Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2 Helligkeiten vergleichen


von Conny (Gast)


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Hallo,

ich stehe vor der Aufgabe 2 Helligkeitswerte (mit wirklich sehr geringem 
Unterschied), die von 2 gleichen Fotodioden (BPW34) geliefert werden zu 
vergleichen und zu ermitteln, welche der beiden Werte (Dioden) gerade 
der "hellere" ist.

Habe dazu an einen Komparator via OP gedacht. Eine einfache 
Komparatorschaltung dürfte aber nicht ausreichen, da die Ausgangssignale 
der Dioden noch verstärkt werden müssten ?! Hat jemand eine Idee, wie 
ich das einfach und zuverlässig umsetzen kann ?

Also: Die Schaltung soll die Ausgangssignale von 2 Fotodioden, die dicht 
nebeneinander platziert sind aber ganz geringe Unterschiede in ihren 
"Helligkeitswerten" aufweisen, auswerten und ausgeben, welche der beiden 
Dioden den "helleren Ausblick" hat.

Danke vorab und viele Grüße
Conny

von DAVID B. (bastler-david)


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Ist nur die Frage, wie GENAU das ganze sein muss.
Ich habe sowas vor Jahren mal mit einem atmega328p einen 16x2 Display 
und einer abgeklebten Fotodiode gemacht.
Indem ich die Spannung auswerten lasse, die an der Fotodiode abfällt, 
bekomme ich recht genaue Vergleiche. Aber das ist natürlich NICHT 
geeicht mit irgendwas, sondern nur ein subjektiver Eindruck, mit zahlen 
unterlegt.
Dazu kommt, dass die Entfernung und Ausrichtung zur Diode eine große 
Rolle spielen.

von c-hater (Gast)


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Conny schrieb:

> ich stehe vor der Aufgabe 2 Helligkeitswerte (mit wirklich sehr geringem
> Unterschied), die von 2 gleichen Fotodioden (BPW34) geliefert werden zu
> vergleichen und zu ermitteln, welche der beiden Werte (Dioden) gerade
> der "hellere" ist.

Das Hauptproblem ist hier, dass es keine zwei absolut gleichen BPW34 
geben kann. Schon rein elektrisch nicht und erst recht nicht in Hisicht 
auf die Expositions-Situation.

von Helmut -. (dc3yc)


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Ist doch recht einfach: hinter beide Dioden jeweil einen OTA und danach 
einen Subtrahierer schalten. Dann bekommst du die Differenz der beiden 
Intensitäten. Und danach einen Komparator, der vergleicht, ob die 
Spannung positiv oder negativ ist. Ist mit 4 Operationsverstärkern 
erledigt. Nix Microkontroller.

von c-hater (Gast)


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Helmut -. schrieb:
> Ist doch recht einfach: hinter beide Dioden jeweil einen OTA und danach
> einen Subtrahierer schalten. Dann bekommst du die Differenz der beiden
> Intensitäten. Und danach einen Komparator, der vergleicht, ob die
> Spannung positiv oder negativ ist. Ist mit 4 Operationsverstärkern
> erledigt. Nix Microkontroller.

Dafür aber kompletter Schwachsinn, weil es eben genau die potentiellen 
Probleme nichtmal im Ansatz behandelt...

von Helmut -. (dc3yc)


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c-hater schrieb:
> Dafür aber kompletter Schwachsinn, weil es eben genau die potentiellen
> Probleme nichtmal im Ansatz behandelt...

Wieder ein c-hater-Dünnschiss, wie so oft! Die OTAs lassen sich auch mit 
variabler Verstärkung aufbauen, sodass sie kalibrierbar sind. Das geht 
aber nur, wenn man eine ordentliche Lichtquelle hat. Wobei du in deinem 
herausgekotzten Beitrag nicht mal ansatzweise einen Lösungsvorschlag 
gemacht hast!

von c-hater (Gast)


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Helmut -. schrieb:

> Wieder ein c-hater-Dünnschiss, wie so oft!

Ah, ja...

> Die OTAs lassen sich auch mit
> variabler Verstärkung aufbauen, sodass sie kalibrierbar sind.

Aha, also wohl doch nicht nur Dünnschiss, oder?

> Das geht
> aber nur, wenn man eine ordentliche Lichtquelle hat.

Genau, deswegen die Sache mit der "Expositions-Situation".

Und wieder: wohl doch nicht nur Dünnschiss, oder?

Was für µC statt analogem Geraffel spricht: die unweigerlich notwendige 
Kalibrierung läßt sich relativ problemlos umsetzen und automatisieren. 
Capisce?

von ArnoR (Gast)


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Helmut -. schrieb:
> Ist doch recht einfach: hinter beide Dioden jeweil einen OTA und danach
> einen Subtrahierer schalten. Dann bekommst du die Differenz der beiden
> Intensitäten. Und danach einen Komparator, der vergleicht, ob die
> Spannung positiv oder negativ ist. Ist mit 4 Operationsverstärkern
> erledigt. Nix Microkontroller.

