Hallo! Als Teil eines anderen Projektes wollte ich einen Laserpointer als eine Art "Zielvorrichtung" mit auf eine Platine basteln und da das ein paar Gebiete mit meinerseits wenig Erfahrung berührte wollte ich mich gerne mal daran versuchen. Ich habe auf reichelt recht günstige Laserdioden gefunden und wollte diese nun treiben. Es ist die ARIM ADL-65055TL geworden und ich wollte die Ausgangsleistung gerne unter aber grob in der Nähe von 1mW halten. (Dass sich diese LD wohl alleine nicht für einen Laserpointer eignet hab' ich jetzt auch rausgefunden und sei mal dahingestellt) Wie ich dem Datenblatt entnommen hab (2. Seite, Diagramm oben links) ist die Ausgangsleistung im Verhältnis zum Strom so stark Temperaturabhängig, dass ich bei 20mA bei 25°C schon über mein Ziel hinausschieße, bei 40°C aber noch weit darunter liege. Eine einfache Stromquelle kam also nicht in Frage. (Datenblatt: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/ADL-65055TL_ENG_TDS.pdf) Das Gehäuse der LD enthält (wohl genau deshalb) auch eine Photodiode und dem Diagramm links in der Mitte entnahm ich, dass ich meine gewünschte Ausgangsleistung erreichen sollte, solange ich den Strom der Photodiode auf 20µA "halte". Meine Idee war es nun eine Stromquelle zu realisieren, die (über einen Transistor) die LD treibt aber als Feedback den Strom der PD nutzt. Da 20µA recht wenig sind, habe ich einen Transimpedanzverstärker davorgehangen. Um ein gefühl für die Schaltung zu bekommen, hatte ich sie in Falstad simuliert (dabei die LD, "normale" Diode und Transistoren so gut es ging nachgebildet und als OPV zwei LM324 ausgewählt. Im tatsächlichen Design sind es dann die entsprechend nachgebildeten Transistoren geworden, die ich schon besitze, sowie ein doppelter LM358. (Schaltplan und Falstad-Datei im Anhang) Die simulierte Schaltung bietet zwei Schieberegler. "Stromstärke" gibt den Strom wieder, den die Photodiode ausgibt. Man muss hier von Hand nachregeln, weil Falstad abhängige Stromquellen nicht unterstützt (und ich nicht weiß, wie man die "External Voltage" mit JavaScript benutzt, geschweige denn an die LD bindet und die graphen im Datenblatt nachmodelliert) "Resistance" ist ein Poti, dass sich nötig zeigte, da sich der "Arbeitspunkt" mit den tatsächlichen Werten von R19 und R20 (toleranzen) stark verschieben würde. Geht man mit "Resistance" bei 24 Ohm nun mit dem Strom aus der PD über 20,14µA, dann sinkt der Strom durch die LD langsam, während er unter 20,15µA langsam steigt. Da in real Strom durch die Diode und Strom aus der Photodiode gekoppelt sind, bin ich nun davon ausgegangen, dass sich die Ausgangsleistung so einstellen sollte, dass die PD 20µA zurückgibt und damit etwas unterhalb von 1mW liegt. Nach Reset durchfließt die LD ebenfalls für eine Weile praktisch kein Strom. Der Schalter ganz unten rechts entspricht im Schaltplan "LASER_EN", womit ich per Software den Laser schalten können wollte. In Real aufgebaut ist der Laser nun viel zu hell und es fließen auch knappe 50mA in die Beschaltung. Das Poti vorm Einbau auf 50 Ohm gestellt hätte den Soll-Strom aus der PD eigentlich weit unter die 20µA Regeln lassen und erst durch einstellen brauchbares Laserlicht ergeben. Tatsächlich zeigt sich Helligkeit und Stromentnahme durch einstellen am Poti unverändert. (Aber immerhin scheint die LD schonmal nicht gleich den Geist aufzugeben) Ich bin hier mit meinem Latein praktisch am Ende. Könntet ihr mir vllt. eventuelle Denkfehler aufzeigen und mir bestenfalls noch ein paar Strategien und Tipps auf den Weg geben, warum das hier nicht funktioniert und/oder wie man das eigentlich macht? Danke für eure Zeit!
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Oliver P. schrieb: > Ich bin hier mit meinem Latein praktisch am Ende Datenblätter lesen ist nicht dein Ding ? Ein LM358, mit 3.3V versorgt, kann nicht an 3.3V messen, sondern seine Eingänge arbeiten maximal bis 1.8V. Und Falstadt weiss das (auch) nicht. Zudem: selbst wenn es funktioniert ganz so einfach arbeiten Laserdiodentreiber nicht. Dein Ding, gebremst durch 1uF, reagiert viel zu langsam. Dein Laser ist inzwischen wohl eine teure LED. Und die 20uA sind 'typisch' für 1mW, man misst mit einem exakten Laserpowermeter die 1mW und dreht auf den dazu nötigen Photodiodenstrom.
