ich möchte eine Schaltung bauen, die messen kann, ob eine externe LED rot, grün oder blau leuchtet. Je nachdem welche Farbe gemessen wird, soll am Ausgang meiner Schaltung ein anderer Pin high sein.
In welchem Spektrum die LED genau leuchtet ist unbekannt.
Ich hätte dann jede Fotodiode mit einem hochohmigen Poti (zum Einstellen der Schaltschwelle) in Reihe geschaltet und den Mittelabgriff auf einen Transistor geführt. Ich Grunde so wie hier:
https://elektro.turanis.de/html/prj199/index.html
Meine Fragen sind nun:
Wird das funktionieren oder habe ich einen Denkfehler?
Falls das so Sinn macht, kann jemand einen besseren/günstigeren Sensor empfehlen? Ich will insg. 100 LEDs gleichzeitig messen können, da würde der gewählte Sensor schon ins Geld gehen...
Ich will insg. 100 LEDs gleichzeitig messen können, da würde
der gewählte Sensor schon ins Geld gehen...
Wenn du für jede LED einen eigenen Sensor benötigst, wären das bei dem von dir verlinkten S9702 ohne den erforderlichen Verstärker/Multiplexer bereits 455€. Wäre es da nicht sinnvoller auf ein kommerzielles Sensor-Array mit integrierter Signalaufbereitung und eine darauf aufsetzende Softwarelösung zu setzen (z.B. https://www.reichelt.de/entwicklerboards-esp32-kamera-2mp-25--debo-cam-esp32-p266036.html)?
Das ist eine interessante Idee. Ich möchte die zu messenden LEDs mit Lichtleitern abgreifen. Aber das wäre ja kein Problem, ich könnte dann ja die Lichtleiter-Ausgänge in einem Array vor der Kamera anordnen.
Aber ich hatte mich etwas falsch ausgedrückt. Genau genommen sollen normalerweise nicht 100 LEDs von einer Schaltung gemessen werden, sondern ich brauche mehrere Schaltungen, die dann mal 5 oder mal 10 LEDs messen sollen.
Es geht dabei um die qualitätskontrolle ganz unterschiedlicher Platinen. Das ganze soll eine günstige Alternative zum Feasa LED-Analyzer werden. Der liefert viel mehr, als wir normalerweise brauchen. Darum war die Idee, eine ganz simple, analoge Schaltung zu entwerfen, die ganz ohne Firmware auskommt.
Es geht dabei um die qualitätskontrolle ganz unterschiedlicher Platinen.
Das ganze soll eine günstige Alternative zum Feasa LED-Analyzer werden.
Der liefert viel mehr, als wir normalerweise brauchen.
"wir", "unterschiedliche Platinen" und Qualitätskontrolle, also gewerblich?
Ungefähr, ein Transistor schaltet eher ungenau, ein Komparator wäre genauer, die Photodioden über einen Transimpedanzverstärker auszuwerten statt Vorwiderstand wäre noch genauer.
Wenn die Farben der LED aber nicht ganz passen, kann es sein, dass bei blau z.B. blau und grün aktiv sind, während bei grün nur grün erkannt wird.
Mein Tip: Raspberry Pi (z.B. Zero W) mit Raspberry Pi Cam. Für die Pi Cam 1.3 und 2 findet man sogar grob die Spektralantworten des Bayer-Sensors. Weißbalance ausschalten nicht vergessen.
Ja, den habe ich hier. Mit seinen Nicklichkeiten. Siehe
Beitrag "AS7343 irgendwer?".
Naja, die Probleme werden mit noch einfacheren Sensoren nicht weniger. Für eine genaue Farbmessung wirst du eine Devicekalibrierung und einen sauberen optischen Stack benötigen.
Also wirklich "messen" kann man Farben nur mit einem Spektralfotometer.
Alles was mit Filtern arbeitet, ist ein "Colorimeter". Wenn es mehr als 5...6 Kanäle sind, reicht es um z.B. einen Bildschirm auf halbwegs (!) auf Farbtreue zu "kalibrieren", alles andere läuft dann wohl eher unter dem Label "Rot, Grün und Blau erkennen und zuordnen" ... :-)
Also wirklich "messen" kann man Farben nur mit einem Spektralfotometer.
Alles was mit Filtern arbeitet, ist ein "Colorimeter". Wenn es mehr als
5...6 Kanäle sind, reicht es um z.B. einen Bildschirm auf halbwegs (!)
auf Farbtreue zu "kalibrieren", alles andere läuft dann wohl eher unter
dem Label "Rot, Grün und Blau erkennen und zuordnen" ... :-)
Das menschliche Auge hat auch nur "Filter" und das ist bei einer Farbmessung die Referenz. Natürlich benötigt man für eine gute Messunge genaue filter.