Man braucht einfach nur beide BPW34 in Reihe an eine Spannung schalten. 
Dann vergleicht man einfach die Mittenspannung, also die Spannung am 
Verbindungspunkt, mit der halben Versorgungsspannung. Ist die höher als 
UB/2, dann ist die obere PD heller beleuchtet. Braucht nur 1 OPV.

von Wolfgang (Gast)


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Conny schrieb:
> ich stehe vor der Aufgabe 2 Helligkeitswerte (mit wirklich sehr geringem
> Unterschied), die von 2 gleichen Fotodioden (BPW34) geliefert werden zu
> vergleichen und zu ermitteln, welche der beiden Werte (Dioden) gerade
> der "hellere" ist.

Fotodioden liefern keine Helligkeitswerte. Wenn du die Helligkeiten 
anhand des Photostromes der Dioden vergleichen willst, musst du erstmal 
sicherstellen, dass die Dioden ausreichend ähnlich sind bzw. du musst 
eine Kalibriermöglichkeit vorsehen.

von Conny (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Fotodioden liefern keine Helligkeitswerte. Wenn du die Helligkeiten
> anhand des Photostromes der Dioden vergleichen willst, musst du erstmal
> sicherstellen, dass die Dioden ausreichend ähnlich sind bzw. du musst
> eine Kalibriermöglichkeit vorsehen.

Ich hatte "Helligkeit" deshalb auch in Anführungszeichen gesetzt. 
Konkret geht es darum, auf einem LCD Display ein Zeichen auszuwerten, 
das zwischen 2 Stellen auf dem Display hin-und her springt. (Zu dem 
Display habe ich keinen technischen Zugang via Schnittstelle oder 
ähnliches, lediglich das LCD Display!). An den beiden Stellen am Display 
, wo es gesetzt werden kann, ist jeweils eine Diode platziert. Damit 
habe ich auch eine feste Referenz zwischen den beiden Dioden dun die 
Kalibrierung sollte recht einfach sein.

von c-hater (Gast)


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Conny schrieb:

> habe ich auch eine feste Referenz zwischen den beiden Dioden dun die
> Kalibrierung sollte recht einfach sein.

Auch, wenn man mögliches Fremdlicht berücksichtigt?

von Stefan F. (Gast)


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Fototransistoren sind dafür vielleicht besser geeignet, weil sie 
stärkere Signale liefern, als Fotodioden.

von c-hater (Gast)


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c-hater schrieb:

> Conny schrieb:
>
>> habe ich auch eine feste Referenz zwischen den beiden Dioden dun die
>> Kalibrierung sollte recht einfach sein.

Ach ja, fast vergessen:

Auch, wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass LCDs zwingend 
"getaktet" sind, also in ihren optischen Eigenschaften keinesfalls 
konstant sind (auch wenn das der menschlichen Wahrnehmung so vorkommen 
mag).

von Stefan F. (Gast)


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1
          +---[10kΩ]---+---[PT331C]---| GND
2
          |            |               
3
         |~| Poti      |
4
+5V o--->| | 10kΩ    Komparator
5
         |_|           |
6
          |            |
7
          +---[10kΩ]---+---[PT331C]-----| GND

Den optimalen Widerstandswert musst du mal an deinem Display austüfteln. 
Ich weiß nicht wie hell es ist.

von Conny (Gast)


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c-hater schrieb:
> Auch, wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass LCDs zwingend
> "getaktet" sind, also in ihren optischen Eigenschaften keinesfalls
> konstant sind (auch wenn das der menschlichen Wahrnehmung so vorkommen
> mag).

Dem kann man durch einen Integrator begegnen, den man durch eine 
potenzielle OP Realisierung mit integrieren kann. Und Fremdlicht 
schließe ich aus, das Display kann ich in einem Kasten platzieren, das 
LCD Display hat eine feste Hintergrundbeleuchtung und potenzielle 
Schwankungen dieser Beleuchtung würden durch den Aufbau über die 2 
("gekoppelten") Dioden sich gegenseitig kompensieren.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Hmm ich würde das mit 2 Hochpräzisen "Ambient-Sensoren" Lösen

Da gibt es welche die haben intern einen 24Bit A/D Wandler.
Werden in der Farbherstellung verbaut und sind sehr genau, da sogar eine 
Interne Temperaturkompensation verbaut ist.
Vorteil, das Signal kommt direkt Digital aus dem Sensor und unterliegt 
somit keinen externen Einflüssen.

Differenz kannst du dann Digital mit einem µC berechnen.

Nur so als Idee ;-)

: Bearbeitet durch User
von Murmeltier (Gast)


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Conny schrieb:
> 2 Helligkeitswerte (mit wirklich sehr geringem Unterschied

Hier dachte ich erst an was Mega-High-Endiges wie einen Star-Tracker.

Conny schrieb:
> auf einem LCD Display ein Zeichen auszuwerten, das zwischen 2 Stellen
> auf dem Display hin-und her springt

Dabei will er nur ne Light-Gun bauen.

von c-hater (Gast)


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Conny schrieb:

> Dem kann man durch einen Integrator begegnen, den man durch eine
> potenzielle OP Realisierung mit integrieren kann. Und Fremdlicht
> schließe ich aus, das Display kann ich in einem Kasten platzieren, das
> LCD Display hat eine feste Hintergrundbeleuchtung und potenzielle
> Schwankungen dieser Beleuchtung würden durch den Aufbau über die 2
> ("gekoppelten") Dioden sich gegenseitig kompensieren.

