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Thema: Schaltung für Fototransistor und analogen Messzeiger

  1. #31
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von i_make_it Beitrag anzeigen
    Das ist ziemlich egal was man messen will Spannung ganz ohne Strom bekommt man nicht und umgekehrt auch nicht.

    Das der input current beim PCF8591 maximal 10mA betragen darf (auch 10mA Rückwärtsstrom hält der aus) ist übrigens die Meinung von NXP Semiconductors.
    Den Link zum Datenblatt mit Angabe der Tabelle in der das steht hatte ich ja bereits gepostet (soviel zu professionellen Quellen).
    Also schließe ich mich weiterhin der Meinung des Herstellers an. Ich denke da bin ich deutlich sicherer als bei jemanden der 1000A bei 3.3V für unkritisch hält.
    Immerhin sind das 3,3kW. Da würde weder ein Kühlkörper noch eine aktive Kühlung den Chip retten.

    Anfänger oder Fortgeschrittener, Datenblätter lesen ist meist ganz nützlich.
    Selbst bei Bauteilen die man bereits kennt, kann durch Änderung in der Fertigung auch mal der eine oder andere Wert geändert werden.
    Im allgemeinen zum besseren. Was Geld sparen kann wenn man dann ein günstigere Bauteil kaufen kann wo man vorher das nächst "größere" im Sinne von hält mehr aus, geholt hatte.

    Da die Aussage, das 1000A bei 3,3V beim PCF8591 irrelevant sind, eigentlich nur bei Unkenntniss der zugrundeliegenden Physik gemacht werdne kann, klinke ich mich hier aus, bevor wieder lauter "unregistriert" Kommentare auftauchen.

    Ich denke der TO kann sich selbst ein Bild machen und für sich selbst überlegen was für ihn nützlich ist um zukünftig die Zusammenhänge bei elektronischen Schaltungen besser zu verstehen.
    @robotrader:
    Vergiss das was i-make-it geschrieben hat, es ist falsch und verwirrend.

    Der Strom an den ADC ports des PCF8591 ist dadurch begrenzt, dass sie intern hochohmig sind.

    Z.B.:
    angenommen der Innenwiderstand wäre 1000 Ohm, dann würde der Strom nach
    I=U/R und anliegenden 3.3 V *automatisch* auf
    3.3/1000=0,0033 A = 3.3mA begrenzt werden, ganz egal, ob die Messspannungsquelle bzw. Stromquelle nun prinzipiell, theoretisch oder auch praktisch nur 10mA oder 1000 A bereitstellen könnte: egal wie stark sie ist, es fliessen dann immer nur 3.3 mA.
    Bei anderen Widerständen ist es prinzipiell nicht anders.
    Geändert von HaWe (13.01.2018 um 10:18 Uhr) Grund: typos
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  2. #32
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von RoboTrader
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    Ich danke euch allen - ganz besonders für die Diskussion.
    Ich werde mich am Wochenende mal durch alles durcharbeiten und meine Formeln rauskramen, nachrechnen und fleißig mit dem Multimessgerät messen. Jedenfalls läuft mein Fototransistor und das Messgerät, beides noch nicht ideal, aber das werde ich mit euren Tipps noch justieren.

    Ich kann nur sagen: Großartiges Forum!
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  3. #33
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Nur noch etwas Klugscheißerei (damit RoboTrader hier nix Falsches mitnimmt):
    Der bereits vielzitierte PCF8591 hat, da er weder eine Spannung noch einen Strom liefert, natürlich keinen Innenwiderstand. Einen stinknormalen Meßwiderstand ja (oder Eingangswiderstand oder wie auch immer), Innenwiderstände haben jedoch nur Strom- und Spannungsquellen.

    Genug des Theoretisierens...

  4. #34
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Ich weis, der Begriff Innenwiderstand ist fachlich inkorrekt. Eigentlich haben die np-Übergänge in der Komparatorkette alle differentielle Widerstände die sich dann auch noch abhängig von der anliegenden Spannung am Eingang ändern.
    Darum gibt es im Datenblatt ja auch keine Widerstandsangabe sondern nur einen Maximalstrom.