H. H. schrieb: > Und die MOSFETs brauchen erheblich mehr Ugs. Tatsache? Ich hatte dem Datenblatt entnommen, dass der für die Bereiche in denen ich arbeite schon längst für diesen Zweck "an genug" sei - also bei Ugs von 3,3V erst bei weit über 2A in die Sättigung kommend. Hab ich da wieder einen Denkfehler? (https://www.mouser.de/datasheet/2/916/PMV130ENEA-2938838.pdf Fig. 6&8)
H. H. schrieb: > Der Gleichtaktbereich des LM358 geht nicht bis Vcc! Das... ist natürlich richtig und wahrlich keine Glanzleistung meinerseits, danke!
Oliver P. schrieb: > also bei Ugs > von 3,3V erst bei weit über 2A in die Sättigung kommend. Hab ich da > wieder einen Denkfehler? Nicht beim MOSFET sondern beim OPV: Wie weit kann der LM358 am Ausgang ans positive Rail ran? ;)
H. H. schrieb: > Oliver P. schrieb: >> Ugs von 3,3V > > Hast du nicht! Ach, ich dachte wir reden von Q8. Q7 hängt natürlich fast 1,5V unter den 3,3V, deckt sich mit dem Datenblatt und wenigstens das bekommt Falstad scheinbar sogar hin. (allerdings scheint das in Real auch schon auszureichen, damit mehr als genug fließt – es fließt ja was, die LD (oder was davon übrig ist) leuchtet ja)
H. H. schrieb: > Oliver P. schrieb: >> Falstad > > Mit welchen Modellen? Wie genau das im Detail unter der Haube funktioniert kann ich grad nicht im Detail nachvollziehen, scheint aber für MOSFETs hier ab Zeile 340 interessant zu werden: https://github.com/pfalstad/circuitjs1/blob/master/src/com/lushprojects/circuitjs1/client/MosfetElm.java Ansonsten hatte ich für diese die 'typische' threshold-Spannung eingestellt (lt. Datenblatt 1,6V) und beta entsprechend der folgenden Seite wieder mit Werten vom Datenblatt berechnet: https://www.falstad.com/circuit/mosfet-beta.html Für den OPV wäre das hier der Quelltext: https://github.com/pfalstad/circuitjs1/blob/master/src/com/lushprojects/circuitjs1/client/OpAmpRealElm.java im Speziellen für das wohl aktuelle Modell vom LM324 sagt das von sich es käme "from LM324 spice model, ON SEMICONDUCTOR NEXT GEN MODEL 9/27/2018"
Ich kann Burmesisch sicher besser als Java. Falstad scheint ja hübsch animiert zu sein, aber das ist das letzte was ich bräuchte. Ich hab Spice anfangs noch mit Lochkarten bedient...
Ich wueerd mit einem Bipolar Transitor als Steuerglied arbeiten, und auch nicht mit OpAmps. Bei OpAmps ist uebrigens noch zu beachten, was beim Einschalten geschieht, dh bevor die Vcc erreicht ist. Allenfalls geht der Ausgang an das Maximum. Was allenfalls nicht gut waere.
H. H. schrieb: > ich bräuchte. Ich hab Spice anfangs noch mit Lochkarten bedient... Schätze ich werde es nur noch für Spielereien benutzen, bei denen mir Nichtidealitäten nicht in die Parade fahren. Du scheinst sehr erfahren mit Spice zu sein - wie würdest du denn empfehlen heute damit anzufangen? Ich hatte vor Jahren mal was mit LTspice gemacht, aber vllt. würde ich mir damit ja unwissend die nächste Grube graben.
LTspice ist schon in Ordnung. Und Stolperfallen gibts immer, auch bei realen Bauelementen.
Unabhängig davon, dass einige Bauteile für diese Anwenung/Auslegung absolut untauglich sind, hat die Schaltung noch schwerwiegendere Designfehler. Beispiel: Q8 dient zum Abschalten des Lasers? Was dann passiert: U1A sieht keinen Fotostrom mehr, ergo steuert der Regler Q7 voll auf. Wenn dann Q8 wieder aufsteuert, bekommt die Laserdiode den maximal möglichen Strom ab - und das solange, bis der Regler Zeit genug hatte zum Gegensteuern. Bis dahin ist die Laserdiode aber nur noch ein Stück Edelschrott. Aber frickle mal wie du denkst ...