Ja, alles machbar. Aber viel mehr Schaltungsaufwand als eine µC-Lösung 
und der Abgleichaufwand ist nur für ein Einzelstück derselbe.

Bei jeder Stückzahl >1 und bei jedem Wegfall der von dir als 
"quasikonstant" angenommenen Voraussetzungen kommt die µC-Lösung immer 
weiter in Vorteil...

von Conny (Gast)


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c-hater schrieb:
> Voraussetzungen kommt die µC-Lösung immer
> weiter in Vorteil...

Gerne, aber wie soll diese µC Lösung denn konkret aussehen ? Ich habe 
schließlich 2 Dioden (oder Fototransistor) um das LCD Symbol an 2 Orten 
auf dem Display zu detektieren und dann ?

von Stefan F. (Gast)


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Conny schrieb:
> und dann ?

Nimmst du anstelle des Komparator zwei analoge Eingänge eines 
Mikrocontrollers. Eine clevere Software (die man heute als KI vermarkten 
würde) würde die Unterschiede der beiden Sensoren automatisch erkennen 
und heraus rechnen. Zudem kann sie Störungen heraus filtern und das 
Ausgangssignal so formen, wie es für deine Anwendung optimal passt.

von Conny (Gast)


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Patrick L. schrieb:
> mit 2 Hochpräzisen "Ambient-Sensoren" Lösen

Hmm, sagt mir leider nichts. Aber das Symbols, das auf dem Dsiplay zu 
detektieren ist, ist etwa 2mm² groß (ein kleiner schwarzer Pfeil, an 2 
unterschiedlichen Stellen). Ich weiss nicht, ob man so einen Sensor (ich 
bräuchte auch wohl 2 davon) genau über diesen beiden Symbolen auf dem 
Display platzieren kann !?

von Christoph Z. (rayelec)


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Balanced Photodiode Amplifier wäre das Stichwort.
https://www.thorlabs.com/NewGroupPage9_PF.cfm?Guide=10&Category_ID=218&ObjectGroup_ID=5201

Etwa in der Mitte der Page ist ein Prinzipschaltbild. Ich habe selbst 
für einen Mittbewerber von Thorlabs eine DC-gekoppelte Variante 
entwickelt (DC…400MHz und noch rauschärmer als die Teile von Thorlabs).

von Max M. (Gast)


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Conny schrieb:
> Konkret geht es darum, auf einem LCD Display ein Zeichen auszuwerten,
> das zwischen 2 Stellen auf dem Display hin-und her springt.

Man liest auf den LCD Datenbus mit und rekonstruiert den Displayinhalt.

von Conny (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Nimmst du anstelle des Komparator zwei analoge Eingänge eines
> Mikrocontrollers. Eine clevere Software (die man heute als KI vermarkten
> würde) würde die Unterschiede der beiden Sensoren automatisch erkennen
> und heraus rechnen. Zudem kann sie Störungen heraus filtern und das
> Ausgangssignal so formen, wie es für deine Anwendung optimal passt.

Hatte ich tatsächlich im ersten Ansatz auch versucht, aber der 
Signalunterschied von den beiden BPW34s ist so gering, dass sie vom µC 
ohne eine "Vorverstärkung" bzw. Vorbehandlung nicht sinnvoll 
unterscheidbar sind. Deshalb der Gedanke mit dem OP als Verstärker und 
der dann gleichzeitig die beiden Signale nach/bei der Verstärkung 
vergleichen kann (Komparator oder Differenzverstärker/Subtrahierer). Ich 
benötige keinen genauen Absolutwert als Ausgangssignal sondern lediglich 
die Info, ist das Displaysymbol an Ort A oder Ort B bzw. hinter Diode 1 
oder Diode 2 sichtbar.
Hört sich alles einfach an aber in der Praxis gar nicht so einfach.

von Joachim B. (jar)


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Conny schrieb:
> Gerne, aber wie soll diese µC Lösung denn konkret aussehen ? Ich habe
> schließlich 2 Dioden (oder Fototransistor) um das LCD Symbol an 2 Orten
> auf dem Display zu detektieren und dann ?

Raspberry PI und Motion?
https://strobelstefan.org/2018/02/11/raspberry-pi-und-motion/
https://www.tecchannel.de/a/mit-dem-raspberry-pi-ein-raumueberwachungssystem-aufbauen,2059766,3

von Stefan F. (Gast)


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Conny schrieb:
> Ich weiss nicht, ob man so einen Sensor (ich
> bräuchte auch wohl 2 davon) genau über diesen beiden Symbolen auf dem
> Display platzieren kann

Probiere es aus. Bei der Gelegenheit kannst du auch gleich messen, wie 
groß die Spannungsunterschiede sind, die dein Aufbau liefert.

von ArnoR (Gast)


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Conny schrieb:
> Hatte ich tatsächlich im ersten Ansatz auch versucht, aber der
> Signalunterschied von den beiden BPW34s ist so gering, dass sie vom µC
> ohne eine "Vorverstärkung" bzw. Vorbehandlung nicht sinnvoll
> unterscheidbar sind.