Ist sichergestellt, daß die LED nur in einer dieser 3 Farben leuchten wird?
Je nachdem welche Farbe gemessen wird,
soll am Ausgang meiner Schaltung ein anderer Pin high sein.
Wenn nur eine der drei Farben möglich ist, dann kann das klappen, falls die LED-Farben und die Photo-Dioden-Farben ähnlich genug sind.
In welchem Spektrum die LED genau leuchtet ist unbekannt.
Dann kanns Dir bei Deiner einfachen Variante passieren, daß ein zu gelbes oder blaues grün, beide Pins Hi werden läßt.
Um das auszuschließen könntest Du mit drei Komparatoren jeweils die Signale von 2 Photodioden paarweise vergleichen und den Ausgangspin mit schwächerem Signal direkt auf Low ziehen; dann ist auf jeden Fall sichergestellt, daß max. ein Ausgang mit Hi-Pegel überbleibt, eben der der das stärkste Signal liefert. Bei einer weiß, gelb, türkis oder magentafarbenen LED, wird es aber u.U. Zufall sein, welcher Pin.
kann jemand einen besseren/günstigeren Sensor
empfehlen?
Nur mal so als Hinweis: auch eine LED kann als Photodiode betrieben werden und in einer RGB-LED hätte man damit drei Photodioden, die auf unterschiedliche Farben ansprechen.
Es geht dabei um die qualitätskontrolle
ganz unterschiedlicher Platinen.
In dem Fall sollte man überlegen, ob nicht eine Digitalisierung der 3 Eingangsignale und ein kleiner µC zur Auswertung sinnvoller ist; bei dem könnte man die Farb-Schwellwerte sehr einfach an die auf der getesteten Platine verbauten LEDs anpassen.
So etwas könntest Du aufbauen und einen Messversuch unternehmen. Wenn sich damit bereits Unterschiede erkennen lassen, dann macht es erst Sinn sich nach was besserem umzuschauen.
Das wird nichts. Für eine Vermessung von Lichtquellen braucht es sehr eng tolerierte und schmalbandige Empfänger. Entweder eine Reihe von Laserdioden mit Interferenzmessung oder sehr schmale optische Filter und einen Breitbandsensor.
Das wird nichts. Für eine Vermessung von Lichtquellen braucht es sehr
eng tolerierte und schmalbandige Empfänger. Entweder eine Reihe von
Laserdioden mit Interferenzmessung oder sehr schmale optische Filter und
einen Breitbandsensor.
So wie ich die Aufgabenstellung verstehe, reicht die Unterscheidung zwischen z.B. roter, grüner und blauer LED aus. Die exakte Wellenlänge des ausgstrahlten Lichts einer LED braucht nicht gemessen zu werden.
Also wirklich "messen" kann man Farben nur mit einem Spektralfotometer.
Alles was mit Filtern arbeitet, ist ein "Colorimeter". Wenn es mehr als
5...6 Kanäle sind, reicht es um z.B. einen Bildschirm auf halbwegs (!)
auf Farbtreue zu "kalibrieren", alles andere läuft dann wohl eher unter
dem Label "Rot, Grün und Blau erkennen und zuordnen" ... :-)
Das kommt drauf an, ob es um die Farbe von Gegenstände oder um Lichtquellen geht. Das Auge besitzt 3 Farbkanäle und solange die Filter zusammen mit dem Sensor die spektrale Empfindlichkeit der Sensoren sauber nachbilden, sieht der Sensor genau die Farbzusammensetzung der Lichtquelle, wie das Auge sie erfasst. Nur so funktioniert z.B. Farbfernsehen.
Mehr Kanäle brauchst du, wenn es um die Bestimmung der Farbe von Gegenständen (=Reflektionsverhalten), unabhängig von der aktuellen Beleuchtung geht.
Also wirklich "messen" kann man Farben nur mit einem Spektralfotometer.
Alles was mit Filtern arbeitet, ist ein "Colorimeter". Wenn es mehr als
5...6 Kanäle sind, reicht es um z.B. einen Bildschirm auf halbwegs (!)
auf Farbtreue zu "kalibrieren", alles andere läuft dann wohl eher unter
dem Label "Rot, Grün und Blau erkennen und zuordnen" ... :-)
Das menschliche Auge hat auch nur "Filter" und das ist bei einer
Farbmessung die Referenz. Natürlich benötigt man für eine gute Messunge
genaue filter.
