Lichtschranke als Taktzähler

OP #7753524
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Hallo zusammen,

ich bin recht neu im Forum und besitze ein technisches Background (Maschinenbauer). Elektrochtechnik ist für mich reines Hobby. Nun zu meiner Frage. Ich würde gerne ein Lichtschranke LM393 Modul o.Ä. als Rotationsdetektor nutzen. Meine Idee ist es ein Rad mit einem Lochmuster rotieren zu lassen und den Sensor an diesen zu platzieren. Die Elektronik soll "nur" folgende Aufgaben haben: Solange sich das Rad dreht soll eine grüne LED leuchten, sobald das Rad aufhört zu drehen - nach ca. 1-3 Sec. (Einstellbar) soll eine rote LED leuchten. Die Schaltung soll ein high Signal (3,3-24V) beim Stillstand ausgeben und ein low Signal solange das Rad sich dreht, alternativ auch umgekehrt. Die Schaltung soll drei Anschlüsse besitzen: Versorgnungsspannung, Ground, Signalausgabe (high/low).

Die mechanische Seite ist relativ leicht mit einem 3D Drucker und ein paar Kugellager zu lösen, die Elektrotechnik fordert mich heraus. Ich denke es wäre relativ leicht mit einem Arduino und etwas Code zu lösen. Allerdings möchte ich diese Baugruppe so klein wie möglich aufbauen. Gibt es eventuell bereits fertige Schaltungen die man so beziehen kann, die genau solchen Fall abbilden können? Oder komme ich nicht drumherum so etwas selbst aufbauen und programmieren zu müssen?

Falls ich zu wenig Informationen aufgeschrieben habe oder etwas offensichtliches fehlt, kann ich es gerne noch ergänzen. Bitte nur Bescheid geben, welche Infos notwendig sind.

#7753529
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Boris schrieb:

Nun zu meiner Frage. Ich würde gerne ein Lichtschranke LM393 Modul o.Ä. als Rotationsdetektor nutzen. Meine Idee ist es ein Rad mit einem Lochmuster rotieren zu lassen und den Sensor an diesen zu platzieren. Die Elektronik soll "nur" folgende Aufgaben haben: Solange sich das Rad dreht soll eine grüne LED leuchten, sobald das Rad aufhört zu drehen - nach ca. 1-3 Sec. (Einstellbar) soll eine rote LED leuchten. Die Schaltung soll ein high Signal (3,3-24V) beim Stillstand ausgeben und ein low Signal solange das Rad sich dreht, alternativ auch umgekehrt. Die Schaltung soll drei Anschlüsse besitzen: Versorgnungsspannung, Ground, Signalausgabe (high/low).

Stichwort: retriggerbares Monoflop, z.B. CD4538

#7753547
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Boris schrieb:

Die mechanische Seite ist relativ leicht mit einem 3D Drucker und ein paar Kugellager zu lösen, die Elektrotechnik fordert mich heraus. Ich denke es wäre relativ leicht mit einem Arduino und etwas Code zu lösen.

Reichlich Overkill.

Allerdings möchte ich diese Baugruppe so klein wie möglich aufbauen.

Du brauchst einen Lichtsensor, meist Phototransistor. Und ein Monoflop. Dazu einen Treiber, der 24V ausgeben kann. Kann man diskret aufbauen, siehe Transistor.

Gibt es eventuell bereits fertige Schaltungen die man so beziehen kann, die genau solchen Fall abbilden können? Oder komme ich nicht drumherum so etwas selbst aufbauen und programmieren zu müssen?

Programmieren muss man da nix. Ein Monoflop gibt es auch schon als Bausatz. Aber meist nicht mit minimaler Größe.

#7753726
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Falk B. schrieb:

Du brauchst einen Lichtsensor,

Auch als Gabellichtschranke bekannt.

Wenn man irgendwo noch einen sehr alten VW-Golf oder die Zündanlage einer alten BWM-K100 findet, als Magnetgabelschranke HKZ101.

G* findet: https://www.sonnecy-shop.com/de/hall-effekt-drehzahlgeber-cyhme301-ausgangssignal-npn-oc-versorgungsspannung-4.5-v-24-v-dc-alternative-fuer-hkz101-hkz101s-hkz121-siemens.html

Die Dinger sind quasi fertige Arbeit und resistent gegen 12V-Kfz.

#7753736
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Boris schrieb:

komme ich nicht drumherum so etwas selbst aufbauen

Ist jedenfalls preiswert.