Warum nimmst du nicht meinen Vorschlag? Die Anordnung ist sehr viel 
empfindlicher:

ArnoR schrieb:
> Man braucht einfach nur beide BPW34 in Reihe an eine Spannung schalten.
> Dann vergleicht man einfach die Mittenspannung, also die Spannung am
> Verbindungspunkt, mit der halben Versorgungsspannung. Ist die höher als
> UB/2, dann ist die obere PD heller beleuchtet. Braucht nur 1 OPV.

Die BPW34 natürlich in Sperrrichtung in Reihe schalten.

von Stefan F. (Gast)


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Conny schrieb:
> Hatte ich tatsächlich im ersten Ansatz auch versucht, aber der
> Signalunterschied von den beiden BPW34s ist so gering, dass sie vom µC
> ohne eine "Vorverstärkung" bzw. Vorbehandlung nicht sinnvoll
> unterscheidbar sind.

Deswegen habe ich Fototransistoren empfohlen: PT331C

Die enthalten den Verstärker quasi.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Conny schrieb:
> Ich weiss nicht, ob man so einen Sensor (ich
> bräuchte auch wohl 2 davon) genau über diesen beiden Symbolen auf dem
> Display platzieren kann !?

Warum Nicht?
Und eine Optik wirkt da wunder, damit lässt sich sogar die 
Empfindlichkeit erhöhen.

Schau dir mal den an:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opt4001.pdf?ts=1653575840666&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FOPT4001

dieser hat sogar 28  Bit Auflösung und i²C Bus.

73

: Bearbeitet durch User
von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Mikrocontroller. Eine clevere Software ...

Patrick L. schrieb:
> dieser hat sogar 28  Bit Auflösung und i²C Bus.

Hmm ... jemandem der, sorry Conny, nach eigenem Bekunden praktisch keine 
Ahnung von Elektronik hat, die komplizierte Lösung vorschlagen? Wie soll 
das in der Praxis klappen?

Da finde ich den Vorschlag von:

ArnoR schrieb:
> Man braucht einfach nur beide BPW34 in Reihe an eine Spannung schalten.
> Dann vergleicht man einfach die Mittenspannung, also die Spannung am
> Verbindungspunkt, mit der halben Versorgungsspannung. Ist die höher als
> UB/2, dann ist die obere PD heller beleuchtet. Braucht nur 1 OPV.

viel eleganter und auch erfolgversprechender.

Was noch nicht klar ist: soll das eine Präzisionsmessung werden oder nur 
so lala?

von Sensi (Gast)


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Du brauchst keine große Bandbreite. Deshalb genügt es einfach die beiden 
Dioden serielle zu schalten und mit halber Spannung zu vergleichen. 
Wheatstone Brücke im Prinzip mit CMOS Komparator / OPV

von Sensi (Gast)


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ah. ich grad. Wurde schon vorgeschlagen.

von Conny (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Deswegen habe ich Fototransistoren empfohlen: PT331C

Ja, aber die Gehäuseform von diesem entspricht der einer gewöhnlichen 
LED, ungünstig genau über dem Displaysymbol anzubringen. BPW ist sehr 
klein und flach und kann auf/über dem Symbol platziert werden

von Stefan F. (Gast)


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Conny schrieb:
> ungünstig genau über dem Displaysymbol anzubringen.

Dann nimm halt einen anderen Fototransistor.

von daniel (Gast)


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Falls Fremdlicht stören sollte, dann könnte das Pulsieren der Anzeige 
(sofern sie das tut) per Filter ausgewertet werden.

von c-hater (Gast)


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Conny schrieb:

> Gerne, aber wie soll diese µC Lösung denn konkret aussehen ? Ich habe
> schließlich 2 Dioden (oder Fototransistor) um das LCD Symbol an 2 Orten
> auf dem Display zu detektieren und dann ?

Dann schreibt man ein Programm. Ist bei µC so üblich.

von c-hater (Gast)


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Conny schrieb:

> Hatte ich tatsächlich im ersten Ansatz auch versucht, aber der
> Signalunterschied von den beiden BPW34s ist so gering, dass sie vom µC
> ohne eine "Vorverstärkung" bzw. Vorbehandlung nicht sinnvoll
> unterscheidbar sind.

Nimmst du halt einen µC mit eingebautem Vorverstärker. ATtiny25/45/85 
z.B. können 20fache Verstärkung (26dB). Muss man bloß aktivieren.

Wenn das nicht reicht (was ich nicht glaube): ATmega16/32/644/644P/1284P 
können wahlweise sogar 200fache Verstärkung (46dB).

Vermutlich gibt es noch mehr µC-Typen mit eingebautem Verstärker. Hab' 
aber keine Lust, danach zu suchen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der Erfinder des Bunsenbrenners hat auch das hier erfunden;
https://de.wikipedia.org/wiki/Fettfleck-Photometer

Nutzt hier vermutlich nicht, da das LCD zu wenig Helligkeit bietet, hier 
ist von 500W-Scheinwerfern die Rede. Außerdem geht es geometrisch nicht, 
die beiden Lichtquellen gegenüberstehend anzuordnen. Vielleicht mit 
einem Spiegel?

von Werner H. (werner45)


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Woher soll die Diode oder der Fototransistor denn wissen, welche Stelle 
auf dem Display gemessen werden soll? Alles im Umfeld wird gemittelt 
(integriert).
Da hilft nur eine gezielte Zwischenabbildung mit einer Linse, die den 
gewünschten Bereich genau auf die Diodenfläche abbildet. Nachlesen mit 
dem Stichwort "Abbildungsgleichung".

