Bygga en fotocell?

Hej.

Har en fråga om hur man bygger en enkel fotocell. Det ända den ska detectera är om ljusstrålen är bruten eller inte. Den ska vara liten, och inte kosta för mycket. Den ska användas till att detectera kulor som rullar i ett rör. Varje kula som rullar igenom röret kommer att bryta stålen och därmed registreras. Har kollat lite på Elfa vilka delar man kommer behöva, men eftersom jag inte är ett elektronik-freak, så går jag snabbt vilse bland alla komponenter.

Min tanke än så länge är att ha en diod på den ena sidan som skickar ett konstant ljus. På den andra sidan en ljuskänslig diod. Så länge det ligger ljus på dioden ska det inte hända någonting, men så fort strålen bryts ska den ljuskänsliga dioden skicka ström till en transistor, som i sin tur släpper igenom ström från en strömbrytare. Allt ska gå på 4,5 v och ska dra så lite ström som möjligt. Hålen på vardera sida på röret ska vara max 4 mm i diameter är det tänkt, helst

3 om det går..

Har ritat en litet illustration över hur det ska funka.

formatting link

Reply to
Emil
Loading thread data ...

Denna borde funka.

formatting link

-- Kjell

Reply to
Kjell Andersson

Tack för svaret. Den skulle verkligen ha passat ändamålet, men problemet är att det inte får stick ut så mycket vid sidan av röret. Tanken var att man ska borra ett hål med samma diameter som en lysdiod och sen trycka in den hela vägen in i hålet. Godset på röret är tillräckligt tjock för att man ska kunna trycka in en diod utan att den sticker ut på insidan av röret. Röret kommer vara långt så det kommer inte komma in något dags- eller solljus som stör dioden.

formatting link

Reply to
Emil

Hej Emil! måste det vara ett tätslutande rör eller kan du ha ett litet hål (ca: 5mm) i röret? Min tanke var att du monterar en mekanisk mikrosrömbrytare från exempelvis Elfa som kulan "rullar över", och på så sätt påverkar mekaniskt. På detta sätt behöver det inte dra någon ström alls och du slipper bekymmer med falsktriggningar om avståndet mellan sensor/sändare blir lite för långt...

se skiss

formatting link

/Peter

Reply to
Peter

"Emil" skrev i meddelandet news: snipped-for-privacy@posting.google.com...

Lite nyfiken bara.. Vad skall du göra för något?

/Daniel

Reply to
Daniel Forsgren

Måste faktiskt använda mig av något sorts ljusstråle, annars hade switchen varit en bra lösning.

Jag ska utöka elektroniken i en Paintball markör. Den ska känna av att det ska finnas en boll i loppet. Om det inte går ska det inte gå att avfyra. Eftersom bollarna är så lätta och det blir svårt att montera in en så stor switch så är det det lättaste sättet att montera två dioder på vardera sida.

Ville bara se om min ide kan funka, har inte så bra koll på hur en IR känslig diod uppför sig.

Reply to
Emil

  1. Ett 3mm-hål på ena sidan och ett 3mm-hål på andra sidan är inga problem. En lysdiod med diameter på 3mm går att hitta. Fotodioder/transistorer (ie "ljusdetektorn") finns även dessa i detta utförande (tex. OP905 eller PT202).
  2. Är röret tätslutande så inget ljus kommer in utifrån (eller rättare sagt, maximalt ljus utifirån som träffar fotodioden är, med säkethetsmarginal, mindre än ljuset från lysdioden) så kan du använda dig av att lydioden lyser kontsant och detekteringen sker genom att mäta strömmen genom den backspännda fotodioden. Exakt hur man väljer att mäta stömmen genom dioden beror lite på vad du vill koppla in efter "detektorenheten". (Ett vanligt sätt är att koppla ett motstånd i serie med fotodioden och mäta spänningen över motståndet). Man kan även behöva någon form av buffer (transistor, op-stärkare) om man vill driva något som drar "mycket" ström (t.ex. ett relä)

Fråga: Vad ska det kopplas in i?