    Als Vereinfachung und Umschreibung habe ich den Begriff ausgeliehen.
    Besser wäre wohl Bauteilinterner Widerstand um Verwechslungen zu vermeiden.
    Ich habe da simplifiziert, dann die tatsächlichen chipinternen Verhältnisse sind wirklich was für Fortgeschrittene.
    Geändert von i_make_it (13.01.2018 um 09:41 Uhr)

  5. #35
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Zitat Zitat von i_make_it Beitrag anzeigen
    Ich habe da simplifiziert, dann die tatsächlichen chipinternen Verhältnisse sind wirklich was für Fortgeschrittene.
    Eben, weil z.B. bei seriellem Schutzwiderstand muß man auch u.a. die frequenz- und amplitudenabhängige interne Kapazitäten berücksichtigen.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  6. #36
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    Eben, weil z.B. bei seriellem Schutzwiderstand muß man auch u.a. die frequenz- und amplitudenabhängige interne Kapazitäten berücksichtigen.
    wobei die PCF8591-internen Messwiderstände immerhin so dimensioniert sind, dass man jederzeit eine Spannungsquelle von bis zu 6V direkt anschließen kann, ohne seine ADC Input-Ports zu zerstören: nach allen professionellen und zuverlässigen veröffentlichten Schaltbildern halten das die PCF8591-ADC-Ports problemlos aus!

    Das gilt auch bezüglich jeder DC-Spannungsquelle, die zur Spannungsmessung verwendet wird, egal wieviel Strom sie theoretisch sonst zur Verfügung stellen könnte, entgegen i_make_its Behauptung sind also auch "starke" Strom/Spannungsquellen erlaubt, selbst wenn sie 1000A oder mehr liefern könnten. In unserem Fall aber stammt die Messspannung ja von der Bordspannung des Raspis, und da werden es kaum mehr als 2-3A max. sein, was die liefern könnten; auch hier werden dann indes durch den PCF8591-ADC-Port nicht mehr mA fließen als sonst auch.
    Und wenn der Hersteller in diesem Zusammenhang jene vielzitierten max. 10mA angibt, dann werden das IMO genau DIE 10mA max. sein, auf die der Strom durch die internen Widerstände eben nun mal *automatisch* begrenzt ist, bei max. 6V Messspannung.

    Das gilt selbstverständlich nicht für versehentliche Fehlschaltungen oder höhere Gewalt, bei denen plötzlich deutlich höhere Spannungen als 6V angelegt werden - : da muss man also tunlichst aufpassen.

    Und daher kann man, wenn man einen Photowiderstand oder Phototransistor korrekt wie oben skizziert verschaltet, komplett auf einen weiteren Widerstand als "Schutzwiderstand" verzichten, und man sollte es auch tun, wenn man die Messwerte des Phototransistors nicht auch noch zusätzlich verfälschen will.
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  7. #37
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    Das gilt nicht für versehentliche Fehlschaltungen oder höhere Gewalt, bei denen plötzlich deutlich höhere Spannungen als 6V angelegt werden - : da muss man also tunlichst aufpassen.

    ..., komplett auf einen weiteren Widerstand als "Schutzwiderstand" verzichten, und man sollte es auch tun, wenn man die Messwerte des Phototransistors nicht auch noch zusätzlich verfälschen will.
    Wenn man die höhere Gewalt also nicht im Griff hat, dann den Serienwiderstand einbauen. Nichts anderes hat doch i_make_it gemeint?
    Hoffentlich liegt das Ziel auch am Weg
    ..................................................................Der Weg zu einigen meiner Konstruktionen

  8. #38
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Searcher Beitrag anzeigen
    Wenn man die höhere Gewalt also nicht im Griff hat, dann den Serienwiderstand einbauen. Nichts anderes hat doch i_make_it gemeint?
    selbst wenn er es so gemeint hätte, hat er das nicht so formuliert, und er hätte auch dann nicht nicht unbedingt Recht, denn ein Schutzwiderstand in einer von ihm vorgeschlagenen Größenordung könnte sicher nicht gegen jeden erdenklichen "Unfall" schützen, z.B. durch blanke herumfliegende und eine hohe Spannung führende Kabellitzen (12V, 24V, 36V, was weiß ich); aber wo sollen die herkommen? Und wer solche freien Spannungsquellen per fliegender Kabel frei herumfliegen hat, muss ntl auch alle anderen Pins auf seinem Pi und seinen Shields entsprechen schützen - oder sie eben einfach nicht frei herumfliegen lassen, was ich auch von robotrader nicht annehme, dass er es tut.