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Wie wäre es mit einem Photodetektor-Array mit Auswerteeinheit
(ESP32 mit Cam-Modul)
https://www.ebay.de/itm/174763879304

von Conny (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Woher soll die Diode oder der Fototransistor denn wissen, welche Stelle
> auf dem Display gemessen werden soll? Alles im Umfeld wird gemittelt
> (integriert).
Die beiden Dioden werden halt direkt über den zu erscheinenden Symbolen 
auf dem Display positioniert.Das Symbol füllt bzw. dunkelt jeweils etwa 
die Hälfte der Fläche des entsprechenden Diodenerfassungsbereich ab, die 
andere Diode "sieht" dann jeweils nur hell (d.h. nichts, kein Symbol) 
und vise versa. Ob die Sensorik mit Elektronik so fein sein kann, dass 
diese Tatsache auswertbar ist, ist offen - deshalb der Post hier.

> Da hilft nur eine gezielte Zwischenabbildung mit einer Linse, die den
> gewünschten Bereich genau auf die Diodenfläche abbildet.
Gute Punkt, wenn die Auflösung nach dem oben beschriebenen nicht 
ausreicht. Ist aber dann eine ziemliche Fummelei , den kleinen Pfeil 
(Symbol auf dem Display) genau in den Brennpunkt zu bekommen. Aber das 
wäre sicher eine gute Option.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Wenn du 2 Fotodioden und 3 OpAmps nimmst geht das geradeaus.

2 als Vorverstärker des Signals und einer als Differenzverstärker.
0=Beide die Selbe Helligkeit. +1 Seite eins heller -1 Seite 2 Heller.
Sobald eines der beiden Mehr oder weniger Licht ausstrahlt hast du ein 
sauberes Signal.

Das ganze kannst du analog aufbauen oder als Beispiel mit dem 
MSP430FR2355 als Beispiel mit der Integrierten SAC0~3 sogar ohne 
Rechenaufwand direkt als Interrupt dem µC Zuführen lassen.
Je nach dem ob du es als "Dumme Schaltung" oder als "Intelligente 
Schaltung" entwerfen willst.
Und wie schon gesagt, ein Ambientsensor ist klein genug um ihn direkt 
auf dem Bild zu platzieren, und kann in vielen Modellen sogar direkt 
Programmiert werden selbstständig ein Helligkeitsunterschied per [Int.] 
Leitung zu melden.

Ganz ohne großen Softwareaufwand. Einfach Parametrieren und Fertig.

Ich sehe zig Möglichkeiten dies zu realisieren. lese dich mal in die 
Dokumente der Ambientsensoren ein.

von Jester (Gast)


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Patrick L. schrieb:
> Hmm ich würde das mit 2 Hochpräzisen "Ambient-Sensoren" Lösen
>
> Da gibt es welche die haben intern einen 24Bit A/D Wandler.

GENAU! Ich würde auch mit Kanonen auf Spatzen schießen ...

von Conny (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Warum nimmst du nicht meinen Vorschlag? Die Anordnung ist sehr viel
> empfindlicher:

Ja, das werde ich als erstes versuchen. Morgen sin die Dioden und 
Fototransistoren hoffentlich da. Einen OPV brauch eich dafür wohl auch 
nicht, da ich einen Arduino als zentrale Einheit eh nutzen muss, kann 
ich den Analogeingang hier statt eines OPVs nutzen.

Ansonsten vielen Dank an alle für die Beitrage, Ideen und Anreize !! 
Werde asap berichten, was wie final geklappt hat - ich hoffe, etwas 
klappt...

von wdvbjioö (Gast)


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Conny schrieb:
> ich stehe vor der Aufgabe 2 Helligkeitswerte (mit wirklich sehr geringem
> Unterschied), die von 2 gleichen Fotodioden (BPW34) geliefert werden zu
> vergleichen und zu ermitteln, welche der beiden Werte (Dioden) gerade
> der "hellere" ist.

Viel zuviel Aufwand!

Bunsen'sches Fettfleckphotometer wäre das Stichwort, wie deine 
Aufgabenstellung einfach, betriebssicher und energiesparend zu lösen 
wäre.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


Angehängte Dateien:

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Ich habe gerade etwas Ähnliches gemacht, allerdings lese ich das gesamte 
LC-Display eines Messgerätes per Kamera (ESP32-CAM), übertrage die Daten 
per USB auf einen Mac und analysiere die Anzeige per Trivial-"OCR".

Dort detektiere ich die einzelnen Segmente über im Bild platzierte 
Testpunkte. Die Referenz ist die Helligkeit mittig im "oberen Loch" der 
7-Segment-Anzeige.

von Joachim B. (jar)


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Frank E. schrieb:
> allerdings lese ich das gesamte
> LC-Display eines Messgerätes per Kamera (ESP32-CAM), übertrage die Daten
> per USB auf einen Mac und analysiere die Anzeige per Trivial-"OCR".

will der TO wohl nicht!

