38kHz mit BS170 an AVR

Hallo Alle! :-)

Also, Michael hat mich richtig verstanden. Es ging tatsächlich darum, ob der BS170 eine Gegentakt-Treiberstufe aus NPN/PNP bekommen sollte. Oder ob das bei 38kHz nicht nötig ist.

Michael hat mit einer Überschlagsrechnung geantwortet --> BS170 direkt an den Port. Die Schaltung ist fertig und funktioniert einwandfrei. Michael hatte also recht mit seiner Rechnung.

Da ich nur Blechbieger und kein Elektroniker bin, habe ich eben hier nachgefragt. Ich weiß nur von FETS, dass man die Gate-Kapazität möglichst schnell umladen muss, wenn es steil werden soll. Dann sagt doch die Mathematik, wenn die Zeit unendlich kurz sein soll, muss der Strom unendlich hoch sein, oder? Daher meine Frage.

Wie immer in dieser Group war der Thread sehr lehrreich! :-)

Viele Grüße an Alle aus Petershagen und ein sonniges Wochenende!

Rolf

Ein Klassenkamerad hatte den gleichen Telefunkenfernseher im elterlichen Wohnzimmer, wie er stummgeschaltet im Schaufenster des örtlichen Fernsehhändlers stand. Er heim, die FB geholt, Baß und Höhen aufgerissen (dieser Fernseher lieferte einen beeindruckenden Klang und hatte gut Bums dahinter), die Lautstärke voll auf, und schon dröhnte irgendeine Volksmusiksendung los. Das Ganze endete mit einem Polzeieinsatz und einer kleinen Notiz in der Zeitung...

-ras

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Ralph A. Schmid

http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/

Ja, das macht Sinn. Da die Lichtausbeute in guter Näherung proportional zum Strom und die Maximalleistung durch einen Prozeß beschränkt wird, der recht langsam ist (im Fall der LED ist das das Heizen und die Kühlung der aktiven Region).

Das jedoch verstehe ich nicht. Wie oben im Betreff angegeben, geht es um einen Empfänger, der einen 38kHz-Bandpaßfilter hinter dem Detektor hat. Das Signal/Rauschverhältnis wird durch das Verhältnis der gewünschten zu den unerwünschten Photonen, die den Detektor treffen, bestimmt (der Dunkelstrom spielt hier dieselbe Rolle wie Hintergrundlicht). Weißes elektronisches Verstärkerrauschen ist vom Dunkelstrom ebenso ununterscheidbar.

Die Anzahl der Photonen, die ich pro Sekunde mit der LED erzeugen kann, ist fest, beeinflussen kann ich nur deren Verteilung in der Zeit (s. deine Aussage zum Duty-cycle oben).

Ich sehe jetzt nicht, wie Du durch Ändern des Tastverhältnisses mehr Signal durch den 38kHz-Filter bekommst. Ich sehe da eher den gegenteiligen Effekt: Jede Abweichung von einer idealen harmonischen Modulation verteilt die konstante Lichtleistung auf mehr und mehr Seitenbänder.

Also wieso funktioniert das besser? Wo ist mein Denkfehler?

Gruß, Jürgen

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GPG key: 
http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=J%FCrgen+Appel&op=get

Falsch. Du hast ein Verlustleistungskontingent, das Du im langfristigen Mittel nicht überschreiten kannst. Das Kontingent ergibt sich als (Nutzspannung + Bandlücke)*Nutzstrom*Dutycyle. Je höher Du die Nutzspannung treiben kannst (und das geht nur durch Verringerung des Dutycycle), desto weniger Leistung verheizt Du in der Bandlücke.

(a+b)^2

Solange der Burst nicht nennenswert durch zu kleine Bandbreite des Filters abgeschwaecht wird ist er einfach leichter zu detektieren, da er sich von Hintergrundstoerungen besser abhebt. Ist so aehnlich wie bei anderen Dingen. Die Glocke des Eiswagens hoert man nur wenn er ganz nah ist, ansonsten geht sie im Verkehrslaerm unter. Die dicke Glocke von St.Stephanus schlaegt um halb eins nur einmal und verbraucht dabei aehnlich viel Energie wie die des Eiswagens ueber den ganzen Nachmittag wo man ihn aber gar nicht mehr hoert. Aber die Glocke von St.Stephanus hoert man noch in 2km Entfernung deutlich obwohl inzwischen rumherum Hochhaeuser sind.

Klappt aber nur wenn man keine rieisige Menge an Information uebertragen muss.

