Optischer Drehzahlmesser mit uC und Photodiode

Ich vermute es fehlt ein Spannungsteiler der an C5 den Arbeitspunkt auf Vcc/2 erzeugt. Daß es eine geniale Schaltung ist die per Rückkopplung den Arbeitspunkt nachführt um Offsets auszugleichen wäre auch möglich, glaube ich aber nicht. Über die Verwendung von KOPs als OPs gibts geteilte Ansichten.

MfG JRD

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Rafael Deliano
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Hallo Rafael,

Rafael Deliano schrieb:

habe mir die Schaltung gerade mit PSPICE angesehen, da ich 1 Diodenmodell gerade da hatte. Sie funktioniert auf den 1. Blick sehr gut, obwohl schwer überschaubar. Allerdings ist sie gegen Fremdlicht nicht geschützt, sie wird von Leuchtstoffröhren pulsbreitenmoduliert und geht bei Sonneneinstrahlung in die Begrenzung, macht dann nichts mehr. Ob die Simulation hinsichtlich der Stabilität realistisch ist, wage ich auch zu bezweifeln, da die Komparatoren als schwingfreudig bekannt sind, aber das müßte ein Aufbau zeigen.

Eine einfache Lösung mit Fototransistor habe ich noch aus früherer Zeit, die auch in der Praxis in einer Lichtschranke läuft:

+5 V o | o--------------o------------------------------------. | | | | | | | | | .-. | | | | 10 K | | | | | | '-' | | | |< Clamp - o-----o------| BC416C ^ 74HCT14 | | |\ 6.8 K | | | || | || ___ | |\ | '--||----o------||------o------|___|------o---o---| >O----o |/ || | || | | | |/ -|BPW78A | | | | |> 33 pF | 33 nF | | | | .-. .-. | - Clamp | | | | | --- ^ | 1 K | | 15 K| | 4.7 nF --- | | '-' '-' | | | | | | | | | | | | | | === === === === === GND GND GND GND GND (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05
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Das Bandfilter ist wegen der Leuchtstoffröhren, allerdings treibt direkte Sonneneinstrahlung die Schaltung in die Begrenzung. Der 74HCT14 hat Schmittriggereingang, die Clampdioden sind schon drin, die bräuchte man nur, wenn man ihn wegläßt. Um eine kleinere Drehzahl zu messen, müßte man die untere Grenzfrequenz entsprechend absenken, das Bandfilter müßte also noch etwas modifiziert werden.

Um das Problem der Sonneneinstrahlung zu lösen, wäre der Ansatz von MaWin möglich. Ich stelle mir eine Regelung über einen zusätzlichen Transistor vor, der vom DAC des uC gesteuert wird. Dazu bräuchte man natürlich auch die analoge Größe vor dem 74HCT14 mit ADC. Das Programm müßte die Triggerschwelle des Signals aus den Min- und Maxwerten des ADC berechnen und es gegen 0 oder die Mitte des Zahlenbereichs regeln. Ob das in der Praxis machbar ist, müßte man ausprobieren, ein an das Signal selbstanpassendes Programm habe ich kürzlich geschrieben und es funktioniert.

Mir fällt gerade noch ein, in den Emitter des Fototransistors würde ich noch einen kleinen Widerstand legen, sonst könnte der Strom etwas hoch werden. Die 33 pF zwischen C und B des BC416C sind wegen der Stabilität erforderlich, sonst schwingt das Ganze, soviel ich noch weiß.

mfg. Winfried

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Winfried Salomon

Ich hatte auch mal an LTSpice gedacht, aber Simulation von KOP-als-OP schien mir nicht realistisch. Dass hinten ein Logiksignal rauskommt dass glaube ich schon. Durch Kerkos wie C3 hat man ja eine Mitkopplung. Die Frage ist halt bei welchen Frequenzen, Amplituden und DC-Strömen aus der Fotodiode diese die Oberhand behält und am wann der KOP schlicht Oszillator spielt. Der Primitivtest im Breadboard ist offensichtlich den Sensor zu überbrücken/deaktivieren: die Schaltung sollte dann ruhig sein ( per Hysterese ). Oder zumindest auf eine Frequenz laufen die man sicher als defekt erkennen kann. D.h. wenn nichts verwertbares da ist im Display keinen Unsinn anzeigen.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Hallo @ all, ich habe so etwas ähnliches mal vor Jahren (Jahrzehnten) gebaut, mit einer Ausregelung der Umgebungshelligkeit:

VCC + | | | | o-------------------------. | | - Fotodiode | ^ | | |/ o-----------------------| | |>

| | |\ | o--------| >O- | | |/ | | | | \| ___ ___ | |- -|___|---o---|___|---'

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Andreas Graebe

Ja, ja, im Alter läßt das Gedächtnis nach. Es muß natürlich noch ein Widerstand vom Eingang Gatter nach Masse gelegt werden, wie soll sich sonst die Ladung abbauen?

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Andreas Graebe

Hallo Rafael,

Rafael Deliano schrieb:

der 1. Komparator scheint kurz in den linearen Bereich wegen der Gegenkopplung zu gehen, in der Simulation funktioniert das. Mir ist das bei Komparatoren aber suspekt, ich hätte da Hysterese eingebaut, die seh ich aber nicht. Ob mein Simulationsmodell der Diode richtig ist, weiß ich auch nicht, sie gerät bei Beleuchtung leicht in den Durchlaßbereich, weiß nicht ob das stimmen kann.

