Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schneller optischer Reflexsensor


von Michael (synchronmotor)


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Werte Forumsgemeinschaft,

es würde mich freuen,wenn mir jemand einen schnellen optischen 
Reflexsensor nennen könnte. Leider habe ich nur Erfahrung mit 
vergleichsweise langsamen Teilen, wie dem CNY70.
Wir haben im Moment ein Problem, wo wir optisch abtasten müssen, wobei 
die max. Frequenz bei 80kHz liegt. Denke es muss ein System mit 
Fotodiode sein. Die nachfolgende Signalaufbereitung sollten wir 
hinbekommen.
Würde gerne auf euer know how zurückgreifen.
Wenn jemand solch eine Auswahl schon einmal gemacht hat und bereit ist 
sie kund zu tun würde ich mich sehr freuen.

Ich bedanke mich herzlich und viele Grüsse Michael.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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von Arno R. (arnor)


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Michael schrieb:
> vergleichsweise langsamen Teilen, wie dem CNY70.
> ...
> wo wir optisch abtasten müssen, wobei
> die max. Frequenz bei 80kHz liegt.

Man kann den Phototransistor des CNY70 in einer Kaskode betreiben und 
gewinnt dadurch etwa Faktor 10 an Geschwindigkeit. Habt ihr das gemacht?

von Stephan S. (uxdx)


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Was spricht dagegen, eine IR-LED und eine IR-Photodiode nebeneinader 
aufs PCB zu setzen und eine kleine Trennwand dazwischen? Platz? Für 
Serienfertigung zu umständlich?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst%C3%A4rker

: Bearbeitet durch User
von Arno R. (arnor)


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Arno R. schrieb:
> Man kann den Phototransistor des CNY70 in einer Kaskode betreiben und
> gewinnt dadurch etwa Faktor 10 an Geschwindigkeit.

Das sieht dann so wie im Anhang aus. Frequenz dort 50kHz. Mit höheren 
Spannungen und mehr Strom durch den OK wird die Sache schneller, 80kHz 
sollten kein Problem sein.

von Dieter S. (ds1)


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Nachdem ich damit erst vor Kurzem für eine andere Anwendung 
experimentiert habe: Ein Hichi IR Lesekopf (die Variante direkt für den 
UART Anschluss, basierend auf einem 74HC140), Tx bekommt ein 
Rechtecksignal aus einem Signalgenerator, Rx geht an ein Oszilloskop, 
Reflexion an einem Spiegel in ein paar Zentimeter Abstand.

Das funktioniert bis knapp über 100 kHz relativ problemlos und sollte 
wohl auch funktionierenden wenn die IR LED dauerhaft sendet und dafür 
der Lichtstrahl unterbrochen wird (Annahme: Verhältnis Licht-Dunkel ist 
symetrisch wie die Ansteuerung mit dem Rechtecksignal).

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


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Michael schrieb:
> Wir haben im Moment ein Problem, wo wir optisch abtasten müssen, wobei
> die max. Frequenz bei 80kHz liegt. Denke es muss ein System mit
> Fotodiode sein.

Das Problem bei Reflexkopplern ist, daß sie prinzipiell einen schlechten 
(geringen) CTR haben. Schon mit Fototransistor. Mit einer Fotodiode wird 
das dann noch schlechter.

Da 80kHz noch nicht allzu viel sind, würde ich auch eher versuchen, das 
Problem durch geeignete Beschaltung des Empfängers zu lösen.

Und natürlich die optische Strecke optimieren. Hoher Kontrast des 
abzutastenden Objekts. Möglichst kein Fremdlicht. Aus Interesse:
was willst du denn abtasten, daß du auf 80kHz kommst?

von Michael (synchronmotor)


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Besten Dank für die Links, Tips und Informationen.