Reply to
Johan W

problem.

sagt,

lyser

För inte så länge sedan hade tidningen Allt om Elektronik en artikel där man använde en vanlig LED (lysdiod) som fotodiod. Det skall tydligen funka bäst med röda LED:ar men jag har inte provat... Gå till närmaste bibliotek om du inte prenumererar :o) Det blir billigt, du kan ha två 3mm hål och framförallt så har du ritningen klar med en enkel och bra beskrivning...

/Peter

Reply to
Peter

Eller slakta en trasig video. Där sitter en IR-diod och två mottagare för att detektera bandslut.

Gamla rävar i branschen har antagligen hört talas om knepet att såga upp en 2N3055 eller liknande transistor i TO-3 kåpa och använda den som fototransistor. Funkar enligt uppgift även med mindre kåpor också, t ex TO-18. Fast sånt faller väl in under rubriken "Värdelöst Vetande".

/Henrik

Reply to
Henrik Johnsson

man

bäst

du

Inte alls! Jag kan bekräfta att det funkar att såga eller fila av toppen på trissor med metallkåpa. Själv anväde jag alltid metallkapslade BC-107 för att få till "fotodioder" eller snarare fototransistorer när man inte hade tid eller möjlighet att hämta en i butik... Men dom blev inte så känsliga och krävde oftast lite mer kringkomponenter.

/Peter

Reply to
Peter

Jo, ljuset utifrån är med marginal mycket svagare än vad ljuset från dioden är, så min tanke var faktiskt att låta dioden lysa konstant och sen när strålen bryts av en "boll" så ska spänningsskillnaden i fotodioden el. transistorn "öppna" upp den externa kretsen (den med en strömbrytare och lampa). Om man då slår på strömbrytaren ska strömmen gå vidare till lampan (se bild:

formatting link
Om ljusstrålen fortfarande är intakt så ska den externa kretsen vara HELT bruten. Lampan är egentligen trigger på ett kretskort som i sin tur sköter en solenoid, som i sin tur styr en luftventil.

Spänningskällan är 4.5-4.8v. Den driver både dioden, fotodioden alt. transistorn och den externa kretsen.

Eftersom det inte finns så mycket plats över i en paintball markör, så vill jag försöka hålla nere antalet komponenter. Jag "tror" inte att solenoiden och kretskortet i markören drar speciellt mycket ström, så det behöver man nog inte oroa sig för.

Hur skulle man koppla ihop hela kalaset om man skulle göra som du sa? Har kollat på lite komponenter, och vad är den stora skillnaden på en fotodiod och fototransistor?

Reply to
Emil

Att låta stömbrytaren sköta matningspänningen till detektorkretsen (som på din bild) är nog bra. Då får man ju on/off funktion samt noll ström då man inte använder kretsen (dvs i offläget). Kanske kan man även låta strömbrytaren bryta strömmen till lysdioden. Det är ju ingen vits att den lyser (ie drar ström) när detektorkretsen är avslagen.

Jag hade hoppats på en lite mer detaljerad beskrivning, så följade är ett mer generellt förslag, minimalt antal kompnenter och klarar av att driva stor stöm. I exemplet nedan kommer jag att låta det vara så att det är en liten glödlampa som ska drivas:

Det finns två varianter på utgångar (som jag går igenom här):

  1. Utgången blir + då man vill att lampan ska lysa och högohmig när man vill att lampan ska vara släckt. Utgången kopplas till ena anslutningen på lampan, och andra anslutningen på lampan kopplas till - på batteriet.
  2. Utgången blir - då man vill att lampan ska lysa och högohmig när man vill att lampan ska vara släckt. Utgången kopplas till ena anslutningen på lampan, och andra anslutningen på lampan kopplas till + på batteriet.

Vanligen använder man alternativ 2 så vida man inte har några "särskillda omständigheter" som gör att man måste använda alternativ 1 (!!!). Kretsen jag beskriver nedan är därför av typen alternativ 2. (säg till om du vill ha en av alternativ 1). Kretsen kan delas upp i två delar, en del "ljus in - spänning ut", och ett drivsteg som möjliggör stort strömuttag (en "stor" stöm är i detta sammanhang en ström som är i samma storleksordning eller större än strömmen genom fotodioden). Av pedagogiska skäl börjar jag med att beskriva drivsteget.

