicht nur, ich weiß es aus Erfahrung. LEDs haben meist
> keine eingebaute Optik dafür. Und wenn, wären sie vermutlich viel
> teurer.

Du scheinst zu glauben, dass ein feiner gebündelter Lichtstrahl aus 
einer Laserdiode herauskommt, aber das ist nicht der Fall.
Die Lichtaustrittsfläche einer LD ist winzigst und stellt praktisch eine 
Punktlichtquelle dar.
Aus physikalischen Gründen ist das Licht dann stark divergent und kaum 
besser gebündelt als bei einer gewöhnlichen LED.
Erst indem man den "Strahl" mit einer Optik aufweitet, erhält man 
paralleles Licht. Umso besser, je dicker der Strahl ist!
An dem obigen Lichtfleck des Laserpointers kannst du schön sehen, dass 
die Dicke des Lichtstrahls dem Durchmesser der Kollimatorlinse 
entspricht.

Du kannst natürlich, anstelle einen parallelen Lichtstrahl zu erzeugen 
(was einer Abbildung der Lichtaustrittsfacette der LD in unendliche 
Entfernung entspricht), die LD auch auf einen winzigen Punkt in kürzerer 
Entfernung fokussieren, aber auch dafür brauchst du die Optik.
Weil die Anzeigen im Zähler aber nicht mikroskopisch klein sind, kann 
man das auch mit einer LED machen, deren Kristall vllt 0,5mm x 0,5mm 
oder noch weniger misst.
Die Beleuchtung mit einer LED hat den Vorteil, dass man nicht mit den 
erwähnten Speckles zu kämpfen hat, welche starke Intensitätsschwankungen 
auf dem Sensor bewirken können.

Wenn es lediglich um eine Fernablesung des Zählers geht und man nicht 
jedes Schnapsglas voll Wasser erfassen und registrieren muss, würde ich 
auch an eine  Webcam (analog oder USB) für 5€ denken, die einfach das 
Zifferblatt des Zählers anschaut.

: Bearbeitet durch User
von Harald (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Wenn es lediglich um eine Fernablesung des Zählers geht und man nicht
> jedes Schnapsglas voll Wasser erfassen und registrieren muss, würde
> auch an eine  Webcam (analog oder USB) für 5€ denken, die einfach das
> Zifferblatt des Zählers anschaut.

Auswertung der Ziffern per Raspberry vielleicht?
https://www.kompf.de/cplus/emeocv.html

von Falk B. (falk)


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Harald schrieb:
> Auswertung der Ziffern per Raspberry vielleicht?
> https://www.kompf.de/cplus/emeocv.html

Jaja, was wären die Deutschen ohne ihr Overengineering?!!!

https://de.wikipedia.org/wiki/Overengineering

Die einfache, praktikable Lösung mit einer EINFACHEN LED + 
Phototransistor wurde schon lange genannt! Aber das ist ja zu einfach 
und ohne Hipster-Faktor! Muss ja immer ein "Laser" dabei sein!

Beitrag "Re: Low Power Laserdiode?"

"Erste Versuche mit dem grünen Licht anstelle dem infrarotem Licht waren 
erstaunlich besser. Die Zeiger sind mit der grünen Beleuchtung fast 
schwarz gegenüber dem weißen Hintergrund und haben offensichtlich einen 
viel besseren Kontrast."

"Dann brauchen wir noch eine grüne 3mm-LED und einen Phototransistor vom 
Typ Osram „SFH 309-5“ "

von Jack V. (jackv)


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Falk B. schrieb:
> Jaja, was wären die Deutschen ohne ihr Overengineering?

Eine billige Laserdiode zu nehmen, um Eigenschaften zu bekommen, für die 
man eine recht teure LED bräuchte, ist Overengineering? Nun ja …