Aha.
Deshalb kannst du wohl auch ganz zielsicher unterscheiden, ob du ein "echtes" Gelb siehst (ca. 590nm) oder Rot (ca. 700nm) und Grün (ca. 530nm) gleichzeitig? :-)
Also wirklich "messen" kann man Farben nur mit einem Spektralfotometer.
Alles was mit Filtern arbeitet, ist ein "Colorimeter". Wenn es mehr als
5...6 Kanäle sind, reicht es um z.B. einen Bildschirm auf halbwegs (!)
auf Farbtreue zu "kalibrieren", alles andere läuft dann wohl eher unter
dem Label "Rot, Grün und Blau erkennen und zuordnen" ... :-)
Das kommt drauf an, ob es um die Farbe von Gegenstände oder um
Lichtquellen geht. Das Auge besitzt 3 Farbkanäle und solange die Filter
zusammen mit dem Sensor die spektrale Empfindlichkeit der Sensoren
sauber nachbilden, sieht der Sensor genau die Farbzusammensetzung der
Lichtquelle, wie das Auge sie erfasst. Nur so funktioniert z.B.
Farbfernsehen.
Mehr Kanäle brauchst du, wenn es um die Bestimmung der Farbe von
Gegenständen (=Reflektionsverhalten), unabhängig von der aktuellen
Beleuchtung geht.
Ob das Licht, dessen spektrale Zusammensetzung du feststellen möchtest, direkt aus einer Lichtquelle kommt oder "über Bande" von einem Gegenstand/Oberfläche, ändert nichts am Messverfahren. Der einzige Unterschide besteht darin, dass in letzterem Fall noch zusätzlich (meist subtraktiv) die optischen Eigenschaften der Oberfläche in das Messergebnis eingegehn.
Das trifft übrigens auch für das Medium zu, durch das das Licht das Messgerät bzw. dein Auge erreicht, z.B. Glas, Folie oder auch sehr viel Luft und Dunst, weshalb die Sonne in Horizont-Nähe deutlicher rötlich aussieht, als sie im Original ist ...
Das wird nichts. Für eine Vermessung von Lichtquellen braucht es sehr
eng tolerierte und schmalbandige Empfänger
Er scheint aber nur wissen zu wollen ob die richtigfarbige LED bestückt
wurde, und das geht viel einfacher.
Aber nichts genaues weiss man NATÜRLICH nicht, das regt die Phantasie
an.
Naja, der TO schrieb von Farben "messen". Das impliziert natürlich andere Ansprüche als ein einfaches Zuordnen. Könnte aber auch eine Unüberlegtheit gewesen sein ...
Ob das Licht, dessen spektrale Zusammensetzung du feststellen möchtest,
direkt aus einer Lichtquelle kommt oder "über Bande" von einem
Gegenstand/Oberfläche, ändert nichts am Messverfahren.
Wer sagt, dass es um die spektrale Zusammensetzung geht?
Die Ausgangssignale sollen den (wahrgenommenen) LED-Farben entsprechen.
Wenn du wissen möchtest, wie das für das menschliche Auge aussieht, ist das ein riesiger Unterschied.
Fall 1: Lichtquelle Gelb -> Auge bekommt Reiz auf Rot- und Grün-Rezeptor und nimmt gelb wahr.
Fall 2: Lichtquelle Mischlicht Rot+Grün -> Auge bekommt Reiz auf Rot- und Grün-Rezeptor und nimmt gelb wahr (additive Farbmischung).
Jetzt das gleiche mit einem Gegenstand, der schmalbandig gelbes Licht reflektiert (subtraktive Farbmischung).
Fall 3: Lichtquelle Gelb, Gegenstand reflektiert gelb -> Auge bekommt Reiz auf Rot- und Grün-Rezeptor und nimmt gelb wahr.
Fall 4: Lichtquelle Mischlicht Rot+Grün, Gegenstand reflektiert gelb (rotes und grünes Licht werden NICHT reflektiert) -> Auge bekommt kein Licht.
Oder die Fälle, dass ein Gegenstand Rot und Grün reflektiert, einmal mit gelbem und einmal mit rot-grünem Mischlicht ...
Finde den Unterschied (die Farbrezeptoren des Auges darfst du jeweils auch durch einen Sensor + Farbfilter mit identischer spektraler Empfindlichkeit ersetzen).
Was meinst du, warum es für die Bewertung von weißem LEDs den Farbwiedergabeindex mit etlichen (je nach Standard bis zu 24) Farbkarten gibt, obwohl das Auge nur 3 verschiedene Farbrezeptoren besitzt?