Axel S. schrieb:
> Das Problem bei Reflexkopplern ist, daß sie prinzipiell einen schlechten
> (geringen) CTR haben. Schon mit Fototransistor. Mit einer Fotodiode wird
> das dann noch schlechter.
>
Das ist richtig, sollte bei mir aber kein Problem sein.
> Da 80kHz noch nicht allzu viel sind, würde ich auch eher versuchen, das
> Problem durch geeignete Beschaltung des Empfängers zu lösen.
>
Ja das habe ich vor, deshalb auch der Ansatz als Empfänger eine 
Photodiode zu verwenden. Was schnelleres als den Photostrom gibt es 
nicht. Die Empfängerschaltung muss dann halt das Beste daraus machen.
> Und natürlich die optische Strecke optimieren. Hoher Kontrast des
> abzutastenden Objekts. Möglichst kein Fremdlicht. Aus Interesse:
> was willst du denn abtasten, daß du auf 80kHz kommst?
Absolut habe ich gar keine 80kHz, wohl aber Einzelimpulse mit min 15us 
und die Messgröße steckt in dieser Impulslänge.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Michael schrieb:
> Absolut habe ich gar keine 80kHz, wohl aber Einzelimpulse mit min 15us
> und die Messgröße steckt in dieser Impulslänge.

Bitte verrate keinesfalls irgendwelche Details.

von Henrik V. (henrik_v)


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Wie wäre es mit einem SFP Modul für 5€. Das schafft locker 1 GHz.

von Michael (synchronmotor)


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> Michael schrieb:
>> Absolut habe ich gar keine 80kHz, wohl aber Einzelimpulse mit min 15us
>> und die Messgröße steckt in dieser Impulslänge.
>
> Bitte verrate keinesfalls irgendwelche Details.

Wozu unnötiger Prosatext:
Wenn ich nach 80kHz frage ist das doch eindeutig.
Wenn es dann ein Signal mit 15us Impuls und 15 us Pause ist, dann sind 
das 33,3kHz. Da ich möglichst steile Flanken und nicht nur einen Sinus 
als Signal möchte habe ich jetzt einmal 80kHz als Marke gesetzt.
Wenn die Impulspause länger, und damit die Frequenz niedriger ist, sind 
die Anforderungen an das System nicht kleiner. Ich muss nur mehr 
schreiben.

Oder hilft es wenn ich schreibe:
Es soll eine reflektierende Marke an einem rotierenden Zylinder erkannt 
werden. Marke verweilt ca. alle 2ms für 15us vor dem Sensor.
Mit diesen Angaben muss ja zwangsläufig ein never ending tread 
entstehen: warum machst du die Marke nicht breiter, warum nimmst du 
nicht mehrere, warum machst du das nicht mit einem Laser und einem ....

Ich habe doch einfach nur nach einer schnellen Reflexlichtschranke 
gefragt und dafür sehr gut Antworten erhalten auf denen ich gerne 
aufbauen werde.

Dafür herzlichen Dank.

von Michael (synchronmotor)


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Henrik V. schrieb:
> Wie wäre es mit einem SFP Modul für 5€. Das schafft locker 1 GHz.

Danke, kenne das jetzt überhaupt nicht. 1GHz ist natürlich eine Ansage.
Wie würde das gehe? Das SFP Modul ist der Empfänger, ich setze noch eine 
Lichtquelle mit passender Wellenlänge und baue damit das System?
Das Modul erwartet doch eine sauber kontaktierte Glasfaser oder?
Muss ich mir auf jedenfall anschauen. Besten Dank

von Henrik V. (henrik_v)


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Das SFP Modul ist Sender und Empfänger , will 3.3V und zwei Faserkoppler 
(LC), und hat digitalen Ein- und Ausgang auf LVDS Level. 1m Doppelfaser 
mit je zwei LC Steckern liegt auch um ~6€ (schau mal bei fs.com).

Sendet auf der einen Faser( die günstigsten idR bei 850nm) und Empfängt 
auf der anderen. Der Empfänger geht über einen Log-Amp und man kann den 
Level per I2C oder wars SPI? auslesen.

Teurere Module senden mit mehr Leistung und haben empfindlichere 
Empfänger.

Für eine Reflexlichtschranke mit kleinem Abstand (<=5mm?) braucht es 
evtl keine Faseroptik (Kollimatoren, mit Pigtail gibt es günstig beim 
ali), da könnten die polierten Fasersteckerenden bei je 45° schon 
funktionieren. IR Licht wird jedoch sehr gut auch auf scheinbar dunklen 
Oberflächen reflektiert. (Schwarz eloxiertes Alu ist da schon ein guter 
Relfektor)

Für mehr € gibt es die auch noch deulich schneller..

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