Das Problem ist: im von dir verlinkten Beitrag sind’s dicke, rote 
Zeiger. Lassen sich sicher hübsch auswerten, wenn man auf einer Seite 
des Kreises mit einer grünen LED draufleuchtet. Hier ist’s laut 
Eingangsbeitrag ein schwarzes Zahnrädchen, und wenn ich das Bild grad 
richtig vor Augen habe, sind die ziemlich filigran – da ist’s vielleicht 
nicht die am einfachsten funktionierende Herangehensweise, flächig 
draufzuleuchten und zu versuchen, aus dem aufgefangenen Licht irgendwas 
herauszulesen – ein definierter Lichtpunkt an einer Stelle, die eine 
eindeutige Auswertung erleichtert (i.e.: bei der kein Streulicht durch 
den weißen Hintergrund außerhalb des Kreises auftritt, den das Rädchen 
abdeckt), ist wahrscheinlich genau das Gegenteil von „Overengineering“, 
sondern geht eher in die Richtung „KISS“.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Jack V. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Jaja, was wären die Deutschen ohne ihr Overengineering?
>
> Eine billige Laserdiode zu nehmen, um Eigenschaften zu bekommen, für die
> man eine recht teure LED bräuchte, ist Overengineering? Nun ja …

Was für ein GESCHWÄTZ! Teure LED! Bist du in den 70ern hängen geblieben?

> herauszulesen – ein definierter Lichtpunkt an einer Stelle, die eine
> eindeutige Auswertung erleichtert (i.e.: bei der kein Streulicht durch
> den weißen Hintergrund außerhalb des Kreises auftritt, den das Rädchen
> abdeckt),

Dieses Problem hat auch der verlinkte Beitrag gelöst, mit einer 
trivialen Lochblende bzw. einem Röhrchen!

> ist wahrscheinlich genau das Gegenteil von „Overengineering“,
> sondern geht eher in die Richtung „KISS“.

Dream on!

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Die Lösung mit der Cam liest allerdings den Absolutwert aus, das ist 
kein Zähler! Bisserl krass, aber schon interessant

Interferenzmuster gibt's auch bei normalen LEDs. Ich hab das mal bei 
einer von Avago gesehen.
In einer solchen Anwendung sind Strahler mit breitem Frequenzspektrum 
besser.

von Jack V. (jackv)


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Falk B. schrieb:
> Was für ein GESCHWÄTZ! Teure LED! Bist du in den 70ern hängen geblieben?
> […]
> Dieses Problem hat auch der verlinkte Beitrag gelöst, mit einer
> trivialen Lochblende bzw. einem Röhrchen!

Eine LED mit den benötigten Eigenschaften, nämlich bei ≤2mA ausreichend 
hell zu sein, dass bei einer Lochblende mit ø <1mm noch ausreichend 
Licht zum einfachen, sicheren Auslesen durchkommt, dürfte nicht unter 
15¢ zu haben sein. Dafür steckt man erheblich mehr Zeit zum Bauen der 
Blende und der Halterung für das ganze Geraffel rein, als die gesparten 
35¢ im Vergleich zur Laserdiode rechtfertigen könnten – jedenfalls bei 
’ner Einzelanfertigung.

Erzähl’ du mir also nix von Overengineering, wenn man sich den 
aufwendigen, mechanischen Aufbau durch den Einsatz einer popeligen, 
billigen, überall verfügbaren Laserdiode weitgehend spart – bist du in 
den 70ern hängengeblieben, als Laser noch was ganz Außergewöhnliches 
waren, oder was soll das GESCHWÄTZ![sic!] vom Overengineering?

: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Was overengineered ist oder nicht, hängt doch ganz stark von der
Zielsetzung ab:

Jobst will – wenn ich es richtig verstanden habe – den Momentanverbrauch
(also den Volumenstrom in m³/s) messen und das mit möglichst hoher
Auflösung. Dazu bietet sich die Abtastung des Flügelrädchens mit
optischen Mitteln an. Da die Flügelchen ja nach Zählertyp sehr fein
sind, kann man das mit einer gewöhnlichen LED und einer Blende
vielleicht halbwegs hinbekommen, aber sehr zuverlässig wird die Sache
damit sicher nicht funktionieren.

Aus diesem Grund wird in

  https://www.stall.biz/project/impulsgeber-fuer-den-wasserzaehler-selbst-gebaut

statt des Flügelrädchens der 0,0001m³-Zeiger genutzt, was aber die
Auflösung um etwa zwei Größenordnungen verschlechtert.