1
 +---+-----+--+--------+------+----+-- +
2
 |   |     |  |        |      |   _|_
3
 |   |     |  R5       R7     |   \_/
4
 R1  R2    R3 |        |      |    |
5
 |   |     |  +--------(-----|+\   R9
6
 |   +--C1-+  +--|+\   |     |  >--+--
7
_|_LS|     |  |  |  >--+--+--|-/
8
\_/:|<     +--(--|-/   |  |   |
9
 |   |E    R4 R6 LM393 C2 R8  |
10
 |   |     |  |        |  |   |
11
 +---+-----+--+--------+--+---+-- GND

Die Widerstandswerte hängen von der Versorgungsspannung und Lichtdurchlassigkeit der Lichtschranke LS ab, bei 5V könnte funktionieren:

1
R1 100 Ohm
2
R2  47k
3
R3 100k
4
R4  47k
5
R5 100k
6
R6  51k
7
R7 470k
8
R8 1Meg
9
R9 470 Ohm
10
C1 100nF
11
C2 10uF

Man sollte R1 und R2 so anpassen, dass bei einem Loch die Dpannung am Collektir des Ohototransistors auf unter 1V fällt und wenn dunkel auf über 4V steigt. Man kann C2 auf die gewünschte Ausfallzeit anpassen. Und mit C1 langsames drehen unterdrücken.

#7755025
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Boris schrieb:

(..) Nun zu meiner Frage. Ich würde gerne ein Lichtschranke LM393 Modul o.Ä. als Rotationsdetektor nutzen. Meine Idee ist es ein Rad mit einem Lochmuster rotieren zu lassen und den Sensor an diesen zu platzieren.

Rainer W. schrieb:

Manfred P. schrieb:

Auch als Gabellichtschranke bekannt.

Kennst du die geometrischen Gegebenheiten?

Du würdest anhand dieser Beschreibung wohl eher zu einer Reflexionslichtschranke raten?

Ob jetzt eine Gabellichtschranke in einem Gehäuse, oder Sender und Empfänger sich sonst wie gegenüber stehen ist doch völlig egal.

Für mich klingt Gabellichtschranke daher erst einmal logisch.

Kannst Du auch direkt auf ein Problem eines TOs eingehen, oder reicht es bei Dir nur dafür andere Kommentare madig zu machen?

OP #7761202
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Hallo zusammen,

entschuldigt, dass ich etwas "abgetaucht" bin. Ich wollte Euch aber nicht mit Zwischenständen langweilen. Ich bin dem Thema retriggerbares Monoflop nachgegangen und bin auf den IC NE555 gestoßen. Wie hier von Mitgliedern schon erwähnt, war die Idee diesen in Kombination mit einem LM393 und einer Gabellichtschranke zu nutzen. Die Signalgenerierung der Gabellichtschranke mit einem LM393 funktioniert sehr gut, ich bekomme ein sauberes 0V/5V Digitalsignal. Die Schaltung, die Michael B. gepostet hat gib es als fertiges Modul zu kaufen, was ich dann auch gemacht habe. Um den NE555 anzuschließen habe ich mir einige Videos auf YouTube angeschaut und bin auf folgedendes Video gestoßen: https://www.youtube.com/watch?v=y2uEzDftkiU

Hier wird eine nachtriggerbare monostabile Kippschaltung beschrieben. Diese habe ich als fertiges Modul bezogen. Leider passiert folgendes: Falls das Rad auf High stehen bleibt -> meldet der NE555 ein Fehler, so wie es sein sollte. Allerdings meldet dieser keinen Fehler falls das Rad auf Low stehen bleibt, weil der Trigger Eingang wohl permanent getriggert wird. An dieser Stelle komme ich leider nicht weiter .... habt Ihr vielleicht einen Tipp für mich?

Beste Grüße Boris

Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7761204
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Boris schrieb:

gib es als fertiges Modul zu kaufen, was ich dann auch gemacht habe

Was hast du denn da gekauft?

habt Ihr vielleicht einen Tipp für mich?

Zeig mal in einem Schaltplan und einem Foto, und was du da aufgebaut hast.

habt Ihr vielleicht einen Tipp für mich?

Du brauchst ein flankengetriggertes rertiggerbares Monoflop.

OP #7761221
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Lothar M. schrieb:

Zeig mal in einem Schaltplan und einem Foto, und was du da aufgebaut hast.

Das ist gerade der Aufbau, die Rote Led fungiert als Diode, damit man an der LM393 Platine ein sauberes Signal bekommt.

