Hallo, Ich möchte mit einer Fotodiode den Lichtbogen einer Schweiß-Anlage detektieren, bin ich aber unsicher bezüglich Leistungsdichte, die so eine Diode haben sollte. So ein Lichtbogen hat bis zu 1kW/cm^2 Leistungsdichte und die Sensoren die ich so finde sind normalerweise bei 2mW/cm^2. Nun hat der Sensor natürlich eine gewisse Entfernung, trotzdem könnte da immer noch durchaus mehr Leistung ankommen. Nun frage ich mich, wie das bei einem Schweiß Helm so gehandhabt wird, ist die Diode z.B mit einem UV-Filter geschützt oder nutzt man da eine andere Technologie?
Bert S. schrieb: > So ein Lichtbogen hat bis zu 1kW/cm^2 Leistungsdichte Du machst den Sensor ja nicht so in den Lichtbogen, dass der Lichtbogen durch den Sensor durchgeht. Das abgestrahlte Licht hat wesentlich weniger Energie. Da kann man sogar reinschauen, ohne dass gleich das Auge verschmort. > die Sensoren die ich so finde sind normalerweise bei 2mW/cm^2. Welche hättest du denn da so gefunden? Wenn ich die Osram SFH 2704 nehme - https://www.mouser.de/new/ams-osram/osram-sfh-2704-photodiode/ dann ist dort spezifiziert, dass ein gewisser "Fotostrom von ≥0,35 µA (0,51 µA typisch) bei Ee = 0,1 mW/cm² und λ = 535 nm" fließt. Im Datenblatt ist der maximale Lichtstrom aber nirgends begrenzt.
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Ich kenne das bei Schweißhelmen mit Dünnschichtsolarzellen, die dienen gleichzeitig der Stromversorgung.
Lothar M. schrieb: > Welche hättest du denn da so gefunden? Danke, ich dachte an sowas hier: https://www.mouser.de/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/VEMD5010X01?qs=ZSTLft15nNC1ioIS7FlgAA%3D%3D
Keine Begrenzung der maximalen Helligkeit im Datenblatt. So ein Lichtbogen erzeugt ganz nette Störungen, vielleicht reicht es ja schon aus, wenn du diese Störungen detektierst. Frei nach dem Motto: kein Lichtbogen --> keine Störung. Oder andersrum: wenn du da mit einer hochohmigen Photodoidenschaltung deherkommst, kann die vom Lichtbogen ganz hübsch gestört werden.
Lothar M. schrieb: > Keine Begrenzung der maximalen Helligkeit im Datenblatt. Aber maximale Verlustleistung ist angegeben. Also Sperrspannung * Photostrom <= 215mW
Arno R. schrieb: > Aber maximale Verlustleistung ist angegeben. Relaiiviert sich allerdings dadurch, dass diese Leistung allein mit "üblicher" Lichteinstrahlung eines Lichtbogens oder der Sonne nicht erreicht werden wird. Da müsste dann schon ein Laser her. > Also Sperrspannung * Photostrom <= 215mW Wenn man die Diode mit (Quasi-)Kurzschluss betreibt, dann ist die Spannug 0V. Wenn man sie ohne Last betreibt, dann hat man eine (per Definition kurzschlussfeste) Solarzelle. Überlasten kann man sie eigentlich nur, wenn die Schaltung einen Biasstrom in die Diode einprägt.
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> Da kann man sogar reinschauen, ohne dass gleich das Auge verschmort.
Gute Idee, Sandmann für Männer.
Ben B. schrieb: >> Da kann man sogar reinschauen, ohne dass gleich das Auge > verschmort. > > Gute Idee, Sandmann für Männer. Wenn man nur für ein Sekündchen in einen Schweißlichtbogen reinschaut, dann passiert noch nix. Schaut man länger als 10 Sekunden in einen Lichtbogen, dann ist mit einer mehr oder weniger schmerzhaften Bindehautentzündung zu rechnen! Das Gleiche gilt übrigens auch für UV-Gesichtsbräuner. Davon kann ich nicht nur ein Lied singen, sondern es existieren sogar Fotos von meiner eigenen schweren Bindehautentzündung in den 90ern. Sobald man nur versucht die Augen zu öffnen, dann fließen sofort die Tränen wie ein Wasserfall raus, begleitet von einem starken Brennen! Drei Tage Krankenschein!
