Funktioniert diese Schaltung?

Fragen zu Elektronik und Elektro allgemein.Fragen zu Bauteilen wie z.B. Tansistoren, Dioden, Kondensatoren usw.

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Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon hans-hans am Donnerstag 29. Januar 2009, 09:59

Hallo Elektronik-Gemeinde,

ich bin eher ein Elektroniklaie möchte mir aber eine kleine Schaltung aufbauen, welche Sonnenschein von Bewölkung unterscheiden kann. (schaltplan)

Bei Sonnenschein soll eine Signallampe leuchten und bei Bewölkung nicht.
Verwendet werden dazu zwei Lichtspannungswandler (W1 und W2), wobei sich einer immer im Schatten befindet und nur das diffuse Licht registriert.

Beide werden mit 5V Betriebsspannung versorgt (eingestellt an R1) und liefern bei Dunkelheit 0V und bei max. Helligkeit 4V Ausgangsspannung.

Meine Überlegung war folgende:
Bei Bewölkung bringen beide Lichtspannungswandler eine Ausgangsspannung von z.B. 2V also besteht zwischen den Ausgängen ein Potentialunterschied von 0V und damit an Basis/Emitter ebenfalls 0V – die Lampe leuchtet nicht.

Scheint jetzt die Sonne ändert sich er Ausgang des einen Lichtspannungswandlers auf 4V, der im Schatten bringt weiter 2V. Also liegt jetzt an Basis/Emitter 2V an und er Transistor schaltet – Lampe leuchtet.

Mit R2 kann die Schwelle für Sonnenschein kalibriert werden.

Meine Frage ist nur: Kann die Schaltung prinzipiell funktionieren oder sind Fehler enthalten?

Vielen Dank schon mal für eure Antworten.

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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 29. Januar 2009, 14:00

Beide werden mit 5V Betriebsspannung versorgt (eingestellt an R1) und liefern bei Dunkelheit 0V und bei max. Helligkeit 4V Ausgangsspannung.
Der rechte wohl nicht, denn der liegt mit zwei Beinen an 0V.

Was sind das denn überhaupt für "Lichtspannungswandler"? Gib bitte mal einen Link zum Datenblatt.
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon hans-hans am Donnerstag 29. Januar 2009, 18:54

Wieso liegt der mit beiden Beinen an 0V?

W1 und W2 werden mit 5V versorgt.

Datenblatt 1

Datenblatt 2
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon anders am Freitag 30. Januar 2009, 00:40

Wieso liegt der mit beiden Beinen an 0V?
Das weiss ich nicht - du hast das so gezeichnet.

TSL250 & Co sind aber keine gute Wahl für das Vorhaben. Sie sind viel zu empfindlich und vermutlich auch recht teuer.

Ich würde einfach zwei billige LEDs nehmen, die hintereinandergeschaltet in Sperrrichtung betrieben werden. Die funktionieren nämlich auch ganz prima als Photodioden. Du kannst natürlich auch "richtige" Si-Photodioden verwenden.
Im Ergebnis wandert jedenfalls die Spannung des Verbindungspunktes ziemlich steil zu der Photodiode, die den höheren Photostrom erzeugt.

Dieses relativ hochohmige Signal gibt man dann auf einen CMOS-Schmitttrigger und mit dessen Ausgang kann man dann schon einen Leistungsmosfet ansteuern, der die Lampe einschaltet.
Wenn man LEDs als Photodioden nimmt, sollte die Versorgungsspannung der Sensorelektronik nicht höher als 5 oder 6 Volt sein, bei einer BPW34 o.ä. kann man auch die vollen 12V verwenden.

Selbst wenn dann die Elektronik wie gewünscht arbeitet, gibt es noch ein Problem, um das du dich kümmern musst.
Im Sommer sind nämlich etliche Nächte kürzer als der Tag. Das führt dazu, dass die Sonne mehr als einen Halbkreis am Himmel vollführt und deinen Sensor von hinten beleuchten kann.
In diesem Fall würde er natürlich das falsche Ergebnis liefern.
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon hans-hans am Freitag 30. Januar 2009, 08:54

Danke für die Antwort.
Der Ausgang von W2 geht über den Emitter direkt auf 0V, das ist ein satter Kurzschluss, da hast du recht zwischen Emitter und 0V gehört noch ein Widerstand (R3) ist das ein sogenannter Pull-Down-Widerstand?
Wie hoch muss der sein?

Danke auch für deinen Alternativvorschlag. Nur möchte ich die Schaltung gerne mit den Lichtspannungswandlern realisieren (5€) das Stück.