Fritte schrieb: > Unabhängig davon, dass einige Bauteile für diese Anwenung/Auslegung > absolut untauglich sind, hat die Schaltung noch schwerwiegendere > Designfehler. Sehr gut möglich, ich stand sehr auf dem Schlauch und man irrt sich halt langsam Empor. Ich bin dankbar dafür, dass mir hier die Augen geöffnet werden! > Beispiel: Q8 dient zum Abschalten des Lasers? > > Was dann passiert: U1A sieht keinen Fotostrom mehr, ergo steuert der > Regler Q7 voll auf. Wenn dann Q8 wieder aufsteuert, bekommt die > Laserdiode den maximal möglichen Strom ab - und das solange, bis der > Regler Zeit genug hatte zum Gegensteuern. > > Bis dahin ist die Laserdiode aber nur noch ein Stück Edelschrott. Oh, guter Punkt, im Nachhinein logisch. > Aber frickle mal wie du denkst ... Naja, schon oder? Das hier ist natürlich kein Meisterwerk, funktioniert ja nicht mal und klar frickel ich lieber in bekannteren Gewässern und mit viel mehr Erfahrung, aber die muss ja irgendwoher kommen - und wenn mich das mal 3€ für Bauteile an Lehrgeld kostet, dann find' ich, ist das eine sehr nachhaltige Investition. Ich hab mir vorher soweit Gedanken gemacht, wie ich wusste, wie. Jetzt bin ich ein bisschen schlauer geworden und werd die selben Fehler hoffentlich nicht wiederholen. Ist ja nicht so, als versenkte ich hier Millionen an Steuergeldern oder hantierte leichtfertig mit Flusssäure rum.
Oliver P. schrieb: > Ist ja nicht so, als versenkte ich hier Millionen an Steuergeldern Die sind ja nicht weg, sondern nur in anderen Händen... > oder hantierte leichtfertig mit Flusssäure rum. Warst du kürzlich an der Oder? SCNR.
Was spricht gegen eine Transistorschaltung ? Einen Emitterwiderstand unter den Transistor zur Stromgegenkopplung, und dann dor auch noch etwas Strom von der minitordiode drauf geben. Ist halt nicht linear, dafuer ueberschaubar, auch im Einschaltfall.
Flachtroll schrieb: > Was spricht gegen eine Transistorschaltung ? Einen Emitterwiderstand > unter den Transistor zur Stromgegenkopplung Auf Systemebene ist nicht entscheidend, ob da OPA, BJT oder MOSFET werkeln. Will sagen, bevor das Konzept systematische Fehler beinhaltet, braucht sich der TO nicht großartig um LM324, LM358 oder PMV130ENEAR einen Kopf machen.
Kurze Frage: Warum sollte der Ausgang von U1a aus dem Vollausschlag gehen, wenn der positive Eingang an der positiven Versorgungsspannung des OP hängt? Für mich hat die Photodiode keine Funktion.
lm358 schrieb: > Kurze Frage: > Warum sollte der Ausgang von U1a aus dem Vollausschlag gehen, wenn der > positive Eingang an der positiven Versorgungsspannung des OP hängt? > Für mich hat die Photodiode keine Funktion. Bei einem Rail-To-Rail OpAmp könnte man eine an der positiven Versorgung hängende TIA Verstärkerschaltung sehen. https://en.wikipedia.org/wiki/Transimpedance_amplifier
Oliver P. schrieb: > Ich habe auf reichelt recht günstige Laserdioden gefunden und wollte > diese nun treiben. Es ist die ARIM ADL-65055TL geworden und ich wollte > die Ausgangsleistung gerne unter aber grob in der Nähe von 1mW halten. Schau mal hier wie der Einschaltstromstoß (der die LD tötet) vermieden wird: analog.com AN90 https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjZhc_MpM35AhXP16QKHdeWDgQQFnoECEAQAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.analog.com%2Fmedia%2Fen%2Ftechnical-documentation%2Fapplication-notes%2Fan90f.pdf&usg=AOvVaw2qf3SWc_gakXVKS73hE2Fi
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Flachtroll schrieb: > Was spricht gegen eine Transistorschaltung ? Einen Emitterwiderstand > unter den Transistor zur Stromgegenkopplung, und dann dor auch noch > etwas Strom von der minitordiode drauf geben. Ist halt nicht linear, > dafuer ueberschaubar, auch im Einschaltfall. Hm, das ist in der Tat überschaubar! Schau ich mir genauer an, nachdem ich mir den Link von Andrew mal genauer durchgelesen hab, vllt. erwähnen die ja sogar einen ähnlichen Ansatz. Wenn ich aber nicht grad' den nächsten Knoten im Kopf habe, seh' ich das Problem, dass mit steigendem Monitor-Diodenstrom auch der Basisstrom steigen würde und letztlich der Laser nur noch durch die Stromverstärkung und den Emitterwiderstand limitiert würde - aber wie gesagt, nur grob überlegt. Andrew T. schrieb: > Schau mal hier wie der Einschaltstromstoß (der die LD tötet) vermieden > wird: Das sieht vielversprechend aus, ich schau's mir mal an, danke!
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