Elschema finns på

formatting link

"Drivsteget" består av en "N-kannals HEXFET" -transistor. Jag gillar HEXFET då dessa kan drivas direkt av logik utan behov av (lika många) motsånd här och där (s.k logikstyrda HEXFET) och kan driva MYCKET ström. (finns varianter som driver >100A, kontenueligt, och turn on./turn off - tider som räknas i tiotal nano-sekunder). Funktionen är enkel, när spänningen på Gate (i förhållande till Source), Vgs, är under en viss spänning, är det högohmigt mellan source och drain, och är när Vgs är över ett visst värde, är Source och Drain kortslutna. En restriktion är dock att Drain måste ha en högre potential är Source (annars är det alltid kortslutet). Om man använder sig av en sk. logikstyrd HEXFET, antar jag att man kan säga att transistorn leder då Vgs > 3.5 V och leder inte då Vgs3.5 V på Gate samt se till till att spännignen på Gate är lågt motstånd. lite ljus->mycket mostånd. Dioden bildar tillsammans med motståndet, R, en spänningsdelare. R väljs så att spänningen ut är 3.5V då den inte är belyst. (Det borde gå att få ner spänningen Har kollat på lite komponenter, och vad är den stora skillnaden på en

Enkelt uttryckt:

Rent praktiskt: De används på samma sätt. Fototransistorn är dock mer ljuskännslig.

För allmänt intresse ger jag även en mer ingående förklaring:

  1. Fotodiod. Rent funktionellt är det ingen egentlig skillnad på en vanlig diod och en fotodiod. Enda skillnaden är att fotodioden har ett litet "fönster" så att man kan lysa på kiselskivan med dioden, medans en vanlig diod är inkapslad i en ljustät kapsel (just för att inte släppa in ljus).Jfr med de andra inläggen där man gör om en vanlig diod till en fotodiod genom att öppna kapseln (jag förstår dock inte riktigt varför man inte bara går och köper en fotodiod direkt). Normalt sett leder inte en diod när man har den backspännd (vilket ju är själva vitsen med en diod). Denna "spärr" försvinner dock om man lyser på dioden. Dioden börjar m.a.o. att leda ström i backriktningen när man lyser på den. Lite ljus släpper lite på spärren, mycket ljus släpper mycket på spärren. Genom att mäta strömmen genom den backspännda dioden kan man avgöra styrkan på det infallande ljuset. NOT: Stömmen är inte bara beroende på det infallande ljuset utan även hur många volt man har över dioden, tempratur osv...

  1. Fototransistor. Har man en svag ljussignal vill man ofta förstärka strömmen från fotodioden. Eftersom "utsignalen" från en fotodiod är en ström är det inte särskillt långsökt att använda sig av en transistor som förstärkare (då en transistor just är en strömförstärkare). Det finns ett smart sätt att (på kislet) "bygga ihop" dioden och en transistor. Jag går inte in på hur detta görs (ledtråd: En transistor består av två P-N övergångar, dvs två dioder, man låter en av dessa dioder agera som fotodiod). I.o.m att man använder ljus som insignal behövs ingen anslutning till basen, och man blir av med en pinne på kapseln (basen finns fortfarande kvar, som bas, på kiselskivan, man bryr sig bara inte om att dra en ledning från basen till en pinne på kapseln då man ändå inte kommer att använda sig av den) Slutresultatt blir att en fototransistor egentligen är en vanlig transistor (utan anslutning till basen), fast man har kapslat in den i en genomskinlig kapsel så att man kan lysa på (en del av) transistorn, jfr med dioden ovan. Man får då en pryl som fungerar lika dant som en fotodiod (dvs man lägger på en backspänning och läser av strömmen för att mäta ljusstyrkan) men är ljusskänsligare.