Wenn die Schaltung in der Praxis funktioniert, dann kann das vielleicht an der Wirkung der Kapazitäten liegen. Aber sie regelt Umgebungslicht nicht aus.

mfG Winfried

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Winfried Salomon

Hallo Andreas,

Andreas Graebe schrieb:

ja ich glaube, das sieht gut aus, das C sorgt bei sehr hoher Beleuchtung für einen Offsetstrom, der die Umschaltschwelle nach oben verschiebt. Das würde die Sache für den uC sehr einfach machen.

mfG Winfried

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Winfried Salomon

Andreas Graebe schrieb:

muß IMHO nicht zwingend sein, da der Strom ja über B-E abfließt. BTW, die Jüngeren haben ja noch garnichts, was sie vergessen könnten ;-).

mfG Winfried

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Winfried Salomon
56kHz. Die beiden Ofenrohre sind Trinkhalme die mit Alufolie lichtdicht gemacht wurden. Bin noch auf der Suche nach provisorischem Propeller für Tests.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Hallo,

ich habe jetzt mal ein bisschen experimentiert, zunächst mit einem Phototransistor den ich einfach über einen Vorwiderstand R betreibe und dann mal den Spannungsabfall über R messe.

Beim Experimentieren hat sich gezeigt, das ein weiteres Problem der Abstand der Rotorblätter vom Phototransistor werden könnte.

Der Phototransistor hat einen Öffnungswinkel von +/- 12 Grad. Dadurch ist der Abstand an dem die Abschattung durch z.B. ein Rotorblatt noch gut erfasst werden kann schon relativ begrenzt.

Wie könnte man das verbessern? Phototransistoren oder Dioden mit kleinerem Öffnungswinkel als 10 Grad habe ich nicht gefunden.

Ciao... Markus

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Markus Marquardt

In ein undurchsichtiges Röhrchen einbauen.

--
Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Frank Buss

Ein Objektiv?

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Geht, aber dann braucht man fuer groessere Abstaende ziemlich Leistung. Hatte ich mal bei einer Drehzahlsonde fuer Abgastests, die ihr Eingangssignal von Schmutz, Unebenheiten oder aufgebrachten Markierungen auf Keilriemenscheiben saugen musste. Das brauchte nachher eine gepflegte Laserdiode, dann ging es. Plus Schulung, Warnungen in mehreren Sprachen usw., damit bloss niemand reinguckt.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Stelle ich mir nicht so schwierig vor. Kommt natürlich drauf an, was der OP messen möchte, aber wenn man da recht nahe ran kann an den Rotor, dann sollte da ein schönes hell/dunkel Singal bei messbar sein, zumindest aber eine sich wiederholende Veränderung, die man auswerten kann. Das ganze dann wechselstromgekoppelt vorverstärkt und in einen schnellen ADC mit integriertem PGA, einen schnellen DSP damit füttern und wenig Software und alles wird gut :-)

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Frank Buss

Mit einer zusätzlichen Optik.

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Heiko Nocon

Hallo Rafael,

Rafael Deliano schrieb:

interessant dieser Empfänger, ist wohl moduliert für Fernsteuerungen. Welchen Aufwand die Modulation darstellt, habe ich jetzt nicht nachgesehen.

Ich habe nochmal den Vorschlag von Andreas weiter untersucht und eine empfindliche Modifikation mit Werten für die gewünschte Anwendung simuliert:

+Ubat o | o-----o----------. | | | | | | | .-. | | | | | Fotodiode - | |10 k | ^ '-' | | | | Chp | | |< | o---o----| BC177 3.3 nF positiver | | | |\ | | | || | || Nadelimpuls BC107b | |/ '-||---o-------------o----||---o-----o------o o---| || | | || | | | |> 33 pF .-. | | | | | | | | | | | | | |1 k | .-. | | === '-' | | | - | GND | | 15 k| | ^ Clamp | | | '-' | | === | | | | GND | | | \| ___ ___ | === === BC107b |-----|___|----o------|___|--' GND GND
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Winfried Salomon

Das IR-LED wird per Transistor von Controller mit passender Frequenz getaktet. Der Empfänger hat natürlich seine Eigenheiten: er will für seine ALC viel Ruhe und dann sporadisch eine "Nachricht". D.h. man kann ihn wohl nicht kontinuierlich betreiben. Weshalb er nicht für alle Lichtschrankenanwendungen geeignet sein dürfte. Hier ist es wegen des hohen Stromverbrauchs des LEDs aber ohnehin nur sinnvoll alle 500msec Messung zu starten, warten bis die Bits stabil gemessen werden, dann wieder abschalten.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Ja, wenn man nahe rangehen kann, dann ist es einfach. Das soll bei benzingetriebenen Modellflugzeugen aber nicht ganz ungefaehrlich sein.

"Hey, kannst Du nochmal den Motor abstellen, ich muss das RTOS neu starten." Und nach einer Stunde ist der Akku alle :-)

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Gut, wo finde ich so kleine Optiken? Der Phototransistor ist ein 3mm Typ, die Optik sollte nicht viel größer sein und auch möglichst nicht justiert werden müssen o.ä.

Die Sache mit dem "Rohr" habe ich mir auch überlegt, aber nach meinen Berechnungen müsste das Rohr mit zunehmendem Abstand der Rohröffnung zu dem Messobjekt auch immer länger werden, um den sichtbaren Bereich einzugrenzen.

Ciao... Markus

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Markus Marquardt

In Laserpointern und in optischen Laufwerken.

In durchaus vernünftiger Qualität bei Reichelt: "LAS LEN 046", "LAS LEN 100", "LAS LEN 183"

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Kai-Martin Knaak
http://lilalaser.de/blog
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Kai-Martin Knaak

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