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LED als Sensor und Anzeige
Hallo Roboternetz-Gemeinde!
Da mir in diesem Thread geholfen wurde und darauß eine kleine Diskusion entstanden ist, wie man die LED als Sensor und sowohl auch als Anzeige nutzen kann, möchte ich euch an meinen Erkennnissen teil haben.
Da dort das Eigentliche Thema erledigt ist (das Problem mit dem "Multimeter-Pulldown"), fange ich hier ein neues an.
Ziel ist es, dass man eine LED als Anzeige und als Sensor benutzen kann.
- Erster Schritt: eine einzelne LED benutzen.
- Zweiter Schritt: in einer Matrixschaltung von 3x3 LEDs
- Dritter Schritt: mal schauen wie größ man bauen kann.
Den ersten Schritt habe ich zu 90% geschafft und dabei viel Wissen gesammelt.
Dabei habe ich festgestell, dass man eine "normale" LED man nicht nutzten kann, da die Kapazität der LED einem beim umschalten vom Leuchtbetrieb zum Sensorbetrieb die Messung verfälscht.
Die LED über an Transistor gegen Masse zu schalten und zu entladen hatte nicht funktioniert.
Ich habe aber festgestellt, dass zwei getrennte LEDs problemlos funktionieren. Eine als Sensor und eine als Anzeige. War aber nicht Ziel des ganzen, doch zwei LEDs zu benutzen. War kurz davor das mini Projekt wegen nicht Umsetztbarkeit aufzugeben. Dann kam mir eine kleine Idee.
Die Kathoden der LEDs sind ja über GND miteinander verbunden. Also kann man doch eine Duo-LED mit gemeinsamer Kathode nutzen.
Für Testzwecken wollte ich mir keine 18Cent + Verandkosten aus geben und habe mir dann eben eine eigene Bastelt:
Anhang 31995
Dabei hat sich die Schaltung einwenig geändert:
Anhang 31996
Software angepasst und das Ganz läuft:
Helle Umgebung:
Anhang 31997
Dunkle Umgebung:
Anhang 31998
Was muss noch gemacht werden:
- Mit einer richtigen Duo-LED testen.
- Ein Zitterverhalten beim übergang von Hell zu Dunkel beseitigen.
PS:
warum dreht das Forum meine Bilder auf die Seite?
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So... Ich habe es mal geschaft mir ein paar Minuten auf der Arbeit zu nehmen und ein Oszilloskop an die eine LED anzuschließen.
Kanal 1 (gelb) Kathode der LED
Kanal 2 (blau) Spannung am ADCeingang
Spannungen bei unbeleuchtet:
Anhang 32090
Bei halb beleuchtet:
Anhang 32092
Volle Beleuchtung:
Anhang 32091
Verhält sich halt wie ein Kondensator.
Dabei muss erwähnt werden, dass wenn die LED im Leuchtbetrieb ist und die Kathode auf low geschaltet ist, dass der Collector vom Verstärkertransistor keine Spanung hat. Daher liegt zu diesem Zeitpunkt low am ADCeingang.
Zitat:
Was muss noch gemacht werden:
[...]
- Ein Zitterverhalten beim übergang von Hell zu Dunkel beseitigen.
Check... erledigt. Es werden jetzt 50 Messungen gemacht und daraus der Mittelwert gebildet. Dabei gehen halt ausreißer unter, die für das Zittern verantwortlich sind.
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Zitat:
Zitat von
PICture
Hallo!
Das könnte man am einfachsten per Komparator mit Histerese machen (z.B. Schmitt Triger aus zwei Transistoren). ;)
Das einfachste übersieht man aber zu schnell :-b Werde ich versuchen softwareseitig realisieren.
Zitat:
Peter(TOO)
Und wie genau sieht die Schaltung dazu aus?
Anhang 32115
Da mein Oszilloskop nur 1 Mohm Eingangswiderstand hat, habe ich die Schaltung über einen Impedanzwandler entkoppelt. Habe ich aber nicht mit gezeichnet, da man dafür die Schaltung im jedem Tabellenbuch findet.
Kurze Erklräung:
ADC-Eingang führt zum µC und dort wurde nach dem Impedanzwandler gemessen.
Beim Leuchten liegt an der Basis von T1 High und T2 Low an. Zudem wird die Kathode von der LED über den Controller auf Low geschaltet.
Beim Sensorbetrieb wird die Basis von T1 mit Low versorgt und Basis von T2 mit High. Zeitgleich liegt die Kathode auf High.
Kanal 1 (gelb) wurde an der Kathode gemessen und Kanal 2 (blau), wie oben erwähnt, am Pin vom ADC-Eingang des Controller
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Die Matrixschaltung würde dann so aussehen:
Anhang 32119
Die LED mit gemeinsamer Kathode sind natürlich in einem Gehäuse.
Dabei ist der Leuchtbetrieb deutlich einfacher zu steuern als der Sensorbetrieb.
Da Kathode-Steuerung für die Zeile gilt und die Anoden-Steuerung für die Spalte.
Im Sensorbetrieb muss natürlich ein wenig umgedenkt werden.
Die Anode der LED, die leuchten für das Leuchten ist, wird dabei auf low geschaltet (T19, T20 und T21)
Die Spaltenfunktion über nehmen die Transistoren T1 bis T9. Dabei sind die LEDs einer Zeile zusammen auf einen ADC-Eingang.
Beispiel:
Wird nun nur T1 High angesteuert (und somit auch T4 und T7) kann T12 den Fotostrom von der LED 1 verstärken. Da aber T2 und T3 Low angesteuert werden, können T11 und T10 den Fotostrom ihrer LED nicht verstärken, so das auf der Leitung zum ADC nur das analoge Signal der LED 1 liegt.
Somit kann ich dann in der 1. Zeile die LEDs nacheinander erfassen und dann in der nächsten Zeile fortfahren.
Wobei ich wahrscheinlich eine Zeile auslesen werde und dann für eine gewisse Zeit in den Leuchtbetrieb wechsel, dann erst die nächste Zeile erfasse, damit man kein flackern merkt.
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Sorry, dass ich solange nicht daran weiter gearbeitet habe. Meine Lebensumstände haben eine glückliche Änderung erhalten, welches mich noch ein paar Jahrzehnte begleiten wird.
Back to Topic:
Die 3x3 Matrix funktioniert mittlerweile "gut".
Was nicht so will, ist dass die Matrix mit Umgebungslicht arbeitet.
Beleuchtet man nun die Matrix mit mehr Licht, funktioniert diese doch zufrieden stellend.
Nun habe ich einwenig mehr Arbeit investiert, als man glaube ich für ein "Try and Error "-Projekt machen sollte:
Anhang 32838
LED 3, 6 und 9 sind die LEDs in der rechten Spalte. Diese habe ich beim Screenshoot direkt beleuchtet, wärend die anderen LEDs das Umgebungslicht bekommen.
Anhang 32839
Bekommt jetzt LED6 Schatten sieht man deutlich den Spannungs unterschied.
Die Software lässt erahnen welche Daten ich noch aus der Schaltung gewinnen will.
Was ich noch machen will:
- Langzeitdaten anzeige.
- LED ON/OFF anzeige in der Software.
- Schaltung abspecken (habe da ein wenig Potential zum abspecken gefunden).
- Matrix vergrößen (mehr LEDs).
PS
Ein Bild von der Schaltung mache ich später. Ich benutze mein Handy um die LED zusätzlich zu beleuchten und habe gerade keine zusätzlich Kamera zuhand.
