Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lichtmessung, PhotoDiode. Was brauche ich?


von Klaus G. (Gast)


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Guten Abend

Dieses Thema gibt es zwar schon einige male, jedoch bezog es sich immer 
wieder auf Schaltungen usw. Dies ist nicht mein primäres Problem.
Ich würde gerne wissen worauf ich bei einer Photodiode achten muss.

Mein Projekt ist es, eine Hühnerklappe zu bauen die Automatisch öffnet 
und schließt. Dabei muss ich von der Dämmerung bis Dunkelheit gut messen 
können. Bei Dämmerung soll ein Licht eingeschaltet werden und bei 
Dunkelheit die Klappe geschlossen werden. Wird es wieder hell soll die 
Klappe öffnen. Soweit ganz simpel.

Bei der wahl der Photodiode stoße ich jedoch auf einige bedenken. Viele 
Dioden haben eine Wellenlängenangabe. z.B. 400-1100nm. Alles >750 ist IR 
und alles unter <400 ist UV. Nur was ist für mich am besten geeignet? 
Wäre sehr interessant da mal mehr Informationen zu haben. Gerne auch 
allgemein damit ich für andere Projekte Informationen habe. Gerne auch 
Links zum selber lesen ;) Vielleicht habe ich ja welche übersehen.

Danke für jede Hilfestellung!

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus G. schrieb:

> Mein Projekt ist es, eine Hühnerklappe zu bauen die Automatisch öffnet
> und schließt. Dabei muss ich von der Dämmerung bis Dunkelheit gut messen
> können.

Nun, das ist ein Projekt, wo es auf den Lichtsensor wirklich nicht
ankommt. Da sollte man einen Sensor nehmen, der ein möglichst
grosses Signal liefert, damit sich die Auswerteschaltung vereinfacht.
Das wäre dann normalerweise ein Fotowiderstand. Natürlich gehen die
anderen Sensoren auch, aber da wird teilweise die Schaltung kompli-
zierter und störanfälliger.
Gruss
Harald

von Klaus G. (Gast)


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Ah, danke erstmal.
Also so einer:
http://www.reichelt.de/Fotodioden-etc-/A-906011/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=47506;GROUPID=3045;artnr=A+906011;SID=14UQOB1H8AAAIAAAZ9b849fc343cc40c80ba1153e7efe292384f5

In reihe mit einem anderen Widerstand und den Mittelabgriff an den ADC. 
Würde das schon reichen?

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus G. schrieb:

> Ah, danke erstmal.
> Also so einer:
> 
http://www.reichelt.de/Fotodioden-etc-/A-906011/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=47506;GROUPID=3045;artnr=A+906011;SID=14UQOB1H8AAAIAAAZ9b849fc343cc40c80ba1153e7efe292384f5
>
> In reihe mit einem anderen Widerstand und den Mittelabgriff an den ADC.
> Würde das schon reichen?

Zum Beisiel. Ich würde so etwas aber wohl eher analog mit Komparatoren
lösen, ist aber Geschmacksache. Schwierig ist es vor allen, festzu-
legen, bei welcher Helligkeit "Dämmerung" beginnt und bei welcher
"Dunkelheit".
Gruss
Harald

von c-hater (Gast)


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Klaus G. schrieb:

> Bei der wahl der Photodiode stoße ich jedoch auf einige bedenken. Viele
> Dioden haben eine Wellenlängenangabe. z.B. 400-1100nm. Alles >750 ist IR
> und alles unter <400 ist UV. Nur was ist für mich am besten geeignet?

Die Wellenlänge ist in dieser Anwendung ziemlich unwichtig. Du willst ja 
letztlich auf Sonnenlicht reagieren und die Sonne sendet sehr 
breitbandig.

Viel wichtiger ist der optische Aufbau. Du solltest den Sensor am besten 
senkrecht in den Himmel gucken lassen und umlaufend mit einer relativ 
hohen Blende (also z.B. 50 mm innen mattes Rohr) gegen Fremdlicht aus 
dem Nahbereich sichern. Das Rohr sollte mit einem wasserdichten 
Glasdeckel nach oben hin abgeschlossen werden, um einerseits das 
Vordringen von Wasser zum Sensor zu verhindern und andererseits eine 
einfache Reinigung zu ermöglichen, die von Zeit zu Zeit auf jeden Fall 
nötig sein wird.

Auch die Auswertung ist natürlich nicht unwichtig. Am besten ein 
Integrierglied mit einer schönen langen Zeitkonstante als Filter und 
danach Schaltschwellen mit hinreichender Hysterese, um zu verhindern, 
daß im Übergangsbereich das Licht blinzelt oder die Klappe wackelt oder 
auch wenn mal ein Bike mit schlecht entstörter Zündung vorbeifährt.

von Klaus G. (Gast)


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noch mal danke, das sind gute ideen.
An einen Komperator hatte ich auch schon gedacht. Ich glaube meine 
Standard Pics haben sogar einen intigriert. Ich dachte aber ein 
spannungsteiler sollte reichen. Laut Datenblatt scheid der von mir 
ausgesuchte Widerstand recht liniar zu sein. Bei 10lux soll er wohl 
9-20kOhm haben und bei dunkelheit >60kOhm. Ich habe da mal ein paar 
Ideen durchgespielt mit dem ADC und komme drauf dass ich im Wertebereich 
von 600-1024 des ADC arbeiten kann. Ich habe dabei einen 10kOhm 
widerstand geplant.