Joachim B. schrieb:
> Raspberry PI und Motion?
> https://strobelstefan.org/2018/02/11/raspberry-pi-und-motion/
> 
https://www.tecchannel.de/a/mit-dem-raspberry-pi-ein-raumueberwachungssystem-aufbauen,2059766,3

ich schlug ähnliches vor mit dem raspi, wobei ESP Cam ist auch ein 
toller Tip

von Ralf D. (doeblitz)


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Conny schrieb:
> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Deswegen habe ich Fototransistoren empfohlen: PT331C
>
> Ja, aber die Gehäuseform von diesem entspricht der einer gewöhnlichen
> LED, ungünstig genau über dem Displaysymbol anzubringen. BPW ist sehr
> klein und flach und kann auf/über dem Symbol platziert werden

Pfft. Plexiglas über das Display legen, die Symbol-Positionen markieren, 
dort jeweils eine Bohrung für den Fototransistor anbringen. Und das 
Gehäuse der Transistoren kannst du auch flach schleifen, da ist mehr als 
genug Material.

von Wolfgang (Gast)


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Conny schrieb:
> Ausgangssignale von 2 Fotodioden, die dicht
> nebeneinander platziert sind aber ganz geringe Unterschiede in ihren
> "Helligkeitswerten" aufweisen ...

Kein Wunder, die BPW34 hat einen Öffnungswinkel (FWHM) von 130°, d.h. 
schon wenn deine PD einen minimalen Abstand zu den Segmenten haben - und 
der ergibt sich automatisch durch die Abdeckungen von LCD und PD -  wird 
viel schräg laufendes Licht von den PDs erfasst. Wie groß der Anteil 
ist, hängt von deiner genauen, aber geheimen Geometrie ab (Abstände, 
Segmentbreite). Besser ist ein Photodetektor mit einem kleineren 
Öffnungswinkel oder die schon genannte zusätzliche Abbildungsoptik.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Auf die Gefahr hin mich zu wiederholen:
Auch wenn:
Jester schrieb:
> GENAU! Ich würde auch mit Kanonen auf Spatzen schießen ...
meint, es ist immer noch das Einfachste 2 Bauteile pro ABTASTSTELLE,
Nämlich 1 Ambientsensor und ein 1µF Kerko.
4 Kabel zum µC und fertig.
Kein mühseliges Abgleichen von OpAmp und Fotodiode. kein aufwendiges 
geflicke.
es gibt "WISBLOCK AMBIENT LIGHT SENSOR" die um knapp 4€ Kosten mit 
Brekoutboard als Beispiel:
https://shop.marcomweb.it/en/shop-online/iot/sensore-di-luce-ambiente-wisblock-dettagli.html

und du sparst dir viel ärger.

von Conny (Gast)


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Patrick L. schrieb:
> es gibt "WISBLOCK AMBIENT LIGHT SENSOR" die um knapp 4€ Kosten mit

Danke Patrick, ich habe mir das Datenblatt dieses Sensors angesehen. Ich 
weiss halt nicht, wie solche Sensoren auf Segmente bei LCD Displays 
reagieren. Dieser Sensor ist ja eigentlich dazu angedacht, Licht 
sichtbarer Frequenzen aus der offenen Umgebung zu empfangen und 
auszuwerten. Wenn ich den einfach auf direkt das Display platziere, dann 
frage ich mich, ob er den feinen Unterschied, der oben beschrieben ist 
(es geht hier wirklich nur um einen kleinen Pfeil auf dem Display, der 
an 2 verschiedenen Orten auftreten kann) wirklich auflösen bzw. 
unterscheiden kann. Ich starte mal mit 2 GP2S05 (Fototransistor mit 
Linse), der heute gekommen ist. Wenn es damit nicht geht, versuche ich 
es mit deinem Vorschlag und dann die wenn alle Stricke reissen mit der 
oben erwähnten Mini CAM und einer Auswertelogik (=sicherlich die 
aufwendigste Lösung)

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Man kann den Sichtwinkel der Sensoren auch durch eine 
lichtschacht-artige Konstruktion (aus dem 3D-Drucker?) so einschränken, 
dass nur kleine Bereiche des LC-Display "Beachtung" finden.
Außerdem hat man damit gleich eine Möglichkeit, das Ganze irgendwie 
festzumachen ...

Ich glabe doch kaum, dass du die Fotodioden/transitoren mit Heißkleber 
auf das Display pappst? :-)

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Frank E. schrieb:
> Ich glabe doch kaum, dass du die Fotodioden/transitoren mit Heißkleber
> auf das Display pappst?

