Infrarot-Lichtschranke für Flugloch Bienenvolk

Diskutiere Infrarot-Lichtschranke für Flugloch Bienenvolk im Alarmanlagen Forum im Bereich GEBÄUDE- UND HAUSTECHNIK; Hallo Gert, ja klar wissen wir das. Ein simples Script, das den GPIO18 ausliest und 1 und 0 auf dem Bildschirm anzeigt, haben wir ja schon. Aber...

  1. #11 vmakowski, 21.06.2020
    vmakowski

    vmakowski Schlitzeklopfer

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    Hallo Gert, ja klar wissen wir das. Ein simples Script, das den GPIO18 ausliest und 1 und 0 auf dem Bildschirm anzeigt, haben wir ja schon. Aber erst einmal muss die Schaltung ja zuverlässig funktionieren, was sie derzeit nicht tut. Zur Fehlersuche haben wir die „freiluftgelötete“ Schaltung, in der wir bereits zwei IR-Empfänger-Schaltungen parallel-geschaltet hatten wieder getrennt. Nötig war das vermutlich nicht.

    Was wir halt nicht verstehen ist, dass die Schaltung auf dem Breadboard funktioniert, aber auf dem hölzernen Fluglochkeil immer High liefert, auch wenn wir das Bohrloch, durch dass die Bienen laufen sollen mit einem Bohrer komplett verschließen. Wenn immer ein Low käme, spräche das dafür, dass kein infrarotes Licht beim Empfänger ankommt, aber immer High ist uns nicht erklärlich. Deshalb die Frage, ob wir beim Löten ein Bauteil zerstört haben könnten.
     
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  3. #12 _Martin_, 21.06.2020
    _Martin_

    _Martin_ Hülsenpresser

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    Was passiert denn wenn man die Fotodiode vom Transistor trennt und dann an die Basis des BC 547 über einen Widerstand ein High und ein Low-Signal gibt.
    Arbeitet dann die Schaltung ordentlich?
     
  4. xeno

    xeno Lüsterklemmer

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    Halte ich für gut möglich.
    Miss doch einfach die gelötete Schaltung mal mit einem Multimeter Schritt für Schritt durch, ob alle Bauteile noch funktionieren.
     
  5. bigdie

    bigdie Freiluftschalter

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    Mal eine blöde Frage, wie weit sind die Lichtschranken denn auseinander? Leuchtdioden haben ohne vorgesetzte Linse einen breiten Abstrahlwinkel. Kann durchaus sein, das die LEDs jeweils beide Empfänger beleuchten
    Ansonsten ist die Schaltung ziemlicher Krampf von jeder Basis zum Emitter eines Transistors gehört noch ein Widerstand 10-47 kohm und zumindest am Eingang noch ein 100nF Kerko und das Gleiche für die Betriebsspannung und diese ist eigentlich für eine klassische Transistorschaltung eh viel zu klein. Man sollte das also eher mit 5V oder gar 12V machen.
     
  6. #15 vmakowski, 22.06.2020
    vmakowski

    vmakowski Schlitzeklopfer

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    @Martin: Probiere ich aus und poste dann das Ergbnis hier.

    @xeno: Habe ich gemacht. Der einzige Unterschied zwischen Breadboard und gelöteter Schaltung ergibt sich beim abgegriffenen Signal. Am Messpunkt D (Kollektor BC547) liegen 2,4 statt 2,1 V, aber das halte ich nicht für relevant oder?

    @bigdie: 4 cm Entfernung zwischen Sender und Empfänger in einer durchgehenden 3 mm Bohrung. Quer dazu liegt das Flugloch (8mm Bohrung), durch das die Bienen laufen sollen. Um die Lichtschranke zu unterbrechen stecken wir einen 8mm Bohrer durch das Flugloch. Dabei werden beide Lichtschranken (Abstand 1 cm) unterbrochen. Es sollte also kein IR-Licht auf der anderen Seite ankommen. Auch das Auftreffen des Lichtes vom “falschen” Sender würde ich eigentlich ausschliessen, da es “um zwei Ecken” müsste und sowieso beide Schranken vom Bohrer unterbrochen werden. Mit den 5V können wir ja mal experimentieren. Die zusätzlichen Widerstände können wir auch mal auf dem Breadboard ausprobieren. Den Kondensator habe ich in einigen IR-Lichtschranken-Beispielschaltungen schon gesehen, aber nie verstanden, wozu der gut ist. Soll der irgendwas glätten? Ist doch eigentlich alles Gleichstrom, oder?