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

"Rolf Bredemeier" schrieb:

wobei 5V Gate-Source-Spannung ist aber schon sehr wenig ist :-((

Gruß Dietrich

Da wuerde ich eh was anderes nehmen wenn kein triftiger Grund dagegen spricht. 2N7002 oder so, ist auch billiger. 2N7000 wenn es bedrahtet sein soll.

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Wir reden hier nicht wirklich von hohen Frequenzen, FB-Träger liegen bei einigen 10^5 Hz, die Periode beträgt also schier endlose 15..30 µs.

Da kann man wunderbar und völlig problemlos z.B. ein (binär) rundes Tastverhältnis von 1:15 benutzen. Ton liegt also zwischen 1 und 2 µs. Da spielen die 100..200ns extra zum Ausräumen noch keine nennenswerte Rolle. Den maximalen LED-Strom würde man auf ca. 300mA einstellen.

Mit einem FET hast du bei 5V Versorgung in dieser Konfiguration schon ganz erhebliche Probleme, diesen Strom überhaupt zu erreichen. Das geht nur mit einer stark eingeschränkten Auswahl an Typen und die sind dann entweder schlecht beschaffbar oder teuer oder beides gleichzeitig.

Erst jammerst Du, FETs seien zu lahm, deshalb mit schnellen Bipolaren arbeiten und jetzt relativierst Du das wieder. Es hat durchauch seinen Grund, warum heute alle schnelle Prozesse in der Digitaltechnik mit CMOS gemacht werden. Bipolar stößt da einfach an seine Grenzen.

Warum kann das BSS138 (absoluter Standardtyp, gut beschaffbar) nicht? Mit einem Standardbipolartransistor schaffst Du das auch nicht, zumindest dann nicht, wenn Du nur die paar mA ausm Portpin zur Verfügung hast.

300mA sind noch wenig für IR-Sender.

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Michael

Häh? Durch das Filter kommt nur die Grundschwingung durch, die Harmonischen nicht mehr. Also ist die Amplitude der Grundschwingung wesentlich für die Reichweite. Mir leuchtet nicht ein, warum diese bei anderen Tastverhältnissen als 50% größer werden soll.

Bei Tastverhältnissen ungleich 50% steckt man einen größeren Anteil der Energie in die Harmonischen, mit denen der Empfänger nichts mehr anfangen kann.

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Michael

Wenn Du das Tastverhaeltnis reduzierst kannst Du dafuer mit der Leistung rauf. Bis zu einem Limit natuerlich, aber das kann sehr hoch liegen. Natuerlich darf der Burst nicht so kurz sein dass es nicht mehr durch das Filter geht. Es wird Verluste geben, aber solange man die Leistung heraufskalieren kann gewinnt man netto an Reichweite. Die uebertragbare Informationsmenge nimmt dabei natuerlich ab, da ja dann die meiste Zeit nicht gesendet wird.

Das wird z.B. bei Funkverbindungen ueber sehr schwache Strecken ausgenutzt. Man sendet mit zig Kilowatt aber nur in kurzen Bursts, weil sonst Teile der Anlage abrauchen wuerden.

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Moin!

Ich auch nicht.

Also ich hab mir jetzt einfach mal das Datenblatt der SFH409 von Osram angeschaut (erster Treffer auf der Suche nach Infrarot LED bei Reichelt).

Auf Seite 4 finden sich Graphen zu Strom/Spannung und zur Strahlungsintensität in Abhängigkeit des Stroms, jeweils für kurze Pulse. Bei einer Steigerung des Stroms von 100mA auf 1A

- steigt die typische Spannung von 1,3V auf 2V

- steigt entsprechend die elektrische Leistung um den Faktor 15

- steigt die Strahlungsintensität um den Faktor 7.

Für mich klingt das nach einem schlechten Tausch, solange man nachher auf die Grundfrequenz filtert und nicht gerade auf die Spitze eines Pulses abtastet.

Gruß, Michael.

Mein Reden.

Ehm. Die Grenze setzt da eher der Stromverbrauch und die sich ergebende Leistungsdichte als die Geschwindigkeit.

Illusorisch. Ich habe heute aus gegebenem Anlaß mal in ein paar Datenblätter geschaut. Typische IR-FB Encoder haben am LED-Ausgang ein duty cycle von 50% (Motorola, prehistorisch) über 33% (Philips RC5) bis minimal 25% (Holtek). Weniger bringts dann wohl eher nicht. Dementsprechend sind die Pulsströme auch nicht höher als ca. 500mA.