//JOhanW

P.S Jag reserverar mig för eventuella fel. D.S

Reply to
Johan W

Oj det var ett uttömmande svar.

Om jag förstår allting helt rätt så ska det se ut någonting sånt här.

formatting link
På bilden finns kretskortet med som har en ingång (TR - trigger) som i dagsläget är kopplad direkt till en swith (avtryckaren på markören - streckad linje). Det är när avtryckaren ger en puls till kretskortet som kretkortet kommer göra en serie med uppgifter, så som att öppna ett ventil en viss tid för att sedan stänga den och öppna en annan.

En tanke var att man skulle ersätta motståndet med en potentiometer, så man lätt kan kalibrera känsligheten i photodioden (när den ska aktiveras och inte), kommer det att funka? För jag vet egenligen inte hur mycket ljus som kommer att täckas bort av bollen..

På bilden har jag placerat switchen utanför själva detectorkretsen. Kommer allt fungera om den sitter där.. Jag menar att under den korta stund som switchen aktiveras, sk dioden tändas, och photodioden känna av ljuset och i sin tur genom transistorn skicka en puls till trigger ingången.

Eller måste man låta detectorkretsen vara igång hela tiden och lägga in switchen på något annat sätt?

Reply to
Emil

Beror på vad som ska drivas. Tex. om triggen triggar på "rising edge" kommer det inte att fungera. (se nedan)

Du måste ha ett mostånd i serie med lysdioden(!).

Hur fungerar triggern? Jag förstår inte riktigt. Triggar den då du lägger (-) på triggern? Triggar den när du lägger (+) på ingången? Triggar den när man byter (-)->(+), sk "rising edge" eller på övergång (+)->(-), sk "falling edge". ("Rising egde" och "falling edge" a.k.a. "flanktriggning" är väldigt vanliga innom digitalkretsar). Är fallet så att det är en digitalingång (tex TTL) och/eller triggeringången är högohmig (ie ingången drar ingen stöm) kan man ta bort transistorn.

Jo, Det är en bra ide.

Jo, det kan bli problem med "falska triggersignaler" precis vid till- och frånslag. Sådant kan oftast kompenseras med att lägga in en kondensator på lämlpigt ställe i kretsen. Alternativ två är att ha separata strömbrytare till detektorenheten (inkl lysdiod) och den befintliga elektroniken.

Reply to
Johan W

(se nedan)

*lägger till i schemat*
formatting link
Ok, motståndet i serie bestämmer hur starkt dioden ska lysa eller? Kan man sätta en potentiometer där också för att reglera ljusflödet?

Problemet är att jag inte har elektroniken framför mig just nu så jag kan inte säga om den aktiverar på positiv eller negativ flank. Jag har dock en bild på kablaget inuti markören.

formatting link

-Längst ner till vänster finns switchen som aktiverar kretsen. Det jag vet är att allt aktiveras när man trycker in switchen och när man släpper ut den så händer ingenting.

(-Längst upp till vänster har du täckplattan, med en lysdiod samt, kontakt för laddare.

-Längst upp till höger finns kontakten för att ansluta batteriet.

-I mitten finns on/off switchen för hela kretsen.

-Längst ner i mitten finns anslutningen till kretskortet.

-Längst ner till höger finns solenoiden som sköter luftventilen.)

Ok, kondensatorer verkar vara lösningen. Om det inte finns någon sorts elektronisk strömbrytare (logisk krets) som bara släpper igenom signalen från avtryckaren OM det ligger ström på den från detectorkretsen?