Das Lasermodul kostet etwa 20 Cent mehr als eine LED, dafür bekommt man
die hohe Auflösung und eine hohe Zuverlässigkeit. Als Hobbyist ist man
ja kein chinesischer Massenfertiger, der für eine Ersparnis von 10% eine
Qualitätseinbuße von 90% in Kauf nimmt ;-)

Wenn es hingegen weniger um den Momentan-, sondern vor allem um den
Absolutverbrauch (also den Zählerstand in m³) geht, würde ich den Ansatz
mit der Kamera jeder inkrementellen Methode vorziehen, da bei letzterer
mit dem Ausschalten Abtastsystems der akkumulierte Zählerstand verloren
geht und danach mühevoll manuell wieder eingegeben werden muss. Außerdem
können auf Grund von optischen oder elektrischen Störungen Impulse
verloren gehen, so dass der gemessene Zählerstand mit der Zeit vom
tatsächlichen wegdriftet.

Eine ESP32-Cam ist mit 7€ zwar ein paar Euro teurer als eine LED plus
µC, dürfte aber selbst für einen armen Hobbyisten gerade noch tragbar
sein ;-)

von TR.0LL (Gast)


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Jobst Q. schrieb:
> über ein langes dünnes Kabel mit 5V versorgt
> wird, da kann der Spannungsabfall doch schon von Bedeutung sein.

Dann nehm besser ein 12v Netzteil und beim Wasserzähler ein Step-Down 
auf 5v. So ist der Spannungsabfall viel geringer.

von Falk B. (falk)


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Abdul K. schrieb:
> Interferenzmuster gibt's auch bei normalen LEDs. Ich hab das mal bei
> einer von Avago gesehen.
> In einer solchen Anwendung sind Strahler mit breitem Frequenzspektrum
> besser.

OMG! Jetzt kommen die Reichsbedenkenträger aus ihren Löchern gekrochen 
und wälzen die anstrusesten Theorien! Kein Wunder, daß die 
Corona-Hysterie in Deutschland (und nicht nor dort) auf bruchtbaren 
Boden fiel!

Abdul, nicht so viel mit Pspice rumfummeln, ab und an auch mal wieder in 
der realen Welt ganz pragmatisch Probleme lösen.

von Falk B. (falk)


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Jack V. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Was für ein GESCHWÄTZ! Teure LED! Bist du in den 70ern hängen geblieben?
>> […]
>> Dieses Problem hat auch der verlinkte Beitrag gelöst, mit einer
>> trivialen Lochblende bzw. einem Röhrchen!
>
> Eine LED mit den benötigten Eigenschaften, nämlich bei ≤2mA ausreichend
> hell zu sein, dass bei einer Lochblende mit ø <1mm noch ausreichend
> Licht zum einfachen, sicheren Auslesen durchkommt, dürfte nicht unter
> 15¢ zu haben sein.

Du bist ein Schwätzer vor dem Herrn!

von Falk B. (falk)


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Yalu X. schrieb:
> statt des Flügelrädchens der 0,0001m³-Zeiger genutzt, was aber die

Ich würde die Fläche am besten noch in Quadratlichtjahren angeben, um 
auf die ultimative Winzigkeit hinzuweisen!

Ich habt echt nen Schaden! Alle miteinander!

von Jack V. (jackv)


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Falk B. schrieb:
> Du bist ein Schwätzer vor dem Herrn!

Prove me wrong! Also mit Link auf betreffende LED, samt Bezugsquelle 
und Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Falk B. schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> statt des Flügelrädchens der 0,0001m³-Zeiger genutzt, was aber die
>
> Ich würde die Fläche am besten noch in Quadratlichtjahren angeben, um
> auf die ultimative Winzigkeit hinzuweisen!

Sag mal, bist du gerade aus der Kneipe nach Hause gekommen?

Schlaf erst mal ein paar Stunden, lies dann noch einmal ganz langsam
meinen Satz durch und schau dir dazu das Bild des Zählers in dem Link
an. Vielleicht geht dir dann ein Licht auf.

Und die Beschimpfungen könntest du dir eigentlich sparen angesichts des
dünnen Asts, auf dem du gerade sitzt.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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An seinen Alk-Konsum dachte ich auch grad, kicher.
Sperr ihn mal ein paar Tage...

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Abdul K. schrieb:
> An seinen Alk-Konsum dachte ich auch grad

Es läge mir fern, ihm so etwas zu unterstellen. Dass der Alk dennoch als
Wortbestandteil im Zitatkopf auftaucht, haben die Forensoftware (die den
Kopf automatisch generiert) und der Zitierte selbst (bzw. seine Eltern)
zu verantworten :)

von Falk B. (falk)


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Yalu X. schrieb:
> Schlaf erst mal ein paar Stunden, lies dann noch einmal ganz langsam
> meinen Satz durch und schau dir dazu das Bild des Zählers in dem Link
> an. Vielleicht geht dir dann ein Licht auf.