Ich bin mir nur nicht sicher ob der Transistor richtig angesteuert ist oder ob ich noch Dioden oder andere Bauteile einbinden muss. Weißt du das?

Mit dem Sonnenstand im Sonner hast du recht und deswegen wird der Sensor auch rechts und links von sich noch eine kleine "Sonnenscheinbarriere "haben. :top:
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon anders am Freitag 30. Januar 2009, 09:30

Der Ausgang von W2 geht über den Emitter direkt auf 0V, das ist ein satter Kurzschluss, da hast du recht zwischen Emitter und 0V gehört noch ein Widerstand (R3)
Schön, dass du jetzt schon verrätst, dass da der Emitter sein soll.
ist das ein sogenannter Pull-Down-Widerstand?
Nein, das ist ein sogenannter Fehler.
Der Widerstand müsste nämlich so niederohmig sein, dass er ohne nennenswerten Spannungsabfall die 500mA für die Lampe führen kann und dann brennt dir die Ausgangsstufe des TSL schlicht und einfach ab.
Nur möchte ich die Schaltung gerne mit den Lichtspannungswandlern realisieren (5€) das Stück.
Dazu müsstest du das Sonnenlicht aber um mindestens um den Faktor 1000 abschwächen.

Lass es gut sein, deine Schaltung enthält zu viele Fehler als dass es sich lohnte jeden einzeln zu besprechen.
Wenn du es so machst, wie ich es vorschlug, bekommst du den ganzen Kram für weniger als 3€.
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon BernhardS am Freitag 30. Januar 2009, 10:26

Hallo Hans,

mach einen Neustart! Was hast Du eigentlich vor?

Der Helligkeitsunterschied zwischen Sonnenschein und bewölkt ist sehr groß. Unser Auge gleicht da einiges aus, da kann man sich schon mal verschätzen. Je nach geplanter Anwendung kann es leicht sein, daß Du die Kompensation des bewölkten Hintergrundes überhaupt nicht brauchst.
Allgemeiner Tip: Es hat wenig Sinn sich zuerst ein Bauteil auszusuchen und dann die Elektronik um das Bauteil herum zurechtzubiegen.
Tip zur Sache: Die "richtigen" Meßgeräte zur Erkennung des Sonnenscheins arbeiten mit dem Temperaturunterschied zwischen einer weißen und einer schwarzen Fläche.

Dumme Frage: warum hast Du eine vierstellige Postleitzzahl?

Bernhard
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon hans-hans am Freitag 30. Januar 2009, 18:38

Danke Bernhard, dein Beitag war sehr hilfreich.
Und anders, du hast auch recht der Wandler brennt mir dann weg :-)

Das Problem ist eben, dass ich mit 2V kein mech. Relais ansteuern kann. Und deswegen die Problematik mit dem Transistor.

Ich habe aber eine andere Lösung gefunden: Ich nehmen einen Spannungsvergleicher IC, einen Komparator. Der mir ein Signal sobald die beiden Spannung unterschiedlich oder gleich sind.

Damit lässt sich dann über einen Trasistor die Lampe ansteuern. Dann ist das Problem mit den verschiedenen Potentialen geklärt.

P.S. Die Temperaturauswertung wird sehr problematisch, speziell in den Morgen und Abendstunden.
Postleitzahl ist 08280 :lol:
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon anders am Freitag 30. Januar 2009, 20:02

hans-hans, es ist schön dass du dich selbst um andere Lösungen bemühst, aber du bist immer noch auf dem falschen Trip!
Ein linearer Sensor wie der TSL ist eine Fehlinvestition, wenn da direkt die Sonne draufbrät.
Du solltest Photoströme vergleichen, nicht Spannungen!
Mein Schaltungsvorschlag kann das - für ungefähr 1 Euro, wenn man nicht gerade in der Apotheke kauft.

Hast du Aktien von Texas Instruments, dass du so auf dem TSL beharrst ?
Dann sei beruhigt, die stellen das Teil schon eine ganze Weile nicht mehr her.

@BernhardS:
Die "richtigen" Meßgeräte zur Erkennung des Sonnenscheins arbeiten mit dem Temperaturunterschied zwischen einer weißen und einer schwarzen Fläche.
Da wusste ich nicht.
Prima Anwendung für Thermoelemente - oder Peltiers, wenn man nichts anderes hat. :-)
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon BernhardS am Samstag 31. Januar 2009, 11:25

Hallo,

Prima Anwendung für Thermoelemente
ist auch nicht mehr wichtig, das hat sich geändert.
Früher war das ein Kreis mit zwei schwarzen und zwei weißen Segmenten und Thermoelementen darunter.
Heute gilt eine Einstrahlung von .....hab die Zahl vergessen, irgendwas mit 12.....mw/cm² als Sonenschein.

