Signalübertragung mit übelst langsamen Phototransistor bis 10kHz

[Christof R. (prediger)]

Hi,
Forengemeinde,
will mir ein Lesekopf für für dir Info an meinem Stromzähler basteln. 
Hab ja in meinem Fundus ja eine menge Bauteile, nur keinen 
Phototransistor. Naja hätte ich z.B. bei Reichelt bestellen müssen. Hmm 
viel Versandkosten für ein Bauteil. Hab dann auf "volles Risiko" für 
70cent mir 10 Paare von von den IR Sende/Empfänger 301A in China 
bestellt. Jo der Phototransistor hat zwar eine heftige Verstärkung, so 
dass man an ihm direkt eine LED betrieben kann, ist aber super grottig 
langsam. Oh je wie damit 9600 BAUD übertragen. Aber es ist gelungen, die 
Schaltung läuft sogar noch mit 10kHz, d.h. es währen sogar 19,2kBAUD 
möglich.

[Gerald K. (geku)]

Was ist die Frage?

[Christof R. (prediger)]

Sorry,
keine Frage sondern die Lösung.
Der Trick der die Pulsbreite stabilisiert liegt in der Tat in der grünen 
LED. Der Phototransistor liefert in Verbindung mit dem 
Eingangswiderstand etwas Sägezahnähnliches, der sein Tastverhältnis mit 
dem Abstand zur Sendediode verändert. Die grüne LED stabilisiert das 
Tastverhältnis extrem.

[Helge (Gast)]

latcht der Schmitt-Trigger bis zur nächsten Flanke?

[Axel R. (axlr)]

Probier doch mal, das Signal am Emitter auszukoppeln.

[Mark S. (voltwide)]

Könnte es sein, dass nicht der "übelst langsame" Fototransistor sondern 
die nachfolgende Schaltung das eigentliche Problem darstellt?

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Lass nur nie die Sonne auf den Fototransistor scheinen, sonst ist die
LED kaputt :)

Wie sieht denn das Ergebnis aus, wenn du die LED weglässt? Wird das
wirklich arg viel schlechter?

[miros (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Lass nur nie die Sonne auf den Fototransistor scheinen, sonst ist die
> LED kaputt :)

Keine Sorge, der Fototransistor schafft die LED nicht zu knacken.
Nach Datenblatt macht der nur niedrige einstellige mA...

Mein Vorschlag wäre, das Hühnerfutter bis auf einen Pull-up am 
Fototransistor zu entsorgen und lieber sowas wie SN74LVC1G17 
einzusetzen. Wenn es blinken soll noch eine LED mit Vorwiderstand auf 
der Ausgangsseite und fertig.

[Christof R. (prediger)]

Helge schrieb:
> latcht der Schmitt-Trigger bis zur nächsten Flanke?

Ja genau, der Eingangstransistor wird mit einem sehr geringen Strom 
angesteuert, wenn er mal geöffnet wurde, so dass er sehr schnell 
geschlossen werden kann, wenn die Spannung am Eingang beginnt an zu 
steigen.

[Christof R. (prediger)]

Yalu X. schrieb:
> Lass nur nie die Sonne auf den Fototransistor scheinen, sonst ist die
> LED kaputt :)
>
> Wie sieht denn das Ergebnis aus, wenn du die LED weglässt? Wird das
> wirklich arg viel schlechter?

Ja, das Tastverhältnis ändert sich dann nicht unerheblich in 
Abhängigkeit von der Infrarotintensität. Im Zählerschrank scheint auch 
selten die Sonne. ;-)

[Christof R. (prediger)]

miros schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> Lass nur nie die Sonne auf den Fototransistor scheinen, sonst ist die
>> LED kaputt :)
>
> Keine Sorge, der Fototransistor schafft die LED nicht zu knacken.
> Nach Datenblatt macht der nur niedrige einstellige mA...
>
> Mein Vorschlag wäre, das Hühnerfutter bis auf einen Pull-up am
> Fototransistor zu entsorgen und lieber sowas wie SN74LVC1G17
> einzusetzen. Wenn es blinken soll noch eine LED mit Vorwiderstand auf
> der Ausgangsseite und fertig.

Oh du hast ein Datenblatt zu dem 301A gefunden. Hast du den Link ?

Klar geht das auch anders zu machen, mit besseren Transistor und 
fertigem Schmitttiger, habe ich aber nicht in der Bastelkiste gehabt.