Bert S. schrieb: > Nun frage ich mich, wie das bei einem Schweiß Helm so gehandhabt wird, > ist die Diode z.B mit einem UV-Filter geschützt oder nutzt man da eine > andere Technologie? So lange der Helm um die Photodiode überlebt, überlebt auch die Photodiode, und UV ist ja gerade das was ein Lichtbogen besonders auszeichnet. Man braucht also keinen extra Schutz.
Marcel V. schrieb: > Sobald man nur versucht die Augen zu öffnen, dann fließen sofort die > Tränen wie ein Wasserfall raus, begleitet von einem starken Brennen! > Drei Tage Krankenschein Heul nicht rum ;-)
Hier sitzen die vier Fotodioden in den Ecken neben den beiden Solarmodulen und blicken durch den klaren Kunststoffschutz direkt ins Licht/Lichtbogen.
Nur mal der Vollständigkeit halber: Die heutigen Schweißhelme dunkeln nur ab. Das Filtern funktioniert ohne dass die abdunkeln.
Arno R. schrieb: >> Keine Begrenzung der maximalen Helligkeit im Datenblatt. > > Aber maximale Verlustleistung ist angegeben. > Also Sperrspannung * Photostrom <= 215mW Na dann mal los, ich bin gespannt wann du die erreichst. Außerdem betreibt man Photodioden meist im Kurzschluß.
Michael B. schrieb: > So lange der Helm um die Photodiode überlebt, überlebt auch die > Photodiode, und UV ist ja gerade das was ein Lichtbogen besonders > auszeichnet. Ein UV-Filter macht möglicherweise trotzdem Sinn, weil UV auf Dauer Plastik zerbröseln lässt.
Falk B. schrieb: > Na dann mal los, ich bin gespannt wann du die erreichst. Bei etwa 1W/cm² und 5V Sperrspannung, siehe Anhang. Falk B. schrieb: > Außerdem betreibt man Photodioden meist im Kurzschluß. Nur wenn man viel Zeit hat. Alles was schnell sein soll, benutzt Sperrspannung. Schau mal SP203 mit tr/tf~5ns bei 20V.
Man kann die Strahlung auf die Diode durch eine einfache Lochblende nochmal verringern bzw. anpasssen. Weitere Parameter sind Lochdurchmesser und Abstand.
Arno R. schrieb: >> Na dann mal los, ich bin gespannt wann du die erreichst. > > Bei etwa 1W/cm² und 5V Sperrspannung, siehe Anhang. Das sind 10kW/m^2, 10fache Sonneneinstrahlung wie im Sommer Da braucht man eine STARKE Lampe oder einen Laser. >> Außerdem betreibt man Photodioden meist im Kurzschluß. > > Nur wenn man viel Zeit hat. Alles was schnell sein soll, benutzt > Sperrspannung. Schau mal SP203 mit tr/tf~5ns bei 20V. Mag sein, aber ob der OP das braucht?
Wenn Ihr die Schaltung zu hochohmig macht, wird wohl in der Nähe des Schweißpunkts ein kleines EMV-Problem sein? Eine punktförmige optische Erfassung des Lichtbogens sehe ich außerdem etwas kritisch, da auch Schmutz und Schweißperlen im Spiel sind. Das geht bestimmt anders besser?
Falk B. schrieb: > Da braucht man eine STARKE Lampe Ein Lichtbogen IST eine STARKE Lampe: Bert S. schrieb: > So ein Lichtbogen hat bis zu 1kW/cm^2 Leistungsdichte
Arno R. schrieb: >> Da braucht man eine STARKE Lampe > > Ein Lichtbogen IST eine STARKE Lampe: Stimmt. > Bert S. schrieb: >> So ein Lichtbogen hat bis zu 1kW/cm^2 Leistungsdichte Bei welchem Abstand? Wie nah will der OP ran? Was soll das überhaut werden? Fragen über Fragen.
