Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einfall künstlichen Lichts (LED) detektieren.


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Georg (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen, wie im Betreff bereits geschrieben, möchte ich den 
Einfall künstlichen Lichts detektieren. Nun gibt es z.B. SFH 320 und SFH 
320 FA, zwei baugleiche Sensoren, einmal ohne und einmal mit IR-Filter. 
Meine Idee war es den Wert des Vollbandsensors um den des IR-Sensors zu 
bereinigen. Bzw dürfte der IR-Filter bei Bestrahlung von realtiv weißem 
Licht nicht ausschlagen, oder? Was haltet ihr von der Variante? 
Problematisch sehe ich die untere Grenzfrequenz des SFH 320 FA von 
1/750nm.

: Verschoben durch Moderator
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
> Bzw dürfte der IR-Filter bei Bestrahlung von realtiv weißem Licht nicht
> ausschlagen, oder?
Ich würde das ausprobieren.
Interessant ist hier z.B. was "relativ weißes Licht" ist...

> Was haltet ihr von der Variante?
Was ist denn das zugrunde liegende Problem? Wo sind diese beiden 
Sensoren montiert? Sind die an einem festen Ort für ein bestimmtes 
"Problem" gedacht, oder soll das ein mobiles Gerät sein, das erkennt, 
dass es in der Sonne liegt? Was, wenn gleichzeitig die Sonne scheint und 
das Zimmerlicht angeschaltet wird?

: Bearbeitet durch Moderator
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde eher den UV-Anteil auswerten, künstliches Licht von Glühlampen 
und LED hat sehr geringe UV-Anteile, bei Leuchtstofflampen sieht es 
soweit ich weiß anders aus.

>relativ weiß
"ungefähr genau" heisst das bei Janosch.
"Wie weit ist es noch bis zum Krankenhaus?" fragte der kleine Tiger.
"Achthundert Meter ungefähr genau" sagte der kleine Bär.

von MaWin (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
> Bzw dürfte der IR-Filter bei Bestrahlung von realtiv weißem Licht nicht
> ausschlagen, oder

Also Glühlampen erzeugen reichlich IR, kaum unterscheidbar von 
Sonnenlicht.
Wenn für dich nur LED und Leuchtstoff künstliches Licht ist, kann es 
gehen.

von Georg (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielen Dank schonmal für deine Antwort.

Unter "relativ weißem Licht" verstehe ich jetzt zB LED-Weiß (4000K +/-) 
und nicht zwingend Glühbirnen-Weiß, was ja auch künstliches Licht ist.

Konkret soll der Sensor erkennen ob er von der Sonne oder einer 
künsltichen LQ (Scheinwerfer, Lampe, Handy) beleuchtet wird. Das ganze 
dient einem Forschungsprojekt.

Natürlich gibt es auch noch andere Ansätze: Referenzwertgeber, 
Flankenerkennung etc. Den og Ansatz möchte ich jedoch auchh verfolgen.

von oszi40 (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
> Einfall künstlichen Lichts detektieren

Dann schau mal in die Datenblätter wo die jeweilige Keule der 
Empfindlichkeit liegt.

von Georg (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph db1uq K. schrieb:
> Ich würde eher den UV-Anteil auswerten, künstliches Licht von Glühlampen
> und LED hat sehr geringe UV-Anteile, bei Leuchtstofflampen sieht es
> soweit ich weiß anders aus.

Das ist richtig. Der Sensor soll jedoch relativ klein, mit Batterie 
betrieben und günstig werden. Es werden mehrere davon benötigt. Leider 
gibt es kaum (bezahlbare, kompakte) UV-Fotodioden/-transisotren, deren 
oberer Grenzwert nicht den Bereich des sichtbaren Lichts einschließt. Dh 
gängige LED Sprektren werden von diesen Sensoren abgedeckt. Einen 
zusätzlichen Filter möchte ich gerne umgehen.

MaWin schrieb:
> Also Glühlampen erzeugen reichlich IR, kaum unterscheidbar von
> Sonnenlicht.

Glühlampen würde ich bei der Berücksichtigung unbeachtet lassen.

von Georg (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
oszi40 schrieb:
> Georg schrieb:
>> Einfall künstlichen Lichts detektieren
>
> Dann schau mal in die Datenblätter wo die jeweilige Keule der
> Empfindlichkeit liegt.

Habe ich, du auch?

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
>
> Unter "relativ weißem Licht" verstehe ich jetzt zB LED-Weiß (4000K +/-)

LED-Licht ist nicht weiß. Zumal es auch noch verschiedene "weiße" LED 
Beleuchtungen gibt.

> Konkret soll der Sensor erkennen ob er von der Sonne oder einer
> künsltichen LQ (Scheinwerfer, Lampe, Handy) beleuchtet wird.

Das geht nur sehr eingeschränkt. Denn natürlich kann man künstliches 
Sonnenlicht erzeugen, das sich im Spektrum vom echten Sonnenlicht fast 
nicht unterscheidet.