    Danke Euch allen für die Hilfestellung.
     
  7. Dev

    Dev Schlitzeklopfer

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    Das Auswerten von Photodioden bietet einige mögliche Fallstricke. Was mir spontan auffällt: Du verwendest ein nicht moduliertes Signal. Damit ist die ganze Strecke anfällig für Fremdlicht. Ein vernünftiger Aufbau würde die LED mit einer bestimmten Frequenz (z.B. 15 kHz) pulsen und auf der Auswerteseite ein aktives Filter einsetzen, dass nur diese Frequenz durchlässt. Dann stört z.B. Sonnenlicht nicht die Funktion. Das hätte aber eine ganz andere Schaltung zur Folge. Daher ignorieren wir das Problem erst einmal.

    Was mir bei der Dimensionierung und der Bauteilauswahl auffällt: Die IR-LED wird mit nur 1 mA bestromt. Das ist wenig und reduziert das Nutzsignal an der Photodiode. Die Photodiode ist zudem eine PIN-Diode - diese sind haben sehr kleine innere Kapazitäten und schnelle Schaltzeiten, aber nur ein sehr schwaches Nutzsignal.
    Meine Empfehlung: Trenne die Leitung zwischen der Anode der Photodiode und der Basis des BC547 auf und messe dort den fließenden Strom bei beleuchteter und unbeleuchteter Photodiode. Messbereich: Gleichstrom im µA (!) Bereich. Die Spannung an der Basis des Transistors zu messen (Messpunkt C), ist sinnlos. Durch die Strom-Spannungs-Kennlinie ist dort selbst bei korrekter Ansteuerung des Transistors praktisch keine Änderung zu messen.
    Mit dem gemessenen Strom können wir dann bewerten, ob das überhaupt funktionieren kann.

    Warum euer Low-Pegel teilweise so schlecht ist, kann man ohne den Aufbau zu sehen nicht erklären. Bitte betreib nur diese Schaltung ohne irgendetwas anderes (wie den Mikrocontroller) an einer stabilen Spannungsversorgung.

    Einfacher wäre vermutlich eine Auswertung mit einem geeigneten Operationsverstärker.
     
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  9. #17 Dev, 22.06.2020
    Zuletzt bearbeitet: 22.06.2020
    Dev

    Dev Schlitzeklopfer

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    Das Datenblatt der LED und der Photodiode habe ich mir gerade noch mal angesehen. Der Abstrahlwinkel beträgt +/- 17°. Bei 4cm Abstand beleuchtest Du also grob 6,5 cm². Auf diese Fläche verteilst Du 0,5 mW (grob geschätzt aus den Angaben im Datenblatt). Runden wir mal leicht auf: 0,1 bis 0,2 mW pro cm² (die Leistung ist nicht gleichmäßig über die Fläche verteilt. In der Mitte ist es etwas mehr.).
    Im Datenblatt der Photodiode steht: bei einer Vorspannung mit 5V und 1 mW pro cm² fließen typisch 20 µA (wobei die Schwankungsbreite min bis max recht groß sein dürfte). Ihr habt nur 3,3 V und nur 1/10 der Leistung. Ich erwarte also etwa 2 bis 5 µA Photostrom.
    Ich war also mit meinem letzten Beitrag zu optimistisch. Es kann sein, dass Du im µA-Messbereich nicht mal einen Ausschlag siehst. Und einen nA-Messbereich hat Dein Multimeter vermutlich nicht. ;)

    Ihr braucht mehr Power! Nimm eine Photodiode mit größerer aktiver Fläche und erhöhe zusätzlich den Strom durch die IR-LED auf mind. 10 mA. Wenn möglich, reduziert den Abstand von 4 cm auf 2 cm.

    Eine SFH203FA hätte immerhin schon den 2,5-fachen Photostrom bei gleicher Helligkeit. Dazu die 10-fache Leistung aus der IR-LED und Faktor 4 durch den halbierten Abstand: Da käme schon ein brauchbares Signal bei raus...
    Ob das dann eine robuste Schaltung ergibt, die keine Fehlauslösungen zeigt, steht auf einem ganz anderen Blatt. Aber dann habt ihr zumindest eine Chance.
     
  10. gert

    gert Freiluftschalter

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    Also prima pairen kann man den IS471.

    Gruß Gert
     
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