Lichtleiter können zwar den Abstand vergrößern, sind aber demselben Schmutz ausgesetzt beim Schweißen. Eine optische Überwachung und Schmutz sind immer die zweitbeste Lösung!
Arno R. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Da braucht man eine STARKE Lampe > Ein Lichtbogen IST eine STARKE Lampe > > Bert S. schrieb: >> So ein Lichtbogen hat bis zu 1kW/cm^2 Leistungsdichte Ja klar: im Lichtbogen ist die Leistungsdichte so hoch. Die vom Lichtbogen abgestrahlte Lichtleistung ist aber viel niedriger und vor allem wegen der UV-Strahlung so gefährlich. Ansonsten blendest/verblitzt du dir beim Blick in den Lichtbogen das Auge nicht mehr, als wenn du in die helle Sommersonne guckst. Denn auch die Sonne IST eine STARKE Lampe. Oder andersrum: wenn ich mit der selben Schweißhelm-Einstellung, mit der ich grade noch den Schweißvorgang beobachtet und kontrolliert habe, anschließend in die Sonne schaue, dann kann ich diese Sonne noch mit ähnlicher Helligkeit durch die abgedunkelte Helmscheibe beobachten. Weder ist die Sonne unsichtbar, noch blendet sie mich. Das deutet mir an, dann die beiden Helligkeiten von Sonne und Lichtbogen ähnlich sind. Dort gibt es ein paar Werte für die Helligkeit mehrerer Lichtquellen: - https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Größenordnungen_der_Lichtstärke Der "Lichtbogen" und die "Bogenlampe" spielen da eher nur im Mittelfeld bei der Helligkeit.
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Danke für die vielen Antworten und Diskussionen. Ich habe mal wie im Anhang das ganze simuliert (Fotodiode in Conduction Mode = Stromquelle), irgendwie will mir aber der TLV1701 nicht, obwohl der für 2.2V ausgelegt ist. Jemand eine Idee, warum der keinen sauberen Ausgang hergibt? (OUTPUT: blau = Ausgang Comparator, grün = IN+)
Lu schrieb: > Lichtleiter können zwar den Abstand vergrößern, sind aber demselben > Schmutz ausgesetzt beim Schweißen. Eine optische Überwachung und Schmutz > sind immer die zweitbeste Lösung! Deswegen sei Dir wie früher das Schutzschild mit dem dunklen Glas empfohlen, während Millionen Schweisser sich weiterhin mit den Automatikhelmen mit optischen Sensoren abmühen....
Bert S. schrieb: > Ich habe mal wie im Anhang das ganze simuliert (Fotodiode in Conduction > Mode = Stromquelle), irgendwie will mir aber der TLV1701 nicht, obwohl > der für 2.2V ausgelegt ist. Jemand eine Idee, warum der keinen sauberen Da das kein Output-Rail2Rail ist, weil der nur bis rund 0,5V an die Betriebsspannungen ohne Last ran kommt, wäre nur ein Ausgangshub von vielleicht 1V nutzbar. > Ausgang hergibt? Die Rückkopplung gehört an IN-, nicht IN+.
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Jens G. schrieb: > Die Rückkopplung gehört an IN-, nicht IN+. Das ist ja nur für die Hysterese und bei einem nicht invertierenden Komparator macht man das doch so? Jens G. schrieb: > Da das kein Output-Rail2Rail ist, weil der nur bis rund 0,5V an die > Betriebsspannungen ohne Last ran kommt, wäre nur ein Ausgangshub von > vielleicht 1V nutzbar. Das ding kommt in der Simulation auch mit 9V nicht über 0.3V, keine Ahnung wieso.
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Arno R. schrieb: > Ein Lichtbogen IST eine STARKE Lampe: Genau. Deshalb gabs früher ja auch Bogenlampen.
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