> Natürlich gibt es auch noch andere Ansätze: Referenzwertgeber,
> Flankenerkennung etc. Den og Ansatz möchte ich jedoch auchh verfolgen.

Wie es aussieht, willst eine Art extrem abgespecktes Spektrometer bauen. 
Damit wirst du womöglich LED-Licht, Leuchtstoffröhren-Licht und 
Glühlampen-Licht (Halogen-Licht aber eher nicht) von Sonnenlicht 
unterscheiden können.

Leg einfach mal die jeweiligen Spektren übereinander und schau, wo die 
sich jeweils unterscheiden. Das sind dann die Wellenlängen, wo du 
Sensoren brauchst.

von Werner H. (werner45)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Ein H-Alpha Filter davor halten. Ein Signal gibt es NUR von Sonnenlicht.

von oszi40 (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
> Leg einfach mal die jeweiligen Spektren übereinander und schau

Mit dem wissen wächst der Zweifel. Wahrscheinlich würde ich jetzt mal 
verschiedene weiße od. blaue LEDs als Empfänger testen, wenn auch der 
Wirkungsgrad im Keller ist.

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:

> Einen zusätzlichen Filter möchte ich gerne umgehen.

Das wird teuer, weil so etwas kaum gebraucht wird. Früher hat man
einfach ein Stück unbelichteten Diafilm als Filter genommen.

von J. S. (pbr85)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Weiße LEDs haben zumindest keine Anteile <400nm, womit man sie sicher 
vom Sonnenlicht unterscheiden kann.

Eine Glühlampe dagegen schon.

von Udo S. (urschmitt)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
> Glühlampen würde ich bei der Berücksichtigung unbeachtet lassen.

Und was ist mit Halogenglühlampen?

Georg schrieb:
> Unter "relativ weißem Licht" verstehe ich jetzt zB LED-Weiß (4000K +/-)
> und nicht zwingend Glühbirnen-Weiß, was ja auch künstliches Licht ist.

Wenn das ein "Forschungsprojekt" ist dann fängt das damit an, daß du 
erst mal präzise definierst was der Unterschied zwischen dem für das 
Projekt relevante künstliche Licht und natürlichem Sonnenlicht ist.
Erst wenn du die Unterschiede kennst, kannst du eine Lösung für die 
Detektion finden.

Solange das so Wischi Waschi ist wird das nix.

von MaWin (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
> Nun gibt es z.B. SFH 320 und SFH 320 FA, zwei baugleiche Sensoren,
> einmal ohne und einmal mit IR-Filter.

Es gibt auch den TCS3200 oder Kingbright KPS5130 mit denen sich ver 
versuchen liesse.

von Hp M. (nachtmix)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:
> Bzw dürfte der IR-Filter bei Bestrahlung von realtiv weißem
> Licht nicht ausschlagen, oder?

Pferde können ausschlagen.
Von Filtern habe ich das noch nicht gehört.

von Dieter R. (drei)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Georg schrieb:

> Konkret soll der Sensor erkennen ob er von der Sonne oder einer
> künsltichen LQ (Scheinwerfer, Lampe, Handy) beleuchtet wird. Das ganze
> dient einem Forschungsprojekt.

Forschung oder Esoterik? Hast du dir mal die Spektren der von dir zu 
unterscheidenden Lichtquellen angesehen? Dann kannst du daraus Kriterien 
entwickeln, wie eine Unterscheidung möglich ist und dann die 
Anforderungen an die Sensorik entwickeln.

Ich behaupte mal, allgemeingültig geht das nicht. Spätestens, wenn du 
eine "künstliche" Lichtquelle mit Sonnenspektrum hast (sowas gibt es 
bekanntlich), ist eine Unterscheidung unmöglich. Ferner ist direkte 
Sonne und verschiedene Bewölkungsgrade zu unterscheiden. Tages- und 
Jahreszeit sowie atmosphärische Einflüsse kommen hinzu. Wo ist die 
Grenze, ab der Licht "künstlich" ist? Gilt das Licht bei Smog in China 
bei deiner Messung noch als natürliches Licht?

Mit zwei Photodioden wird das jedenfalls nichts, auch nicht mit drei 
oder vier.

von Martin S. (sirnails)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eine Möglichkeit wäre UVB/UVC zu detektieren.

https://sglux.de/produkt-kategorie/sic-uv-photodioden/uvc-photodioden/

Klar, die sind teuer, kosten so 80 Euro pro Stück, aber für eine 
Forschungsarbeit kommt das ja in Betracht.

Du könntest dort anfragen, ob sie Dir für F&E Muster (ermäßigt) 
überlassen. Wenn Du das von der Hochschul/Uni-Mailadresse aus schickst, 
hat Du auch bei so teuren Halbleitern sehr gute Chancen.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde mir erst einmal einen Überblick über den groben spektralen
Verlauf der zu berücksichtigenden Lichtquellen verschaffen und dazu
Messungen in mindestens drei Wellenlängenbereichen machen.