Natürlich nicht, wenn schon, dann mit Silikon.

von Conny (Gast)


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Hallo zusammen,
alle Versuche über Fotodioden oder Fototransistoren sind gescheitert. 
Die über das Dioden/Fototransistoren konnten den Unterschied an 
Helligkeit bzw. die Tatsache, ob der kleine Pfeil auf dem Display 
angezeigt wird oder nicht, nicht unterscheidbar machen. Die Messwerte 
(im 100 mV Bereich) haben auch ohne Zutun (ohne Symboländerung auf dem 
LCD Display) schon sehr stark geschwankt. Bei Displayänderung kein 
reproduzierbarer Unterschied der Messwerte zu erkennen. Ein Dilemma... 
:-(

Conny

von Conny (Gast)


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Hallo zusammen,
alle Versuche über Fotodioden oder Fototransistoren sind gescheitert. 
Die  Dioden/Fototransistoren konnten den Unterschied an Helligkeit bzw. 
die Tatsache, ob der kleine Pfeil auf dem Display angezeigt wird oder 
nicht, nicht unterscheidbar machen. Die Messwerte (im 100 mV Bereich) 
haben auch ohne Zutun (ohne Symboländerung auf dem LCD Display) schon 
sehr stark geschwankt. Bei Displayänderung kein reproduzierbarer 
Unterschied der Messwerte zu erkennen. Ein Dilemma... :-(

Conny

von Gerald K. (geku)


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Man kann den Vergleich auch optisch angehen:

Ein weißes Blatt Papier mit einem Fettfleck versehen,
auf jeder Seite eine LED mit gleicher Ausrichtung platzieren,
im Dunklen den Fettfleck beobachten, welche Seite den Fettfleck 
dominanter beleuchtet.

Ist der Fettfleck dunkler als die restliche Papierfläche, dann ist die 
LED auf der anderen Seite schwächer.

Man kann mit verschiedend Abstände und Winkel experimentieren.

https://konversations_lexikon.de-academic.com/56511/Photometer

von Jan (Gast)


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Falls die räumliche Auflösungnicht reicht, LWLs plan polieren und auf 
die entsprechende Stelle des Displays kleben.

von c-hater (Gast)


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Conny schrieb:

> alle Versuche über Fotodioden oder Fototransistoren sind gescheitert.
[...]

Es ist natürlich möglich, das zu tun, was du tun willst. Irgendwas hast 
du also falsch gemacht, soviel ist 100%ig sicher. Es gibt nur keine 
Möglichkeit, herauszufinden was genau.

Clever wäre es, Fotos des Aufbaus (incl. erkennbarer 
Beleuchtungssituation) zu liefern und ein Schaltplan der Schaltung, mit 
der du gemessen hast.

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Conny schrieb:
> alle Versuche über Fotodioden oder Fototransistoren sind gescheitert.

Ich wäre immer noch dafür, mit anständigen Kanonen auf diese Spatzen 
zu schießen.
die 28 Bit Ambientsensoren erkennen sogar ein von Auge nicht sichtbarem 
Fettfleck auf einem Display :-)

Wen dass nicht geht, weis ich auch nichts mehr........

von Joachim B. (jar)


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Conny schrieb:
> Hallo zusammen,
> alle Versuche über Fotodioden oder Fototransistoren sind gescheitert.

ach,
andere Lösungen wurden ja vorgeschlagen
(auch welche die in der Prüftechnik schon funktioniert haben)
LCD -> Cam -> Bild -> Auswertung

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Der Vorschlag von ArnoR wird ganz sicher funzen.

Es wäre sicherlich auch hilfreich, wenn Conny verraten würde wo er 
messen will. Vermutlich ein Stromzähler. Grr

Ich würde den Vorschlag als Brücke realisieren. Eine Seite der Brücke 
ist ein Poti. Der OpAmp braucht nur ein Komparator wie der LM311 zu 
sein.

von Werner H. (werner45)


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Versuche es nochmal mit einer Zwischenabbildung durch eine Linse (Lupe). 
Abbildungsgröße und Meßabstand sind damit wählbar, die Linsenbrennweite 
kann durch 2 Linsen hintereinander etwa halbiert werden. Lupen sind die 
billigsten Linsen, alte zerlegbare Optiken auch. Die Abbildungsqualität 
ist nicht kritisch. Als leicht verarbeitbares Gehäuse genügt zum 
Ausprobieren Pappe (Umschlag, Kalender usw.), Schere und Klebstoff sind 
wohl vorhanden.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Man weiß halt nicht wie der Polarisator im IR-Bereich arbeitet. Ganz 
sicher suboptimal. Also Fotodiode ohne IR-Filter probieren. Gibt auch 
spezielle Differenzlichtfotodioden als Mehrquadrantenmodell.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Na so langsam müsste - bezüglich des Aufwandes - eigentlich jedem klar 
werden, dass ein ESP32-CAM für ca. 7,- und einige Zeilen Code das 
Problem schon längst gelöst hätten ...

Und selbst, wenn es nicht gleich beim ersten Mal klappt: Man passt die 
Software an, bis es geht und muss nicht immer wieder löten.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Frank, wir haben es alle verstanden.

So eine Kamera hat aber auch Nachteile. Lass den TO mal ruhig tüfteln 
und dann selbst entscheiden, was er am Ende benutzen will.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Frank E. schrieb:
> ESP32-CAM für ca. 7,- und einige Zeilen Code das Problem schon längst
> gelöst hätten

Das glaube ich kaum. Das werden wohl eher einige Wochen, wenn man 
bisserl C irgendwann gelernt hat. Zeig mal!

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Abdul K. schrieb:
> Frank E. schrieb:
>> ESP32-CAM für ca. 7,- und einige Zeilen Code das Problem schon längst
>> gelöst hätten
>
> Das glaube ich kaum. Das werden wohl eher einige Wochen, wenn man
> bisserl C irgendwann gelernt hat. Zeig mal!