Beitrag #7761352 wurde von einem Moderator gelöscht.
OP #7761357
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Lothar M. schrieb:

Boris schrieb:

Das ist gerade der Aufbau

Hast du einen Link zu diesen Modulen? Und wie wurde NE555-Board mit ener Diode "angepasst"?

die Rote Led fungiert als Diode, damit man an der LM393 Platine ein sauberes Signal bekommt.

Warum ist das nötig?

Warum es nötig ist kann ich Dir nicht sagen. Das Signal des LM393 Boards geht nicht vernünftig auf Ground -> LED Leuchtet permanent. Mit der zusätzlichen Roten LED ist der Signal sauberer.

#7761361
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Boris schrieb:

Lothar M. schrieb:

Boris schrieb:

Das ist gerade der Aufbau

Hast du einen Link zu diesen Modulen? Und wie wurde NE555-Board mit ener Diode "angepasst"?

die Rote Led fungiert als Diode, damit man an der LM393 Platine ein sauberes Signal bekommt.

Warum ist das nötig?

Warum es nötig ist kann ich Dir nicht sagen. Das Signal des LM393 Boards geht nicht vernünftig auf Ground -> LED Leuchtet permanent. Mit der zusätzlichen Roten LED ist der Signal sauberer.

Zeige den kompletten! Schaltplan und den kompletten! Aufbau.

OP #7761416
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Lothar M. schrieb:

Boris schrieb:

Das Signal des LM393 Boards

Zum DRITTEN Mal: welche Boards verwendest du?

Ist das denn so schwierig, die Links zu diesen Boards hierher zu kopieren?

Links zu den gekauften Boards:

LM393 Board https://www.pollin.de/p/joy-it-speedsensor-lm393-mit-lochscheibe-810878

NE555 Board: https://www.berrybase.de/timer-modul-breakout-ne555-einstellbar?number=TIMM-NE555&utm_source=google&utm_medium=cpc&gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMI-qa-mIaniQMVHZGDBx3k4RQREAQYAyABEgIKRfD_BwE

Das NE555 Board wurde so angepasst dass es nachtriggerbar ist - siehe Bild im Anhang. (Diode hinzugefügt)

Diode zwischen LM393 Ausgang und dem NE555 Eingang gehangen um das Signal zu verbessern.

Sind weitere Informationen notwendig?

Angehängte Dateien:
OP #7761431
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Der Thread kann geschlossen werden. habe das Problem mit einem Arduino gelöst. Den Ausgang von dem LM 393 Board auf den Arduino Eingang 22 gelegt Hier ist der Quellcode dazu:

1
const int inputPin = 22;
2
const int outputPin = 24;
3
const unsigned long timeoutDuration = 3000; // 3 seconds in milliseconds
4

5
int lastState = LOW;
6
unsigned long lastChangeTime = 0;
7

8
void setup() {
9
  pinMode(inputPin, INPUT);
10
  pinMode(outputPin, OUTPUT);
11
  digitalWrite(outputPin, LOW);
12
}
13

14
void loop() {
15
  int currentState = digitalRead(inputPin);
16
  
17
  if (currentState != lastState) {
18
    lastState = currentState;
19
    lastChangeTime = millis();
20
    digitalWrite(outputPin, LOW);
21
  } else {
22
    if (millis() - lastChangeTime > timeoutDuration) {
23
      digitalWrite(outputPin, HIGH);
24
    }
25
  }
26
}
OP #7761432
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Lothar M. schrieb:

Boris schrieb:

um das Signal zu verbessern.

Was ist denn schlecht an dem Signal und was wurde durch die Diode besser?

Die Signaldiode auf dem LM 393 Board ist nie komplett ausgegangen. Es war immer ein wechsel zwischen hellem leuchten und dunklem leuchten. Mit der Diode zwischen den beiden Boards geht die Signaldiode auf dem LM393 vollständig aus und an.

#7761660
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Jörg R. schrieb:

Rainer W. schrieb:

Manfred P. schrieb:

Auch als Gabellichtschranke bekannt.

Für mich klingt Gabellichtschranke daher erst einmal logisch.

Hat er nun auch verwendet.

Kannst Du auch direkt auf ein Problem eines TOs eingehen, oder reicht es bei Dir nur dafür andere Kommentare madig zu machen?

Das ist die Kernkompetenz vom (rawi).

Lothar M. schrieb:

Boris schrieb:

Das NE555 Board wurde so angepasst dass es nachtriggerbar ist

Jetzt müsste es eben nur noch flankengetriggert arbeiten statt wie bisher pegelgetriggert.

Soweit ich weiß, kann der 555 keine Flankentriggerung und man hätte eher zum 4528/4538 gegriffen.

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