Fotowiderstand

[willywilly]

Hallo,
ich würde gerne eine einfache Lichtschranke bauen und bräuchte dafür eine Schaltung. Ich dachte an einem Fotowiderstand der permanent mit einer LED beleuchtet wird. Wenn jetzt der Weg zwischen den Bauteilen durchkreuzt wird, soll sich eine Verbindung schließen.

Was gibt es da für Möglichkeiten um eine möglichst kurze Reaktionszeit zu haben? Mir fällt nur ein Relais als Möglichkeit ein, welches dann bei einem bestimmten Widerstand schalten würde. Aber ist das auch schnell genug? Es würde für ein Videospiel benutzt werden und da ist es relativ wichtig dass das ganze schnell und präzise reagiert.

...oder sind Bewegungssensoren (worauf auch immer die basieren - ich meine diese Dinger mit denen man etwa das Aussenlicht am Haus ein und ausschaltet) schneller für sowas?

Danke für eure Hiilfe im voraus, was ich hier bisher gelesen habe hat mir schon sehr geholfen.

[gonimax]

hallo @willywilly

so kongrete Vorstellungen habe ich momentan nicht, aber besser eignet sich wohl dann ein Foto-Transistor/Diode, denn der Foto-Widerstand dürfte träger sein. Ausserdem spielt eventuell noch das Umgebungslicht eine Rolle - dann besser die Sache noch auf Infrarot-Basis. Und auskollungsmaessig, damit die Sache nicht verzögert wird, käme die vollelektronische Variante in betracht, also statt Relais via Thyristor/Triac, wenn ein 230V-Gerät geschaltet werden soll.

[BernhardS]

Hallo,

schau doch mal die Beiträge: "Low Cost dämmerungsschalter" und "Näherungsschalter bauen?" durch, vielleicht kommt das Deiner Frage ein Stück entgegen.

Bernhard

[willywilly]

Vielen Dank für eure Beiträge.

Eine IR-Fotodiode scheint aufgrund der Schaltzeit im ns-Bereich und der Störunanfälligkeit tatsächlich geeigneter zu sein, also schwenke ich mal spontan darauf um. Allerdings kenne ich mich mit den Dingern nicht besonders gut aus. Wenn Licht darauf scheint schließen sie eine Verbindung und wenn keins drauf scheint sind sie geöffnet? Also quasi ein einfacher Schalter, der mit Licht bedient wird?


Ich beschreibe mal meinen späteren Einsatz genauer:

Ich möchte ca. 10cm mit der Lichtschranke überbrücken. Wann immer jemand durch diese Lichtschranke fasst, soll ein Kontakt für genau diesen Zeitraum geschlossen werden (wie etwa ein Tastendruck auf dem Keyboard). Spannungen die ich benutzen kann sind <4,5V.

Praktisch packe ich also eine IR-LED (z.B. [url]Reichelt.de[/url]: SFH 4259 ) auf die eine Seite, die dauerhaft eingeschaltet ist. Auf die andere Seite kommt eine IR-Fotodiode (z.B. [url]Reichelt.de[/url]: SFH 213 FA ), die dauerhaft beleuchtet wird und somit dauerhaft geschaltet ist (wenn meine Vorstellung von der Funktion einer IR-Fotodiode denn stimmt).

Wie bekomme ich es jetzt hin, dass wenn kein Licht auf die IR-Fotodiode scheint (also jemand durch die Lichtschranke fasst), ein Kontakt geschlossen wird (also die Taste gedrückt wird)? Im Moment wäre ja genau das Gegenteil der Fall - die Taste wäre dauerhaft gedrückt und wenn man durch die Lichtschranke fasst, würde die Taste losgelassen werden.

[Erfinderlein]

Hallo,

der Ansatz mit dem Fotowiderstand ist für einen Anfänger immer der bessere. Als Teil würde ich einen LDR03 oder 05 nehmen. Was die Verarbeitungsgeschwindigkeit anbelangt, reicht der auch allemal aus, wenn man nicht im dunkeln damit arbeiten will.

Es empfiehlt sich als Grundeinstellung eine Lichtmenge zu nehmen, welche den LDR auf 1 kOhm einstellt. Ganz dunkel hat der 10 MOhm.

Der Fotowiderstand hat auch den Vorteil, dass man durch tauschen des Vorwiderstands (Empfindlichkeitsregler ) mit dem LDR ganz einfach zwischen hellschaltend und dunkelschaltend umrüsten kann.