[miros (Gast)]

https://optoelectronics.liteon.com/upload/download/DS-50-93-0013/LTR-301.pdf

Christof R. schrieb:
> Klar geht das auch anders zu machen, mit besseren Transistor und
> fertigem Schmitttiger, habe ich aber nicht in der Bastelkiste gehabt.

Verstehe schon, aber warum machst Du es dann nicht so, wie andere einen 
Schmitt-Trigger bauen?
z.B.: https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/schmitt.html

[Christof R. (prediger)]

Axel R. schrieb:
> Probier doch mal, das Signal am Emitter auszukoppeln.

Da die Basis der Phototransistoren potentialfrei ist, wird das keine 
Auswirkung auf die Geschwindigkeit haben, mit der der Phototransistor 
wieder sperrt. Nicht ganz uninteressant fand ich aber den Vorschlag, den 
Transistor zu verpolen. Grundsätzlich funktioniert ein Transistor ja 
auch wenn man Emitter und Collektor vertauscht, nur die Verstärkung wird 
miserabel. Ob er aber dadurch auch schneller wieder Sperrt, hmm, die 
Zahl der Ladungsträger die durch das Licht frei werden ändert sich ja 
dadurch nicht.

[Christof R. (prediger)]

miros schrieb:
> https://optoelectronics.liteon.com/upload/download/DS-50-93-0013/LTR-301.pdf
>
> Christof R. schrieb:
>> Klar geht das auch anders zu machen, mit besseren Transistor und
>> fertigem Schmitttiger, habe ich aber nicht in der Bastelkiste gehabt.
>
> Verstehe schon, aber warum machst Du es dann nicht so, wie andere einen
> Schmitt-Trigger bauen?
> z.B.: https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/schmitt.html

Das ist nicht der Phototransistor, den ich verwende. Meiner ist in einem 
Standart 5mm LED Gehäuse nur schwarz.

Weil der Schmitttiger so wie er ist super funktioniert. Er macht genau 
das was ich will, und auf den Kopf habe ich ihn gestellt damit ich TTL 
kompatibel bleibe.

Ich habe ja auch nicht das Problem, dass die Schaltung nicht 
funktioniert. War nur etwas stolz drauf, dass ich das mit dem Sack 
langsamen Phototransistor hin bekommen habe.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Christof R. schrieb:
> Ich habe ja auch nicht das Problem, dass die Schaltung nicht
> funktioniert. War nur etwas stolz drauf, dass ich das mit dem Sack
> langsamen Phototransistor hin bekommen habe.

Die gute Idee in deiner Schaltung ist nicht die grüne LED, sondern die
AC-Ankopplung des Schmitt-Triggers. Diese allein sollte schon dafür
sorgen, dass das das Ausgangssignal mit ausreichend geringer Verzögerung
dem Lichtsignal am Fototransistor folgt, sofern die Schaltung richtig
dimensioniert ist.

Lässt man die (IMHO unnötige) LED weg, ist der Kollektorwiderstand von
10 kΩ am Fototransistor wahrscheinlich zu groß, da der Fototransistor
damit schon bei geringem Umgebungslichteinfall fast in Sättigung gerät
und deswegen am Kollektor kein gutes Signal mehr liefern kann. Ich würde
deswegen den Kollektorwiderstand auf etwa 1 kΩ reduzieren. Evtl. muss
dann auch der Spannungsteiler aus 430 kΩ und 1,2 MΩ angepasst werden.

[Axel R. (axlr)]

Ich denke auch, dass der RC mit seinen 10K viel zu groß ist. da bist lt. 
Dtenblatt bei 120µs. Wenn im Datenblatt 1KOhm angegeben sind und er 
damit 15µs "schafft", so sind das ca.65Khz. Passt doch easy für 10kHz, 
oder sehe ich da was falsch? der 100pF differenziert das Signal ja auch 
noch. Die grüne LED lässt halt ordentlich Strom fliessen. Wenns 
funktioniert. Life-Hacks sind ja gerade im Trend.

miros schrieb:
> Verstehe schon, aber warum machst Du es dann nicht so, wie andere einen
> Schmitt-Trigger bauen?
> z.B.: https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/schmitt.html

Dem würde ich mich anschliessen. Gerade der Basisspannungsteiler und der 
kleine Kondensator am T2 verbessern die Arbeitsweise des Triggers 
ernorm.
Aber nochmal: wenns so geht --> lass es halt so.