Wer sagt, dass es um die spektrale Zusammensetzung geht?
Die Ausgangssignale sollen den (wahrgenommenen) LED-Farben entsprechen.
Wenn du wissen möchtest, wie das für das menschliche Auge aussieht, ist
das ein riesiger Unterschied ...
Oder die Fälle, dass ein Gegenstand Rot und Grün reflektiert, einmal mit
gelbem und einmal mit rot-grünem Mischlicht ...
Finde den Unterschied (die Farbrezeptoren des Auges darfst du jeweils
auch durch einen Sensor + Farbfilter mit identischer spektraler
Empfindlichkeit ersetzen).
Was meinst du, warum es für die Bewertung von weißem LEDs den
Farbwiedergabeindex mit etlichen (je nach Standard bis zu 24) Farbkarten
gibt, obwohl das Auge nur 3 verschiedene Farbrezeptoren besitzt?
Ist ja alles richtig, wenn auch stark vereinfacht. Sorry, ich betreibe und unterrichte Colomanagement. Den Effekt mit den Farbkarten nennt man übrigens "Metamerie" und rate mal, was die Ursache dafür ist: Die spektrale Zusammensetzung bzw. Absorption. Eben weil das menschliche (!) Auge nur 3 "Sensortypen" (Zapfen) besitzt, gibt es solche zwar visuell wahrnehmbaren, aber nur messtechnisch erklärbare Effekte.
Aber wir streiten uns um des Kaisers Bart: Der TO hat sich nie wieder gemeldet und nicht präzisiert, was er denn eigentlich erreichen will.
Vielen Dank für die vielen qualifizierten Antworten!
Wie einige schon richtig interpretiert haben, geht es darum, die richtige Bestückung zu ermitteln. Wenn möglich würde ich das über die Forward-Spannung messen, aber es gibt immer wieder Fälle, in denen es schwierig ist, an die entsprechenden Sigale heranzukommen.
Nach dem ganzen Input bin ich aktuell noch unentschlossen. Eigentlich wollte ich ja eine ganz einfache Lösung entwerfen, die mich höchstens ein paar Tage kostet, die aber einen Großteil der Prüffälle abdeckt. Aber eigentlich gefällt mir der Kamera-Ansatz sehr gut. Da müsste ich mich aber in einige Themen einarbeiten und müsste eher mit ein paar Wochen bis Monaten rechnen. Vielleicht starte ich mal mit der einfachen Lösung und gehe die Kamera-Lösung an, wenn ich mal mehr Zeit dafür habe.
Für eine Vermessung von Lichtquellen braucht es sehr
eng tolerierte und schmalbandige Empfänger.
Es ist noch gar nicht klar, was genau gemessen werden soll. Vielleicht reicht schon die wahrgenommene Farbe.
Das Auge bekommt es doch auch hin - ohne schmalbandige, sehr eng tolerierte Filter. Das Geheimnis bei der Farbdifferenzierung durch das Auge sind breitbandige Filter mit relativ flachen, sich überlappenden Flanken.
Schöne Frage. Wenn ich dann z.B. noch eine RAL-Farbtabelle zum Vergleich nehme, fängt der Spaß schon an. Das wird keine Aufgabe, die 5 Minuten erfolgreich erledigt ist.
Das wird keine Aufgabe, die 5 Minuten erfolgreich erledigt ist.
Seit dem Eröffnungspost sind inzwischen fast 6000 Minuten vergangen. Da wäre also massig Zeit gewesen, etwas in die Details zu gehen, zumal einfarbige LEDs sich wesentlich einfacher als RAL-Farben abhandeln lassen ;-)
Nach dem ganzen Input bin ich aktuell noch unentschlossen. Eigentlich
wollte ich ja eine ganz einfache Lösung entwerfen, die mich höchstens
ein paar Tage kostet, die aber einen Großteil der Prüffälle abdeckt.
Aber eigentlich gefällt mir der Kamera-Ansatz sehr gut. Da müsste ich
mich aber in einige Themen einarbeiten und müsste eher mit ein paar
Wochen bis Monaten rechnen. Vielleicht starte ich mal mit der einfachen
Lösung und gehe die Kamera-Lösung an, wenn ich mal mehr Zeit dafür habe.
Das muss nicht kompliziert sein. Nimm einen Raspberry Pi 4 oder 5 und eine der originalen Kameras dafür. Lies diese Seite.
