Stromzähler auswerten - Fotodiode und Transimpedanzverstärker?

[Andreas G. (andig2)]

Hallo Zusammen,

ich möchte meine Stromzähler elektronisch mittels eines Raspberry Pi 
auswerten.

Für den ersten Fall- Zähler 1 zeigt Zählimpulse über eine LED an- habe 
ich das mit der Schaltung im Anhang gelöst. Der Arbeitspunkt der 
Fotodiode BPW34 im Leerlauf wird über den Spannungsteiler eingestellt, 
aus dem LM358 kommen hinten ca. 0..3,5V raus- das lässt sich gut 
weiterverarbeiten. Signalqualität (hohe Verstärkung, Schwingungen) haben 
sich nicht als problematisch gezeigt.

Für den zweiten Fall- Ferrariszähler mit drehender Scheibe- habe ich 
noch keine gute Lösung gefunden. Eine Schaltung die ich hier: 
http://hobbyelektronik.org/w/images/f/f5/Nrg_zaehler_auswert.png 
gefunden habe verstehe ich nicht wirklich und konnte sie in LTSpice auch 
nicht zum Leben erwecken.

Die Herausforderung besteht darin, die geringen Unterschiede bei der 
Drehung der Zählerscheibe in verwertbare Signale zu übersetzen, 
gleichzeitig sind Umgebungseinflüsse z.B. durch Tageslicht im 
Zählerschrank, zu minimieren.

Habt Ihr eine Idee, wie sich das realisieren liesse?

Viele Grüsse,
Andreas

[Christian L. (cyan)]

Andreas G. schrieb:
> Signalqualität (hohe Verstärkung, Schwingungen) haben
> sich nicht als problematisch gezeigt.

Du hast einen Komparator gebaut. Was soll da auch schwingen? Deine 
Schaltung hat gar nichts mit einem Transimpedanzverstärker zu tun.

> gefunden habe verstehe ich nicht wirklich und konnte sie in LTSpice auch
> nicht zum Leben erwecken.

Das ist ein Komparator mit Hysterese. An seinem Eingang befindet sich 
ein Bandpass. Auf die Weise filtert er hohe und niedrige Frequenzen 
heraus.

Geht es wirklich nur um Tageslicht? Tageslicht ändert sich ja nur 
langsam den Einfluss kann man also sehr leicht mit einem Hochpass 
bekämpfen. Wie wäre es also mit einem richtigen Transimpedanzverstärker 
zusammen mit nachgeschaltetem Bandpass und Komparator, wie in deinem 
Link?

LG Christian

[Bernie (Gast)]

In dem von dir gezeigtem Schaltungsausschnitt ist weder
eine Empfänger- noch eine Sender-Diode zu sehen.

Wie soll diese Schaltung durch das Durchlaufen des schwarzen
Segments einer Ferraris-Zählerscheibe beeinflusst werden.

LTSpice simuliert Schaltungen - kann aber aus falschen
Vorstellungen keine richtige Schaltung erstellen...

[Andreas G. (andig2)]

Hi Christian,

Christian L. schrieb:
> Andreas G. schrieb:
>> Signalqualität (hohe Verstärkung, Schwingungen) haben
>> sich nicht als problematisch gezeigt.
>
> Du hast einen Komparator gebaut. Was soll da auch schwingen? Deine
> Schaltung hat gar nichts mit einem Transimpedanzverstärker zu tun.

Ich hatte den Komparator als TIA mit hohem (wenn auch undefinierten) 
Rückkoppelungswiderstand und sehr kleinem "Vorwiderstand" verstanden. 
Aber Du hast sicher recht.

>> gefunden habe verstehe ich nicht wirklich und konnte sie in LTSpice auch
>> nicht zum Leben erwecken.
>
> Das ist ein Komparator mit Hysterese. An seinem Eingang befindet sich
> ein Bandpass. Auf die Weise filtert er hohe und niedrige Frequenzen
> heraus.
>
> Geht es wirklich nur um Tageslicht? Tageslicht ändert sich ja nur
> langsam den Einfluss kann man also sehr leicht mit einem Hochpass
> bekämpfen. Wie wäre es also mit einem richtigen Transimpedanzverstärker
> zusammen mit nachgeschaltetem Bandpass und Komparator, wie in deinem
> Link?

Das habe ich jetzt (in Schritten- erstmal der Verstärker) mit der 
angehängten Schaltung versucht. Der OPV würde insofern die Rolle des 
Fototransistors aus dem Link übernehmen.
Nachdem ich die Photodiode jetzt im Kurzschluss betreibe und sich die 
Stromrichtung dadurch umkehrt bin ich davon ausgegangen, dass es 
funktionieren sollte, wenn ich die Bezugsspannung am + Eingang jetzt 
(statt wie in der ersten Schaltung auf Masse) auf +5V lege.

Leider tut sie gar nix...

Bernie schrieb:
> In dem von dir gezeigtem Schaltungsausschnitt ist weder
> eine Empfänger- noch eine Sender-Diode zu sehen.
>
> Wie soll diese Schaltung durch das Durchlaufen des schwarzen
> Segments einer Ferraris-Zählerscheibe beeinflusst werden.
>
> LTSpice simuliert Schaltungen - kann aber aus falschen
> Vorstellungen keine richtige Schaltung erstellen...

Das passt schon- zu der verlinkten Schaltung gibts einen ganzen Artikel 
in dem der BPW40 samt IR-Diode erwähnt werden die ich in Spice mit drin 
hatte.

[Andreas G. (andig2)]

Nach ein wenig lesen insbesondere des 
Beitrag "OPV Verständnisfrage" ist mir aufgegangen, dass 
der LM358 wohl positive Spannung an + benötigt damit das funktionieren 
kann. Nachdem ich jetzt über einen Spannungsteiler ca. 3V am + Eingang 
angelegt habe funktioniert es auch tatsächlich.
Leider ist dann der Spannungshub im Ausgang mit 3,7..4,3V ziemlich 
gering- da auch die virtuelle Masse dort jetzt mit enthalten ist? Mal 
schauen wie ich die wieder raus bekomme...

Oder liege ich völlig falsch mit meinem Verständnis?

[Klaus R. (klara)]

Hallo Andreas,
kennst Du diese Seiten?
http://wiki.volkszaehler.org/hardware/controllers/ir-schreib-lesekopf
Gruss Klaus.

[Andreas G. (andig2)]

Hallo Klaus,
kenne ich- aber da geht es um Auswertung von Zählern mit 
IR-Schnittstelle. Das Problem habe ich mit meinem ersten Zähler ja schon 
gelöst- jetzt geht es tatsächlich um den traditionellen 
Ferrariszähler...
Viele Grüsse,
Andreas

[Andreas G. (andig2)]

Mittlerweile bin ich auf diesen Artikel gestossen der mich gefühlt 
nochmal einen grossen Schritt weiter gebracht hat: 
http://www.analogzone.com/acqt0809.pdf

Die Schaltung besteht dann also aus Spannungsfolger für die 
Referenzspannung (ca. 3V), dem eigentlichen Fotoverstärker, ggf. mit 
einstellbarer Verstärkung über RF und einem Komparator ggü. 
Referenzspannung.

Fehlt eigentlich nur noch der Bandpass...