[Helge (Gast)]

LED an der Stelle ist charming, der Fototransistor gerät dadurch nie in 
Sättigung. Das leert die Basis recht schnell, wenn Licht aus ist. Es ist 
nicht mal wichtig, ob die rot oder grün ist. Hauptsache am 
Fototransistor  fällt immer > ca. 1V ab.

Guter Hack.

[Falk B. (falk)]

Helge schrieb:
> Guter Hack.

Nö. Das kriegt man deutlich einfacher und SINNVOLLER mit einer passenden 
Arbeitspunkteinstellung hin.

Beitrag "Re: Logarex eHZ liefert keine zuverlässigen Daten mit IR-Lesekopf"
Beitrag "Re: Logarex eHZ liefert keine zuverlässigen Daten mit IR-Lesekopf"

[Ingo Less (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Lässt man die (IMHO unnötige) LED weg,
Das war damals eine Möglichkeit, die Flankensteilheit von Transistoren 
bei geringer Last zu erhöhen. Nennt sich "gespaltene Kollektorlast".

[Christof R. (prediger)]

Hey,
Wenn ihr die Brocken zu Hause habt, ein Oszi und ein Funktionsgenerator 
steckt euch gerne mal die Schaltung zusammen. Wenn ihr es mit weniger 
Bauteilen genauso stabil hin bekommt, bin ich sehr interessiert. Wie 
schon erwähnt, das Datenblatt zum LTR-301 entspricht nicht meinen 301A. 
Der Spannungsteiler 430k/1,2M ist ja über den Kondensator entkoppelt. Da 
ist es Wurst ob 10k oder 100 Ohm an dem Phototransistor. Die 
Transistoren sind BC 557 C.

[Christof R. (prediger)]

Helge schrieb:
> LED an der Stelle ist charming, der Fototransistor gerät dadurch nie in
> Sättigung. Das leert die Basis recht schnell, wenn Licht aus ist. Es ist
> nicht mal wichtig, ob die rot oder grün ist. Hauptsache am
> Fototransistor  fällt immer > ca. 1V ab.
>
> Guter Hack.

Du hast es auf den Punkt gebracht. Die LED stabilisiert das 
Tastverhältnis erheblich.

[Christof R. (prediger)]

Hi,
habe jetzt alles mal zusammen gelötet, und es vor die Info meines 
Zählers gehängt. Alle Werte eines Telegramms sind, soweit ich sie 
nachvollziehen kann plausibel. Mach die Tage noch ein paar Bilder.

[Christof R. (prediger)]

Ich habe jetzt ein kleines Video gemacht. Vergebt mir, stellen weiße 
quatsche ich ganz schön Bullschnitt, aber das passiert, wenn man sowas 
aus der Hüfte macht.
https://youtu.be/M7Y24KoUQtE

[Hp M. (nachtmix)]

Christof R. schrieb:
> Das ist nicht der Phototransistor, den ich verwende. Meiner ist in einem
> Standart 5mm LED Gehäuse nur schwarz.

Das schwarz eingefärbte Gehäuse dient dazu ihn für sichtbares Licht 
blind zu machen!
Daher die miese Empfindlichkeit und die hochohmigen Widerstände, die 
zusammen mit grossen Kollektor-Basis-Kapazität zu den langsamen 
Zeitkonstanten führen.
Nimm eine IR-LED, da ist der "schwarze" Kunststoff lichtdurchlässig, 
oder eine klare Photodiode für sichtbares Licht.

Imm Übrigen sind Fototransistoren von Haus aus lahm. 9600Bd würde ich 
damit nicht machen wollen.
Besser eine Fotodiode nehmen und die Verstärkung dahinter machen (z.B. 
mit einem TIA).

[Falk B. (falk)]

Hp M. schrieb:
>> Das ist nicht der Phototransistor, den ich verwende. Meiner ist in einem
>> Standart 5mm LED Gehäuse nur schwarz.
>
> Das schwarz eingefärbte Gehäuse dient dazu ihn für sichtbares Licht
> blind zu machen!

Nennt sich IR Filter.

> Imm Übrigen sind Fototransistoren von Haus aus lahm. 9600Bd würde ich
> damit nicht machen wollen.

Alles eine Frage der Lichtleistung!

[Abdul K. (ehydra)]

Der Kunststoff-Filter schluckt nicht sonderlich viel weg! Die sind 
ziemlich gut angepaßt.