Bernhard
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon anders am Samstag 31. Januar 2009, 11:52

Ich habe bisher immer mit 1kW für Mittags im Hochsommer gerechnet und selber vor Jahren Vormittags im Winter bei ganz leichtem Dunst mit Solarzellen knapp die Hälfte "gemessen".
Dein Wert liegt fast eine Zehnerpotenz darunter.
Deshalb habe ich mal Wiki befragt und siehe da:
* Sonnenschein, klarer bis leicht diffuser Himmel
o Sommer: 600–1000 W/m²
o Winter: 300–500 W/m²
* Sonnenschein bei leichter bis mittlerer Bewölkung
o Sommer: 300–600 W/m²
o Winter: 150–300 W/m²
* stark bewölkt bis nebelig-trüb
o Sommer: 100–300 W/m²
o Winter: 50–150 W/m²
So stehts bei Wiki.

Und:
Die tatsächliche Sonnenscheindauer ist als die Zeit definiert, während die Einstrahlung >120 W/m2 beträgt.
Das wären also deine 12mW/cm2, aber das wäre dann recht schlechtes Wetter. Man könnte damit feststellen, ob Tag oder Nacht ist.

http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenschein
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon hans-hans am Samstag 31. Januar 2009, 12:41

anders hat geschrieben:Ein linearer Sensor wie der TSL ist eine Fehlinvestition, wenn da direkt die Sonne draufbrät.


Meinst du der geht mit der Zeit kaputt?
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon BernhardS am Samstag 31. Januar 2009, 13:17

Hallo,

Das wären also deine 12mW/cm2, aber
Bin ja auch nicht mehr der Jüngste, wusste nur noch daß die Zahl wahrscheinlich mit 12.. anfängt. 120 mW/cm² ist dann richtig.

Meinst du der geht mit der Zeit kaputt?
Entschuldige anders, ich greif mal vor:
Nein, das Ding hat einen anderen Meßbereich, nicht für die Aufgabe "Sonnenschein" geeignet.

Es wäre leichter Dich zu unterstützen, wenn Du verraten würdest was das in der Gesamtheit mal werden soll.
- was ist die Aufgabe ?
- was soll an vorhandener Technik benutzt werden ?
- ist das sinnvoll ??
- welche Kenntnisse und Informationen sind vorhanden ?

Kann doch nicht so schwer sein, ein bißchen strukturiert vorzugehen.
Bernhard
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon anders am Samstag 31. Januar 2009, 16:13

wusste nur noch daß die Zahl wahrscheinlich mit 12.. anfängt. 120 mW/cm² ist dann richtig.
Nein, du hattest schon die richtige Zahl im Kopf: Entweder 12mW/cm2 oder 120W/m2.
Wenn ich mich recht entsinne strahlt die Sonne 1,4kW/m2 in die Atmosphäre ein und davon kommt am Boden 1kW/m2 an.
120mW/cm2 werden das also nie.
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Re: Funktioniert diese Schaltung?

Neuer Beitragvon hans-hans am Montag 2. Februar 2009, 16:25

Du kannst natürlich auch "richtige" Si-Photodioden verwenden.
Im Ergebnis wandert jedenfalls die Spannung des Verbindungspunktes ziemlich steil zu der Photodiode, die den höheren Photostrom erzeugt.

Dieses relativ hochohmige Signal gibt man dann auf einen CMOS-Schmitttrigger und mit dessen Ausgang kann man dann schon einen Leistungsmosfet ansteuern, der die Lampe einschaltet.
Wenn man LEDs als Photodioden nimmt, sollte die Versorgungsspannung der Sensorelektronik nicht höher als 5 oder 6 Volt sein, bei einer BPW34 o.ä. kann man auch die vollen 12V verwenden.


Kannst Du mir die Schalter mal zeichen? Kann mir es nicht so richtig vorstellen.

Selbst wenn dann die Elektronik wie gewünscht arbeitet, gibt es noch ein Problem, um das du dich kümmern musst.
Im Sommer sind nämlich etliche Nächte kürzer als der Tag. Das führt dazu, dass die Sonne mehr als einen Halbkreis am Himmel vollführt und deinen Sensor von hinten beleuchten kann.
In diesem Fall würde er natürlich das falsche Ergebnis liefern.


Dazu müsste mal eben den Fotostrom von einer Diode in der direkten Sonne mit einer beschatteten vergleichen.
hans-hans
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