Ok, wenn man nicht Programmieren kann, wirds schwiegig. Das hatte ich 
ausgeblendet ...

Mit der gewonnenen Info will der TO doch irgendwas machen? Die 
Auswertung und eine Reaktion darauf könnte auch auf einem PC/Mac 
passieren ... mal sehen, ob er sich nochmal äußert.

: Bearbeitet durch User
von Basty (Gast)


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Hallo, ein Update zu dem Vorschlag 2 Dioden in Reihe zu schalten und die 
Mittelabgriffspannung zu messen- beide Fotodioden(bpw34) in 
Sperrichtung. ERGEBNIS:nicht brauchbar, da Spannung zu sehr schwankt 
bzw. keinen eindeutigen Zusammenhang zw Spannungsänderung und 
Displayänderung zu erkennen ist. S. Fotos und kurzes Video, das die 
beiden Dioden über ein grauer, einheitlicher Untergrund zeigt.
Basty

von Basty (Gast)


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Foto

von Basty (Gast)


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KURZFILM

von Wolfgang (Gast)


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Basty schrieb:
> KURZFILM

Um einen schwankenden Messwert zu verdeutlichen, braucht man keinen 28MB 
Video hochzuladen. Eine vernünftige Verteilungsfunktion wäre wesentlich 
aussagekräftiger.
Viel interessanter wäre der Aufbau. Um mit den BPW34 mit ihren 130° FWHM 
irgendetwas anderes als Raumhelligkeit zu messen, muss man schon ein 
paar geeignete Maßnahmen zur Gesichtsfeldbegrenzung treffen.
Wie hoch ist das Signal, dass durch die Hintergrundbeleuchtung des LCD 
erzeugt wird im Vergleich zum Dunkelwert?

von Geronimo (Gast)


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Sowas kann auch nur mit Bilderkennung funktionieren !

LG Geronimo

von Jester (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Viel interessanter wäre der Aufbau. Um mit den BPW34 mit ihren 130° FWHM
> irgendetwas anderes als Raumhelligkeit zu messen, muss man schon ein
> paar geeignete Maßnahmen zur Gesichtsfeldbegrenzung treffen.
> Wie hoch ist das Signal, dass durch die Hintergrundbeleuchtung des LCD
> erzeugt wird im Vergleich zum Dunkelwert?

Endlich spricht es mal jemamd aus: Das Problem ist kein 
elektrisch/elektronisches, sondern ganz banal ein mechanisch/optisches.

Die 2 wesentlichen Maßnahmen dürften sein:
- Fremdlicht abschirmen
- Sensoren justieren

Mir gehts das aber am Allerwertesten sowas von vorbei - wenigstens 
solange der TO nicht mit brauchbaren Details rüber kommt.

Ein 28MB-Dummfilmchen kann's jedenfalls nicht sein ...

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ohne Scope schlechte Arbeitsumgebung. Verpaß dem Sensor ne Papiermaske 
und zeichne die Daten mit dem Raspi oder sonstwie auf. Dann machst du ne 
Grafik draus. Ein Multimeter ist da unbrauchbar. Hast du den Offset 
schon korrigiert?

von Stefan F. (Gast)


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Jester schrieb:
> Endlich spricht es mal jemamd aus: Das Problem ist kein
> elektrisch/elektronisches, sondern ganz banal ein mechanisch/optisches.

Darauf wurde bereits mindestens zweimal hingewiesen

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Ja aber leider fehlen immer noch Informationen.
a. Um was für ein "Display" handelt es sich (selbstleuchtend?/Pssiv?)
Auch unklar was der Film darstellen soll.
Die Messung(Eher wahrscheinlich) oder geht es um die Digits des 
Messgeräts?(eher unwahrscheinlich aus dem Text)
b. Farbe/sw?(Je nach dem S/W oder Color Ambientsensor.)

Halt  die Standard Salamitaktik...

Deshalb Nochmals:
Bei S/W ein S/W (Monochrom-Ambient)
Bei Color ein Colorambient-Sensor, weil der auch bei exakt der Selben 
Lichtstärke noch spielend ein Unterschied erkennt.
und im Zweifelsfall, eine Optische Unterstützung.

73

von Stefan F. (Gast)


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Ist es so schwer, das Ding mal zu fotografieren?

von Geronimo (Gast)


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Hier handelt es sich wohl vielmehr um ein Erkennen und Unterscheiden 
unterschiedlicher Farben!! und nicht unterschiedlicher Helligkeiten!! 
Heißt: die Dioden erfassen Helligkeiten (= Lichtintensitäten), während 
hier eher eine Unterscheidung von Farben (= Frequenzen im sichtbaren 
Spektrum) verlangt ist. Die Helligkeit scheint hier bei der Messung 
identisch zu sein, die Messwerte über die Dioden deshalb ebenso (bzw. 
nicht unterscheidbar), obwohl die Darstellung auf dem Display eine 
andere ist.

Eine Bilderkennung wäre damit auf jeden Fall eine Lösung, wenn auch eine 
sehr aufwendige - meine Meinung

VG Geronimo

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Es deutet doch auf Stromzähler hin.

Aber eigentlich sollte man bei so Leuten einfach gar nicht mehr 
antworten. Wir sind doch nicht irgendwelche Sklaven.

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