Bei 5V Versorgung ist ein FET klar der Schalter der Wahl. Bei 3V ist bipolar dann besser. In einer Anwendung bei mir (Canon EOS IR- Auslöser) ist es ein schnöder BC817. Besseres gibts z.B. von Zetex.

XL

"David Kastrup" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@fencepost.gnu.org...

Die hilft nicht unbedingt weiter bei Dreiecksungleichungen, weil die Vorzeichen des inneren Terms nicht offensichtlich sind. Daß die Ungleichung immer gültig ist, wenn man sie nur richtigrumdreht (peinlich, peinlich!), kann man nicht aus der binomischen Formel ersehen.

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David Kastrup

Am 30.09.2011 19:27, schrieb Joerg:

Ähem, Du weißt, wie typische IR-Fernbedienungen funktionieren? Die Empfänger haben ein internes Eingangsfilter, das nur die Grundwelle durchlässt. Je extremer ich das Tastverhältnis mache, desto mehr Energie landet in den Oberwellen, desto weniger in der Grundwelle. Mit der Energie in den Oberwellen kann der Empfänger nichts anfangen, die Energie ist einfach verloren. Deshalb bringen auch steile Flanken, wie von Heiko propagiert, überhaupt nichts. Klar, wenn man bei kurzen Tastverhältnissen mit der Leistung hochgeht, kompensiert man unter Umständen den Leistungsverlust durch die Oberwellen. Ich glaube da aber nicht, dass dadurch auf der Grundwelle beim Empfänger wirklich mehr ankommt.

Ganz anderes Thema, ganz andere Modulationsarten, usw. Bei Funkverbindungen kämst Du auch nie auf die Idee, bei z.B. 10MHz mit Rechteck statt mit Sinus zu senden.

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Michael

Anteilig, ja. Die mittlere Leistung wird aber auch geringer, und die darfst Du daher durch einen größeren Spitzenstrom kompensieren.

Die Leistung der 1. Harmonischen ist proportional zum sin^2 des Tastverhältnisses*pi. Die mittlere Leistung ist proportional zum Tastverhältnis selbst.

Gruß Henning

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Ähm, das was in der Bandlücke verschwindet, ist das, was als Photonen raus kommt. Das ist die eigentliche Nutzspannung wenn Du deine LED nicht als Heizung verwenden willst:

UBand*1e ist nämlich in etwa die Energie, die zur Erzeugung eines Elektron- Loch Paares benötigt wird. Das Elektron-Loch-Paar rekombiniert dann und gibt das Licht. Die Anzahl der Photonen, die Du erzeugst, ist deshalb fast exakt proportional zum Strom über mehrere Größenordnungen hinweg.

(Siehe Abbildung 2 auf Seite 4)

Das paßt auch sehr gut bei diesem Datenblatt: Vf=1.3 V ->

lambda = h*c/(Vf * e) = 956 nm. Bei Raumtemperatur haben die Elektronen zudem eine thermische Energie von im Mittel k*T= 24 meV, was erklärt, daß auch schon bei Vorwärtsspannungen < 1.3V Strom fließt.

Für mich macht das Sinn: bei größeren Strömen steigt dann die Vorwärtsspannung stark an, vermutlich da wegen endlicher Widerstände größere Verluste anfallen.

Je kürzer man die Pulse macht, desto mehr Wärme erzeugt man deshalb für jedes erzeugte Photon. Schon von daher ist es eine schleche Idee, seine Photonen zeitlich zu konzentrieren, wenn man thermisch limitiert ist und der (integrierende) Detektor langsam ist.

Daß bei kurzen Pulsen dazu noch Leistung in andere Seitenbänder emittiert wird, die gar nicht detektiert werden, kommt außerdem noch hinzu.

Logisch: wenn man nur über ein kurzes Zeitfenster sampelt (also den Fotostrom integriert), dann ist es natürlich am besten, die Photonen in das Zeitfenster zu senden.

Aber wie Du bereits sagst: Der normale IR-Empfänger wird wohl einen Bandpaßfilter um 35 kHz haben und alle höheren Harmonischen gar nicht sehen.

Kurze kräftige Pulse halte ich deshalb ebenso wie Du für eine ganz schlechte Idee.

Gruß, Jürgen

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http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=J%FCrgen+Appel&op=get

Das gilt dann, wenn man das Signal sampelt und die Samples getrennt auswertet. Wenn Du die Samples vom ganzen Nachmittag aufsummierst (und das tut der 35kHz Bandpaß), ist deine Kirchturmglocke genauso im Lärm verschwunden wie der Eiswagen.

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