Infraroterkennung - max. Spannungshub erreichen

[Vinter]

Salut,

ich kaempfe hier momentan mit einer Schaltung zur Erkennung von Infrarotstrahlung, muss keinen Sender stellen, nichts modulieren und keine Signale uebertragen - also eigentlich ein ganz einfaches Problem. Dennoch krankt die Sache etwas daran, dass der Messbereich am ADC bei minimaler Beschaltung (interne Pullups, D gegen Masse) etwa zwischen fa und ff liegt (direkt in Gluehbirne bis dunkel). Aehnliches bei anderen Bauteilpositionen oder -werten, nur anderes Offset und ggf. umgekehrte Proportionalitet.

Gibt es denn eine einfache Moeglichkeit, wirklich 0-5V am ADC abzugreifen, oder muss ich unbedingt mit ICs etc. hin? Das Projekt sollte bis Freitag laufen, und eine Bestellung kaeme da sehr unguenstig...

Danke,
David

[ruediw]

Also eine Fotodiode am uC reicht nie für einen Spannungshub von
0 bis 5 V. Könntest Du aus dem Bereich Wissen wissen.
Du brauchst einen Vorverstärker (Op-Amp) schon weil die
Photodiode hochomig und der uC Eingang niederohmig ist.

Eine Alternative wäre ein Phototransistor. Aber auch das
dürfte nicht ohne nachverstärkung gehen.

[Vinter]

Klar, hab mir Wissensbereich etc alles durchgelesen, und bin auch oefters ueber das Problem gestolpert - seltsam nur, dass ich bis vor einer Weile mit einem Fertigsystem gearbeitet habe, das ohne auf der Platine sichtbare OpAmps und auch ohne jede manuelle Zuschaltung (durch anderen Funktionsaufruf fuer IR-Sensoren oder irgendwie sonst) Werte von 0 bis 255 geliefert hat.
Dachte deshalb, es gaebe da eine einfache Moeglichkeit - naja, schade :/ Koennte jemand vllt. schnell eine Verstaerkerschaltung aus dem Kopf entwerfen? Habe noch fast nichts mit OpAmps gemacht und geh da glaub ziemlich unter :)

Gruss und Danke,
David

[Vinter]

Bisschen nachgelesen, waere das so richtig?

5k gegen sperrenden Anschluss der Diode, diese gegen Masse. Zwischen Widerstand und Diode mit dem "V-"-Anschluss des Amps abgreifen, an den "V+"-Anschluss 5V. An Vout sollte jetzt ein verstaerktes, invertiertes Signal herauskommen (wo vorher ff = dunkel jetzt 0 = dunkel, wo fa = hell 100 oder was auch immer = hell).
Passt das so?

Der Multiplikator ist von Opamp zu Opamp unteschiedlich und fest, oder? Ich muesste also nur einen waehlen, der genau passend verstaerkt (5 mV -> 5V oder so, also etwa V0=1000).

Danke :)
David

[SprinterSB]

ADC und interne Pullups? Ist der ADC auf einem µC?
Dann geht evtl Messung von Zeiten über einen hochohmigen Eingang, z.B. Kapazitätsänderung der Diode o.ä.

Die Diode wird in Sperrichtung betrieben und wie ein Kondensator mit variablem C betrachtet. Das Signal wird aber recht stark verrauscht sein.

[Vinter]

Jep, ist am uC. Aber die Methode mit der Kapazitaet wird wohl relativ langwierig sein, oder? Und Rauschen klingt auch nicht allzu gut, muesste man wieder mitteln, zusammen mit dem Zweitaufwand wuerde das wohl eine ziemliche Blockade ergeben... Trotzdem vielen Dank fuer den Tipp, werds evtl. mal ausprobieren. Was fuer eine Amplitude waere denn moeglich, und wieviel % Toleranz?

Gruss,
David

[H.A.R.R.Y.]

Hast Du eine Fotodiode oder einen Fototransistor?