Bei drei Bereichen würde ich die Bereiche blau (ca. 450 nm), rot (650
nm) und infrarot (ca. 850 nm) betrachten. Der UV-Bereich ist höchstens
dann von Interesse, wenn der Detektor im Freien angewandt werden soll,
da Fensterscheiben die kurzwelligeren Anteile wegfiltern.

Fotodetektoren mit IR-Filter gibt es fertig zu kaufen, für die Blau- und
Rotfilterung kann man sich mit farbigen Folien behelfen, da die Qualität
der Filter für die folgenden Messungen keine große Rolle spielt.

Man macht nun mit diesem Tripel aus Detektoren (im folgenden mit I, R
und B bezeichnet) Messungen in verschiedenen Umgebungen unter allen
interessierenden Lichtverhältnissen und notiert sich jeweils die drei
Fotoströme I_i, I_r und I_b, die ein Maß für die Beleuchtungsstärke im
jeweiligen Wellenlängenbereich darstellen. Diese Ströme werden normiert,
da nicht ihr absoluter Wert, sondern nur ihr Verhältnis zueinander von
Interesse ist:

Zwei dieser Werte (bspw. R und B) sind für die Charakterisierung
ausreichend, da sich der dritte aus den beiden anderen ergibt (I=1-R-B).

R und B können nun als Punkt in ein kartesisches Koordinatensystem
eingetragen werden, so dass man Farbdreieck erhält, das als Grundfarben
aber nicht R, G und B, sondern I, R und B verwendet. Ich habe im Anhang
skizziert, wie das ungefähr aussehen könnte.

Ziel ist es nun, einen möglichst einfach geformten Teilbereich dieses
Farbdreiecks zu finden, der alle natürlichen, aber keine künstlichen
Lichtquellen enthält. Wenn es dann noch gelingt, diesen Bereich
mathematisch zu beschreiben, hat man das Unterscheidungskriterium für
natürliche und künstliche Lichtquellen gefunden.

Wenn man Pech hat, überlappen sich die Bereiche mit den Punkten für
natürliche und künstliche Quellen. Das bedeutet, dass sie nicht
eindeutig unterscheidbar sind. Man kann dann versuchen, durch weitere
Detektoren mit anderen Wellenlängen zusätzliche Informationen in das
Auswerteverfahren einzubringen. Führt auch dies nicht zum Ziel, muss man
evtl. die Anforderungen etwas abschwächen, in dem bspw. das
Vorhandensein von Glühlampe ausgeschlossen wird.

Vielleicht stellt sich aber auch heraus, dass die mathematische
Beschreibung des gesuchten Teilbereichs nur zwei der drei Variablen
I, R und B enthält. Das bedeutet, dass man im finalen System einen der
drei Fotodetektoren weglassen kann.

Das Ganze hört sich vielleicht etwas kompliziert an, ist es aber nicht.
Vor allem werden damit schnell die kritischen Punkte aufgezeigt, die
dadurch entstehen, dass sich die Spektren zweier zu unterscheidender
Lichtquellen (bspw. das der Glühlampe und der späten Nachmittagssonne)
sehr ähnlich sind, was im Diagramm durch dicht beieinanderliegende
Punkte angezeigt wird.

von c-hater (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yalu X. schrieb:

[...wissenschaftliche Herangehensweise...]

Das ist doch dermaßen öde. Damit kannst du die jungdynamischen Hipster 
oder gar Maker aber sowas von rein garnicht beeindrucken...

Wenn die nachdenken oder selber was machen wollten, würden sie doch 
nicht hier solche peinlichen Fragen posten...

von Gerald K. (geku)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Unterscheidung aufgrund der Mudulation. Kunstlicht ist meist mit einen 
Netzbrumm oder Wandeler beaufschlagt. Das Sonnenlicht ist frei von 
diesen Signalen.

von Sven B. (scummos)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gerald K. schrieb:
> Unterscheidung aufgrund der Mudulation. Kunstlicht ist meist mit einen
> Netzbrumm oder Wandeler beaufschlagt. Das Sonnenlicht ist frei von
> diesen Signalen.

Zweifelhaft, ob da bei einer Glühlampe die Amplitude ausreicht.

von Gerald K. (geku)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sven B. schrieb:
> Zweifelhaft, ob da bei einer Glühlampe die Amplitude ausreicht.

Habe ich vor längerer Zeit ausprobiert. Mit Verstärkung des 
gleichstrom-abgeblockten Signals sind die 100Hz gut hörbar.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Sven B. schrieb:
> Zweifelhaft, ob da bei einer Glühlampe die Amplitude ausreicht.

Doch, der Wechselanteil im Licht ist schon recht deutlich. Schicke
einfach mal das Signal eines Fototransistors oder einer Fotodiode durch
einen Hochpass und schau dir das Ergebnis aus dem Oszi an.

Das funktioniert natürlich nur bei Netzbetriebenen Lampen, nicht aber
bei einer Taschenlampe.

Beitrag #6323343 wurde vom Autor gelöscht.
von Martin P. (billx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Prisma und Zeilenkamera?...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.