Ok, mein Fehler. Da hab ich wohl im Eifer des Gefechts rot gesehen und 
den Inhalt nicht erfaßt. Tut mir leid.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Falk ist einfach fit, nur 1,5h und er ist wieder hellwach. Guten Morgen 
Falk!
Ich benutze fast immer LTspice, PSPICE nur alle 10 Jahre.
Und momentan bastele ich an meiner Solaranlage und lese mich in die 
RMS-Berechnung ein. Und abundzu ein Eis dazwischen ;-)

von Jobst Q. (joquis)


Angehängte Dateien:

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Falk B. schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> statt des Flügelrädchens der 0,0001m³-Zeiger genutzt, was aber die
>
> Ich würde die Fläche am besten noch in Quadratlichtjahren angeben, um
> auf die ultimative Winzigkeit hinzuweisen!

Auf der Wasseruhr steht es auch in m3, wie das Foto zeigt. Und wenn 
schon müssten es Kubiklichtjahre sein, Quadratlichtjahre sind nur eine 
Fläche.

Das schwarze Rädchen will ich abtasten. Der Durchmesser der Uhr ist 
übrigens etwa 8cm.

TR.0LL schrieb:
> Dann nehm besser ein 12v Netzteil und beim Wasserzähler ein Step-Down
> auf 5v. So ist der Spannungsabfall viel geringer.

Die 5V sind eh vorhanden für den Raspi,12V nicht. Bei wenigen mA ist der 
Spannungsabfall auch akzeptabel.

von Jobst Q. (joquis)


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Hp M. schrieb:
> Wenn es lediglich um eine Fernablesung des Zählers geht und man nicht
> jedes Schnapsglas voll Wasser erfassen und registrieren muss, würde ich
> auch an eine  Webcam (analog oder USB) für 5€ denken, die einfach das
> Zifferblatt des Zählers anschaut.

Es geht um die Aufzeichnung von Momentanverbrauch und Tagesmengen mit 
einem schon vorhandenen kontinuierlichen System. Da ist eine Webcam 
nicht nur Overengineering, sondern auch völlig unbrauchbar. Bisher sind 
es hauptsächlich Temperaturen, andere Daten wie Luftdruck, 
Luftfeuchtigkeit, Stromverbrauch und eben Wasserverbrauch sollen 
dazukommen. Etwa 50 Analogkanäle habe ich noch frei.

von Hp M. (nachtmix)


Angehängte Dateien:

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Sven B. schrieb:
> Schnelle Modulation muss man entweder mit hell/dunkel-Niveaus
> beide über der Laserschwelle machen, oder mit einem nachgeschalteten
> Modulator, zum Beispiel einem AOM.

AOM sind nicht schnell, weil die Ausbreitungsgeschwindigkeit der 
Schallwelle im Vergleich zu der einer elektromagnetischen Welle doch 
recht bescheiden ist.
Mit EOM (Kerrzelle oder Pockelszelle) oder, wie du richtig schreibst, 
einer gesimmerten Laserdiode kommt man in den sub-ns Bereich.

Ich habe mal das Datenblatt eines AOM angehängt, der zur 
Strahlschwenkung dient.
Lediglich als Lichtschalter verwendete AOM sind etwas schneller, weil 
der Kristall vllt nur 5mm groß ist, aber auch dann liegen die 
Schaltgeschwindigkeiten im µs-Bereich.

Übrigens kann man solche Lichtmodulatoren, wie den im Datenblatt, auch 
benutzen um die Frequenz der Lichtwelle um die Frequenz der HF zu 
erhöhen oder zu erniedrigen (bei der + oder - 1.Ordnung).

von Falk B. (falk)


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Jobst Q. schrieb:
> Das schwarze Rädchen will ich abtasten.

Bingo! Wenn DAS keinen guten Kontrast liefert, er dann? Die Zähne bzw. 
Lücken sind riesig!

von Hp M. (nachtmix)


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Falk B. schrieb:
> Wenn DAS keinen guten Kontrast liefert, er dann? Die Zähne bzw.
> Lücken sind riesig!

Ja, das bildet man auf eine entsprechende Maske ab, die vor der 
Photodiode liegt und schon hat man die gewünschte 100%-ige Modulation.

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