Der Fototdiode kannst Du auch einen Transistor nachschalten, dann wird der Bereich größer (aber handfest nichtlinear):

Kathode der Fotodiode an Vcc, Anode an die Basis eines npn-Transistors z.B. BC547C. Der Emitter vom Transistor an Gnd und der Kollektor an den ADC-Eingang. Normaler weise kommt noch ein Pull-Up-Widerstand zwischen Kollektor und Vcc, der möglicherweise durch den internen Pull-Up ersetzt werden kann. Mit dem Pullup stellt man den Bereich ein. Damit sollte es ausreichend Hub geben (0,2V bis 5V). Achtung: Niedrige Spannung = große Helligkeit UND nichtlinear!

Den Fototransistor schließt Du auch an wie oben, dafür bleibt seine Basis aber offen (die "Fotodiode" ist ja schon drin).

[Vinter]

Ich habe die Bauteile leider nicht persoenlich bestellt, bin mir aber rel. sicher, dass es eine Diode ist, befindet sich im 5mm-Rundgehaeuse, hat 2 Anschluesse und der Bestellende hat von "Dioden" gesprochen (gut, viel Ahnung hat er nicht). Die vorgeschlagene Schaltung klingt fuer mich also sehr gut :)

Wie nichtlinear waere das denn? Nur eine e-Funktion oder starke Wellen? Muss nur den intensivst beleuchteten von 5 Sensoren (4-5 cm Abstand, Distanz bis 2m) i. allg. akkurat herausfinden, um in seine Richtung zu steuern, und ggf. ueber die Intensitaet noch die Naehe des Objekts schaetzen. Waere das so moeglich? Waer ja ideal, etwas in der Einfachheit hatte ich mir gewuenscht :)

Ach ja, sorry fuer die dumme Frage - aber ist auch bei einem Sensor das lange Bein die Anode, oder ist das im Vgl. zur LED vertauscht?

Vielen Dank,
David

[SprinterSB]

Jep, ist am uC. Aber die Methode mit der Kapazitaet wird wohl relativ langwierig sein, oder? Und Rauschen klingt auch nicht allzu gut, muesste man wieder mitteln, zusammen mit dem Zweitaufwand wuerde das wohl eine ziemliche Blockade ergeben... Trotzdem vielen Dank fuer den Tipp, werds evtl. mal ausprobieren. Was fuer eine Amplitude waere denn moeglich, und wieviel % Toleranz?

Gruss,
David

Zeit muss man schon einplanen, aber das parallelisiert man in Hardware (z.B. InputCapture), das gibt die genauesten Messwerte und ohne ohne die Applikation lahmzulegen. Experimentiert hab ich nur mit einer LED (GaAlAs) als Sensor, weil die gleichzeitig im Zeit-MUX auch leuchten soll, von daher kann ich keine Anhaltswerte nennen, zumal ich nur normales Umgebungslicht messen will (flackert mit 100Hz) und nen recht großen Ripple auf VCC hab. Von daher ist das "Rauschen" relativ...

Je heller, desto schneller geht es natürlich. Mit welcher Frequenz willst du denn abtasten? Die Grenze schätze ich so bei 1kHz bis 10kHz, aber wie gesagt nur Schätzwerte mit einer LED... Evtl den Port mit ein paar pF zusätzlich belasten, verlängert dann aber die Messzeit.

[Vinter]

Hi,

habe gerade die Variante mit dem Transistor ausprobieren koennen und es funktioniert, nun ja, interessant. Zuerst hatte ich kaum Schwankungen, sobald das Licht etwas indirekt fiel oder sich bewegte, dafuer jedoch glatte 0V, also vollen Ausschlag, wenn ich direkt hineinleuchtete. Wollte die Sache schon wieder verwerfen, bis ich hier noch einen alten LED-Reflektor gefunden habe und diesen einmal angeschraubt. Und siehe da, jetzt habe ich wenigstens Schwankungen von 30 am analogen Eingang auf 50 cm Entfernung, und vollen Ausschlag bei etwa 5 cm. Fuer rudimentaere Funktion sollte das durchaus reichen.

Falls das im Endeffekt nicht ausreichen sollte, werde ich evtl. ne Darlington-Schaltung draus machen (macht ein Bekannter wohl so, mal interviewen), oder einen Opamp einbauen, was wohl die schoenste Loesung waere. Aber fuer die Zwischenabnahme durch den Chef reichts wohl ^^

Danke fuer alle Tipps,
David