Was viel wichtiger ist, ist die Getaltung des Lichtweges. Am besten zwei kleine Pappröhrchen wie von kleinen Nähseideröllchen. Damit lässt sich das Fremdlicht weitgehend ausschliessen. Optimieren kann man das indem man die innen noch mit mattschwarz lackiert.

Ich würde aber versuchen, die Versorgungsspannung auf 12 Volt zu legen. Erstens findet man eher Bauteile (Relais) zweitens lässt es sich mit einem grösseren Spannungshub besser arbeiten ( Hysterese und Einstellbereich)

Um das Relais anzusteuern nimmt man dann einen einfachen Schwellwertschaltverstärker aus zwei Transistoren mit einer Zenerdiode davor.
Der Vorwiderstand mit dem LDR zusammen bildet einen lichtabhängigen Spannungsteiler, welcher dann die Spannung für den Schwellwertschalter liefert.

Den Rest der Schaltung kann ich dir dann auch noch erzählen, wenn du diesen Weg beschreiten willst.

LG aus GR

[willywilly]

Vielen Dank für deine Antwort, Erfinderlein.

War meine Vorstellung von der IR-Fotodiode denn jetzt komplett Falsch, dass du mir so davon abrätst (=ein Schalter der durch Licht schliesst)? Ich habe im Moment leider nur das Internet als Lernquelle, bin aber sehr gerne bereit mich da mit Fachliteratur einzudecken.

Bei deinen überlegungen darf nicht mein ursprüngliches Bedenken vergessen werden - die Reaktionszeit. 50ms etwa wären bei einer Videospielsteuerung schon ein relativ grosser Spielraum. Schaffen Relais das? Würden die von dir vorgeschlagenen Transistoren dies nicht sogar noch verlängern? Mit welchen Zeiträumen bei einem durchtrennen der Lichtschranke kann man da in etwa rechnen?

Ein anderes Problem ist dass ich unter keinen Umständen mehr als 4.5V nehmen kann, da ich dies als Vorgabe im Gerät habe, da dieses Batteriebasiert sein soll (also macht wohl auch eine Hochkonvertierung wenig Sinn). Bisher konnte ich auf Reichelt.de noch kein passendes Relais finden, dass hierauf reagieren würde.

[Erfinderlein]

wie sehen denn die zu beschaltenden Eingänge aus ? Musst du da Masse draufschalten oder was.

Ein Relais ist der langsamste Teil am Ganzen und ich sehe keinen Grund solche zu verwenden. Ohne Relais spielt sich das im Mikrosekundenbereich ab.

Eine Fremdlichtsichere Sache macht man mit Wechsellicht. Die IR-Strecke alleine nützt wenig, weil im Tageslicht und Lampenlicht genügend Infrarotanteil vorhanden ist um auch dort zu stören.

IR wird in erster Linie eingesetzt, weil die Sendedioden leistungsstärker sind und um den Strahl unsichtbar zu machen.

Wenn man jetzt die Sendediode mit sagen wir mal 20 kHz pulsieren lässt, dann kann man mit einem selektiven Verstärker für 20 kHz das Empfangssignal verarbeiten. Die ersten LS dieser Art in den 50.ern machten das mit Glühlampe und einer Lochscheibe als Zerhacker. Der Faden einer Glühlampe ist zu träge um elektrisch pulsieren zu können.
Es ist in deinem Fall allemal einfacher, die Lichtstrecke in geschwärzten Kanälen zu führen, um Fremdlicht weitgehend auszuschliessen.

LG aus GR

[gonimax]

Hallo @willywilly

so komplett falsch ist die IR-Sache (wie auch andere Methoden) nicht, je nach örtlichen/gewünschten Gegebenheiten für Dein Projekt ebend
...selbst BernhardS sein Vorschlag/Link betreffs Näherungsschalter würde bei 10cm Abstand funzen. Also, es gibt viele Wege, die Nach Rom führen, klar...
in einer Sache stimme ich Erfinderlein bedingungslos zu: wenn sehr kurze Schaltzeiten erforderlich sind, fallen Relais "raus", obwohl es auch da Typen gibt, wie im DIL-Gehäuse, die die Sache etwas relativieren lassen, aber die elektronische Weiterverarbeitung ist hier wohl nicht viel aufwendiger.
...die Idee des gepulsten Signals erhöht natürlich die Störsignalfestigkeit gegen Fremdeinwirkungen, wird aber auch etwas aufwendiger. Trotzdem (wenn wir bei der Lichtvariante bleiben) würde ich die Fotodiode/transistor vorziehen, ebend wehen Trägheitseinflüssen des Fotowiderstands

um die optimale Variante Funktionalität-Aufwand zu bestimmen, sollte das experimentell bestimmt werden. Die Praxis zeigt es eh am besten, als die rein theoretische Betrachtung.