    Aber i_make_it hat seine Aussagen ja bisher nie eindeutig und zweifelsfrei auf solche "Unfälle" (bis zu welcher max. "Unfallspannung"?) eingeschränkt, sondern versteift sich darauf, dass man solche Schutzwiderstände bräuchte, weil man damit angeblich grundsätzlich den Maximalstrom auf max. 10mA pro PCF8591-ADC-Port einschränken müsste: das muss man aber nicht, das machen die internen Messwiderstände des PCF8591 "automatisch".
    Im Gegenteil: er bestreitet ja sogar auch vehement mit der Ankündigung, sich nun auszuklinken, dass es unkritisch sei, wenn man eine Messspannung von <= 6V aus einer DC-Quelle entnimmt, die theoretisch sogar 1000A liefern könnte (ein Extremfall, natürlich, aber dennoch: es ginge theoretisch problemlos)

    Und daher kann man, wenn man einen Photowiderstand oder Phototransistor korrekt wie oben skizziert mit einem PCF8591 verschaltet, unter Vermeidung fahrlässiger Fehler und Gefahren, komplett auf einen weiteren Widerstand als "Schutzwiderstand" verzichten, und man sollte es auch tun, wenn man die Messwerte des Phototransistors nicht auch noch zusätzlich verfälschen will.
    Aber selbst wenn man meint, ständig so schlampig zu arbeiten, dass man ihn dennoch bräuchte, wird ein solcher "Schutzwiderstand" indes im Zweifel auch nicht schützen.
    ·±≠≡≈³αγελΔΣΩ∞ Schachroboter:www.youtube.com/watch?v=Cv-yzuebC7E Rasenmäher-Robot:www.youtube.com/watch?v=z7mqnaU_9A8

  9. #39
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    wobei die PCF8591-internen Messwiderstände immerhin so dimensioniert sind, dass man jederzeit eine Spannungsquelle von bis zu 6V direkt anschließen kann, ohne seine ADC Input-Ports zu zerstören: nach allen professionellen und zuverlässigen veröffentlichten Schaltbildern halten das die PCF8591-ADC-Ports problemlos aus!
    Nur kommen die internen Messwiderstände eines ADC nie mit der zu messenden Spannung in Kontakt. Die bilden nämlich eine Kette von Spannungsteilern zwichen Uref und GND.
    Die einzelnen Spannungen gehen dann als Vergleichswert an je einen Eingang der Komparatoren.
    Die zu messende Spannung geht direkt auf alle Eingänge der Komparatorkette.
    Der Komparator mit der höchsten Refferenzspannung, der noch ein Egebnis von: "Eingang ist größer als Refferenz" liefert, bestimmt dann was man als digitalen Wert rausbekommt.
    Komparatoren in ADC's sind üblicherweise wie OPAMP's aufgebaut (nicht bei HF).
    Da sowohl die Clamping Dioden (u.a. als Schutz vor Überspannung) als auch die Transistoren in den Komparatoren Halbleiter sind und das die ersten Bauteile (und üblicherweise die einzigen) sind die mit der Eingangsspannung in Kontakt kommen, zählt nur deren zulässiger Maximalstrom.
    Der ist beim PCF8591 laut Datenblatt halt 10mA.
    Da ist kein interner Widerstand (in Form eines expliziten Bauteils) der den Strom automatisch auf unkritische Werte begrenzt.
    Das muß man immer extern realisieren.
    Also erst ausrechnen ob der Strom bei allen möglichen Fällen immer unter den 10mA bleibt und dann kann man erst entscheiden ob der Strombegrenzungswiderstand wegfallen kann.
    Alle mögliche Fälle kann zum einen die möglichen Fälle im Regelbetrieb sein als auch ein Fehlerfall.
    Es bleibt halt jedem selbst überlassen was er macht.
    Lernt man von Anfang an darauf zu achten, kostet es weniger Zeit, Geld und Nerven.

    Man kann auch kleinen Kindern sagen "geh einfach über die Straße" oder "schau erst nach rechts und links ob keiner kommt. Wenn frei ist geh, wenn nicht warte bis frei ist".
    Das beispiel ist analog zu Spannungsteiler und dann geh direkt auf den Eingang, oder prüfe ob am Ausgang des Spannungsteilers ein zu hoher Strom für den Eingang des nachfolgenden Bauteils rauskommt. Wenn ja, bau einen Strombegrenzungswiderstand ein, wenn nein kannst Du das direkt verbinden.