Da steht alles drin. Wenn Du eine der originalen Kameras von der Raspberry Pi Foundation hast, sollte diese automatisch erkannt werden. Von der Kommandozeile kannst Du dann hiermit z.B. ein unkomprimiertes BMP erzeugen:
rpicam-still -e bmp -o test.bmp
Bis zu diesem Schritt solltest Du nicht mehr als ein paar Stunden brauchen, wenn überhaupt. Wenn Du Python magst und kannst, gibts auch dafür Lösungen.
Damit reduziert sich dann die Aufgabe auf das Einlesen des BMP und das Ermitteln der Farbwerte an vordefinierten Positionen. Das sollte eine lösbare Aufgabe darstellen.
Um Farben zu kommunizieren benutzt der Profi die AB-Werte aus dem LAB-Farbraum oder Hue aus HSB bzw. HSV. Sensoren liefern zwar RGB-Werte, die man aber schleunigst umrechnen sollte. Ziel dieser OP ist es, Farbe mit möglichst wenig Parametern (im Idealfall einer) darzustellen, unabhängig von der Helligkeit.
Sich mit RGB in der Auswertung herumzuquälen ist Kinderkacke ...
Farbe mit möglichst wenig Parametern (im Idealfall einer) darzustellen,
unabhängig von der Helligkeit.
Da bin ich gespannt, wie du die drei (unabhängigen) Farbkanäle der menschlichen Wahrnehmung auf einen Parameter reduzieren willst. Wenn man die Helligkeit raus zieht, bleibt für die Farbwahrnehmung immer noch die zweidimensionale CIE Normtafel über.
Mit einem Parameter kannst du z.B. die Spektralfarben darstellen, aber bei Mischungen hast du dann verloren.
Um Farben zu kommunizieren benutzt der Profi die AB-Werte aus dem
LAB-Farbraum oder Hue aus HSB bzw. HSV. Sensoren liefern zwar RGB-Werte,
die man aber schleunigst umrechnen sollte. Ziel dieser OP ist es, Farbe
mit möglichst wenig Parametern (im Idealfall einer) darzustellen,
unabhängig von der Helligkeit.
Sich mit RGB in der Auswertung herumzuquälen ist Kinderkacke ...
So mache ich das auch. Aus RGB wird HLS berechet. Dann wird einfach der Farbwinkel genommen, falls die Helligkeit eine Mindesthelligkeit übersteigt.
Farbe mit möglichst wenig Parametern (im Idealfall einer) darzustellen,
unabhängig von der Helligkeit.
Da bin ich gespannt, wie du die drei (unabhängigen) Farbkanäle der
menschlichen Wahrnehmung auf einen Parameter reduzieren willst. Wenn man
die Helligkeit raus zieht, bleibt für die Farbwahrnehmung immer noch die
zweidimensionale CIE Normtafel über.
Mit einem Parameter kannst du z.B. die Spektralfarben darstellen, aber
bei Mischungen hast du dann verloren.
Es geht ja auch garnicht um Mischungen beim detektieren von LEDs. Die sind sowieso monochromatisch (ausser Weisse). Der Hue-Anteil wird als Winkel im Bereich von 0-360 Grad angegeben. Das sollte ausreichen, verschiedenfarbige LEDs zu sortieren bzw. zu erkennen.
Du nimmst einen RGB-Sensor und rechnest dessen Werte nach HSV um. Sättigung und Value sind in diesem Fall uninteressant. Als H erhältst du z.B. irgendwas zwischen 350 und 10 Grad (geht durch Nullpunkt) und du weisst sofort: Rot. 30 Grad Orange, Gelb bei 60, Grün 120 ... usw.
DAS ist ein Argument, selber schon erlebt. Bei manchen Kamera-Chips bzw.
USB-Kameras kann man solche Marotten nicht mal abschalten ...
Also ich würde dann, wenn ich die aufgabe mit einer Kamera lösen müsste oder wollte, einfach einen definierten Weißen Fleck mit ins Bild bringen. Dann kann man den bei der Weiterverarbeitung und vor der Auswertung als "Weißreferenz" hernehmen.
Damit reduziert sich dann die Aufgabe auf das Einlesen des BMP und das
Ermitteln der Farbwerte an vordefinierten Positionen.
Und dann muss man ja im Grunde nicht mal feststellen, welche Farbe da wie oder womitfalsch bestückt wurde, sondern lediglich ob sie richtig bestückt ist. Das ist dann also letztlich nur ein punktueller Vergleich gegen eine Referenz.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass man da mit Kreuzkorrelation einen numerischen Wert erhalten könnte.