[BernhardS]

Hallo,

es sollte ein kleines 5 Volt Relais aufzutreiben sein. In der Realität schaltet dieses bei etwa 3Volt. Schau auch mal nach einem Reed-Relais.

Bernhard

[willywilly]

Danke abermals für die aufschlussreichen Antworten. Experimentieren wird wohl tatsächlich das Beste sein. Ich bleibe dann erstmal bei den zwei Teilen von Reichelt.de - SFH 4259 und SFH 213 FA - eine IR LED und die passende Fotodiode sowie das Relais MS 7175-L 5V.

Allerdings steige ich noch nicht 100%ig hinter die Funktionsweise der Fotodiode. Wenn Licht darauf scheint lässt sie Strom durch, wenn es dunkel ist nicht? Ist das so korrekt? Dann würde ich nämlich daran das Relais anschließen um dies umzukehren (wenn Licht drauf scheint ist der Stromkreis geöffnet; wenn es fehlt ist er geschlossen) und hätte das was ich wollte. Ich habe ein extra winziges Relais gewählt, weil ich erwarte dass da die Schaltzeit noch ein bisschen schneller sein wird.

Wenn ihr denkt dass das so klappen kann, werde ich das morgen bestellen.

[Erfinderlein]

Hallo willywilly,

da ich noch viel weniger als 50% hinter die Idee mit deiner Diode steige, steige ich aus dieser Diskusion aus. Ist für mich einfach zu aufregend und zeitraubend.

[gonimax]

hallo @willywilly

...welche Schaltfunktion (Rel-Kontakt geschlossen/geöffnet) gewünscht wird, ist auch vom Kontakt des Relais selbst abhaengig. Hat's einen Wechsler - dann Null-Problem. Falls nur einen Schliesser bzw. Öffner zur Verfügung steht, kannst via an die Foto-Diode angekoppelten Transistor die Wirkrichtung festlegen, und reizt nicht die zulässige Verlustleisung der Diode (100mW) aus, falls das Relais ein staerkerer Typ wäre. Dabei bewirkt die Emitterschaltung 180°- und Emitterfolger 0°-Phasenverschiebung.

Ohne Transistor, also Relais und Diode in Reihe, wuerde bei einfallendem Licht der Relaisanker anziehen.

Ich hoffe, das reicht Dir, denn.... es ist nun wirklich alles gesagt.... Dein Experiment wird Dir Aufschluss geben

[Thomas]

@Erfinderlein: Ich übernehme mal...

Soweit ist das richtig mit der Fotodiode, aber direkt ein Relais anschließen ist meist so nicht möglich. Du benötigst eine kleine Treiberstufe, die Dir das "Signal" der IR Diode verstärkt. Was Erfinderlein ja schon geschrieben hat. Dazu verwendet man am besten einen Standardtransistor wie z.B. BC548 und schließt dann das Relais in OpenCollectorschaltung an. Als Eingang für den Transistor kommt ein Spannungsteiler mit 'nem Wiederstand und Deiner Fotodiode hin. Die Position wo sich am Spannungsteiler die Fotodiode bzw. Wiederstand befindet, bestimmt dann auch ob Ein oder Ausschalter des Relais. (siehe Erfinderlein)

Sinnvollerweise, verwendet man auch eine Schaltung mit Hysterese, damit das Relais nicht zu "flackern" beginnt.

Wenn Du weitere Infos dazu benötigst, einfach melden.

Beim Eintreffen von Licht auf einer Fotodiode, werden Elektronen freigeschlagen und es entstehen freie Ladungsträger. Somit ist es dem "Strömchen" ein leichtes, durchzufließen (soll meinen der Wiederstand wird kleiner).

Gruß
Thomas

Anbei in der Anlage eine kleine Lichtschrankenschaltung von Conrad. Bin sicher die haben nichts wenn man mal hier ein Daten/Anleitungsblatt postet, schließlich haben die auch immer was davon.