    Das eine ist halt sicherer das andere kann jeder, der Beispielschaltungen aus dem Internet und Büchern einfach zusammen kopieren kann.
    Letztere wundern sich dann halt öfters warum etwas nicht (richtig) funktioniert oder Bauteile einfach kaputt gehen.
    Geändert von i_make_it (14.01.2018 um 12:06 Uhr)

  10. #40
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von i_make_it Beitrag anzeigen
    Nur kommen die internen Messwiderstände eines ADC nie mit der zu messenden Spannung in Kontakt. Die bilden nämlich eine Kette von Spannungsteilern zwichen Uref und GND.
    Die einzelnen Spannungen gehen dann als Vergleichswert an je einen Eingang der Komparatoren.
    Die zu Messende Spannung geht direkt auf alle Eingänge der Komparatorkette.
    Der Komparator mit der höchsten Refferenzspannung, der noch ein Egebnis von "Eingang ist größer als Refferenz" liefert, bestimmt dann was man als digitalen Wert rausbekommt.
    Komparatoren in ADC's sind üblicherweise wie OPAMP's aufgebaut (nicht bei HF).
    Da sowohl die Clamping Dioden (u.a. als Schutz vor Überspannung) als auch die Transistoren in den Komparatoren Halbleiter sind und das die ersten Bauteile (und üblicherweise die einzigen) sind die mit der Eingangsspannung in Kontakt kommen, zählt nur deren zulässiger Maximalstrom.
    Der ist beim PCF8591 laut Datenblatt halt 10mA.
    Da ist kein interner Widerstand (in Form eines expliziten Bauteils) der den Strom automatisch auf unkritische Werte begrenzt.
    Das muß man immer extern realisieren.
    Also erst ausrechnen ob der Strom bei allen möglichen Fällen immer unter den 10mA bleibt und dann kann man erst entscheiden ob der Strombegrenzungswiderstand wegfallen kann.
    Alle mögliche Fälle kann zum einen die möglichen Fälle im Regelbetrieb sein als auch ein Fehlerfall.
    Es bleibt halt jedem selbst überlassen was er macht.
    Lernt man von Anfang an darauf zu achten kostet es weniger Zeit, Geld und Nerven.

    Man kann auch kleinen Kindern sagen "geh einfach über die Straße" oder "schau erst nach rechts und links ob keiner kommt. Wenn frei ist geh, wenn nicht warte bis frei ist".
    Das beispiel ist analog zu Spannungsteiler und dann geh direkt auf den Eingang, oder prüfe ob am Ausgang des Spannungsteilers ein zu hoher Strom für den Eingang des nachfolgenden Bauteils rauskommt. Wenn ja, bau einen Strombegrenzungswiderstand ein, wenn nein kannst Du das direkt verbinden.

    Das eine ist halt sicherer das andere kann jeder, der Beispielschaltungen aus dem Internet und Büchern einfach zusammen kopieren kann.
    Letztere wundern sich dann halt öfters warum etwas nicht (richtig) funktioniert oder Bauteile einfach kaputt gehen.
    völlig unbedeutendes Herumgerede (um nicht zu sagen "Geschwafel") samt irreführender und falscher Informationen,
    die wesentliche Aussage heißt schlicht:

    Man kann, wenn man einen Photowiderstand oder Phototransistor korrekt wie oben skizziert mit einem PCF8591 verschaltet, wie üblich unter Vermeidung fahrlässiger Fehler und Gefahren, komplett auf einen weiteren Widerstand als "Schutzwiderstand" verzichten, und man sollte es auch tun, wenn man die Messwerte des Phototransistors nicht auch noch zusätzlich verfälschen will.
    Auch sonst kann man Messspannungen <= 6V jederzeit direkt an die ADC Ports eines PCF8591 anschließen, ohne jeden "Schutzwiderstand", mit dem man eine Begrenzung eines Stroms auf 10mA "extern realisieren muss", und man muss da vorher auch nichts auf max. 10mA "prüfen".

    Aber selbst wenn man meint, ständig so schlampig zu arbeiten, dass man einen solchen dennoch bräuchte, wird ein solcher "Schutzwiderstand" indes im Zweifel auch nicht schützen.
    ·±≠≡≈³αγελΔΣΩ∞ Schachroboter:www.youtube.com/watch?v=Cv-yzuebC7E Rasenmäher-Robot:www.youtube.com/watch?v=z7mqnaU_9A8

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