Reply to
Emil

If you can not read this post, go to

formatting link
begin "Henrik" == Henrik Johnsson opines:

Har provat, fungerar "sådär" kan man säga. Det behövs rätt kraftigt ljus för att få futt på den :)

--
Ichimusai - Tolerated by two cats. http://www.ichimusai.org/ ICQ: 1645566
  1:26pm  up 5 days, 21:07,  1 user,  load average: 0.04, 0.02, 0.05
 Click to see the full signature
Reply to
Ichimusai

Ja. Men har du ett för litet motsånd kommer lysdioden att gå sönder! På grund av att lysdioden är olinjär kommer spänningen över lysdioden att vara någolunda konstant (ca 2.0 Volt), oavsett hur stor strömmen är(!!!). För att räkna ut motståndet gör följande:

  1. Välj hur mycket ström som du vill ska gå genom lysdioden, If. Kan göras på två sätt: a. I datan över lysdioden finns ofta ett mått på hur mycket lysdioden lyser vid en viss stöm, tex: "180mcd vid If=10mA". Välj denna strömmängd b. Vill du räkna ut minivärdet som motståndet måste ha, alternativt vill att lysdioden ska lysa så mycket som möjligt, Leta upp hur mycket mycket stöm maximalt lysdioden tål, If_max, och välj detta värde.
  2. Ta reda på hur mycket volt som brukar hamna över lysdioden, Vf. Som tidigare nämt är denna tämligen konstant oavsett mängden ström. Två sätt även här: a. I datan över lysdioden står det ofta typvärdet för denna spänning tex: "Vf_typ=2.1V". b. Antag att denna siffra är Vf=2.0Volt(!)
  3. Räkna ut värdet på motsåndet med formeln: R = Vr/Ir där Ur är spänningen över moståndet och Ir är strömmen över motsdåndet. Spänningen äver motståndet är matningsspänningen, V, minus spänningen över dioden, dvs: Vr=V-Vf Stömmen genom motståndet är densamma som strömmen genom dioden, dvs: Ir=If Formeln blir då: R=(V-Vf)/If där : V är matningsspänningen, Vf är spänningen över dioden, If är strämmen genom dioden.

Du kan även sätta en potentiometer för att reglera ljusflödet, rekomenderat är dock att bygga in en spärr som gör att strömmen inte kan bli för stor (när potentiometerns värde är noll), detta görs enklast genom att sätta ett motstånd i serie med potentiometern.

Åter till frågan om triggeringången:

I bilden:

formatting link

Vilka av följand påståenden är korrekta?

  1. Så som det är kopplat nu så att det sitter en strömbrytare mellan _matningsspänning_ (+4.5V) och triggeringången.
  2. Saker och ting börjar hända när du _sluter_ denna strömbrytare.
  3. Du vill koppla in en "virutuell strömbrytate" i serie med den befintliga strömbrytaren och att denna är sluten då ljusstrålen är bruten.
Reply to
Johan W

  1. Jag glömde visst förklara vad jag menade med den sträckade linjen. Den visade bara hur det är kopplat nu. Den kan du glömma nu när detektorkretsen ska vara med.

Gjorde om bild3, men jag är rädd att den kommer ske falsktriggningar på det sättet.

formatting link
På bild4 så kommer den dra mer ström då detektorkretsen är igång hela tiden, men jag tror den kommer vara mer säker.
formatting link

  1. Saker och ting händer när man sluter switchen. När man släpper ut den så kommer ingenting att hända, självklart så körs proceduren klart även fast man släpper ut switchen i förtid.
  2. Finns det någon sorts komponent som kan fungera på det sättet? En AND-krets borde funka till det ändamålet, men kanske finns det någon enklare?
    formatting link
Reply to
Emil

En till liten fråga bara:

Om man tittar på kretskortet, och letar upp triggeringången, och följer kopparbanan. Kan man se vad som är inkopplat på denna kopparbana? Ena änden på ett motstånd? Ett av benen på en svart plastkapsel (Och vad står det i så fall för bokstäver/nummer på denna)?

/Johan

P.s. Har du lite tur kan detektorkretsen bli väldigt enkel D.S

Reply to
Johan W

Jag har tyvärr inte den framför mig så jag kan inte kolla upp det. Men jag kommer nog kunna göra det efter nästa helg.

Men tanken var att göra detectorkretsen ganska generell, dvs att ska kunna lägga in den mellan befintlig switch (avtryckare) och kretskort (eller vad som styr paintball markören).

Kolla i meddelande nr 15, där har jag skrivit svaren på dina föregående frågor.

Reply to
Emil

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.