Die Idee mit dem Rohr ist gut. Ich hatte schräg an eine Fensterscheibe 
gedacht... aber mit dem Rohr könnte gut sein. Fremdlicht ist so gut wie 
ausgeschlossen. Das Plane ich nicht mit ein. Denn ich wohne total in der 
Pampa und die nächste Straße ist mind. 500m von der Messstelle entfernt. 
Dennoch hatte ich daran gedacht, mehrere Messungen über einen größeren 
Zeitraum vorzunehmen. Auf eine Minute kommt es dabei ja echt nicht an.

c-hater: die sache mit dem Integrierglied verstehe ich nicht so ganz. 
Halt mich nicht für blöd, vielleicht ist das Grundwissen, aber ich bin 
nur Hobbybastler. ;)

von butsu (Gast)


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warum nicht eine Zeitschaltuhr? es ist doch ziemlich vorhersehbar um 
wieviel Uhr es dunkel wird...

von BPW40 (Gast)


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Klaus G. schrieb:
> Gerne auch allgemein damit ich für andere Projekte Informationen habe.

Ich habe so etwas mal mit dem BPW40 Fototransistor und ein wenig 
"Hühnerfutter" aufgebaut, sogar mit einer einfachen Led \ 
Bargraph-Anzeige. Mit dem Fototransistor konnte man recht brauchbare 
Ergebnisse erhalten.

Um kürzere Lichtänderungen (Wolken) auszufiltern habe ich nach einer 
Messwertänderung eine Schleife eingebaut die solange wartet bis keine 
Änderungen mehr auftreten.

Viel Erfolg

von Harald W. (wilhelms)


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butsu schrieb:
> warum nicht eine Zeitschaltuhr? es ist doch ziemlich vorhersehbar um
> wieviel Uhr es dunkel wird...

Es gibt wohl sogar Uhren, die sich automatisch dem sich ändernden
Sonnenauf- und -untergang anpassen.
Gruss
Harald

von Harald W. (wilhelms)


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BPW40 schrieb:

> ein wenig "Hühnerfutter"

Naja, das hat Klaus sicherlich reichlich...
Gruss
Harald

von Klaus G. (Gast)


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butsu schrieb:
> warum nicht eine Zeitschaltuhr? es ist doch ziemlich vorhersehbar um
> wieviel Uhr es dunkel wird...
Wer selber Hühner hat, wird dir schnell erklären dass es allein mit 
einer Zeitschaltuhr nicht getan ist ;) Zunächst brauchen die abends 
licht damit die ggf. auch wieder in den stall finden. Dann soll die 
Klappt auch schließen. Diese muss aber erst schließen wenn es wirklich 
richtig dunkel ist. ggf. 1-2 std. Später um sie vor Raubtieren zu 
schützen. Selber muss man ohne eine Zeitschaltuhr mind. 4x dahin 
(morgends auf machen, füttern, abends licht an, klappe zu und licht aus) 
nach meinem Projekt will ich aber nur noch ein mal zum fütter da hin. 
Aber ich habe auch keinen bock in der übergangszeit andauernd die 
Zeitschaltuhr alle 2 tage neu zu stellen... Also das kommt nicht in 
Frage.

> Ich habe so etwas mal mit dem BPW40 Fototransistor und ein wenig
> "Hühnerfutter" aufgebaut, sogar mit einer einfachen Led \
> Bargraph-Anzeige.

Ich weiß gerade nicht wie das Hühnerfutter da rein passt ^^
Aber ich schau mir den BPW40 gern mal an. Danke

von BPW40 (Gast)


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Wenn es dir zu viel Arbeit ist nach deinen Tieren zu schauen, solltest 
du dir die Eier lieber im Supermarkt kaufen. Ist zwar eigentlich das 
selbe aber sehr viel kostengünstiger.

Hühnerfutter = Elektronische Bauelemente

von MaWin (Gast)


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> Nur was ist für mich am besten geeignet?

Es ist egal, das Sonnenlicht ist immer ungefähr gleich aufgebaut
(abends etwas rötlicher) und du musst ja nicht messen, sondern
nur vergleichen.

Es gibt aber Photodioden mit Tageslichtfiler, BPW21 ist eine bekannte.

Für deine Anwendung ist der alte LDR aber sogar besser geeignet.

Der ist hier verbaut:
http://www.pollin.de/shop/dt/NzU4OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Daemmerungsschalter.html

So etwas gibt es auch fertig mit Netzteil im Gehäuse:

http://www.google.de/shopping/product/6985535149608339108?hl=de&gs_rn=2&gs_ri=hp&cp=16&gs_id=1q&xhr=t&q=d%C3%A4mmerungsschalter&pf=p&sclient=psy-ab&oq=d%C3%A4mmerungsschalt&gs_l=&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.&bvm=bv.41934586,d.Yms&biw=1041&bih=874&wrapid=tljp1360189055365026&sa=X&ei=h9YSUZzCKoTKtAaE24FI&sqi=2&ved=0CGcQ8wIwAw

von Quack & Salb (Gast)


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Ich empfehl eine Kadmium-Schwarte, aka Fotowiderstand. Sondermuell. Sind 
aber trotzdem tolle Teile. Solange man nicht duch das CE muss..

von Karl H. (kbuchegg)


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Klaus G. schrieb:


> Wer selber Hühner hat, wird dir schnell erklären dass es allein mit
> einer Zeitschaltuhr nicht getan ist ;) Zunächst brauchen die abends
> licht damit die ggf. auch wieder in den stall finden. Dann soll die
> Klappt auch schließen. Diese muss aber erst schließen wenn es wirklich
> richtig dunkel ist. ggf. 1-2 std. Später um sie vor Raubtieren zu
> schützen.

Das hast du falsch verstanden.
Keine gewöhnliche einfache Zeitschaltuhr!

Ja. man kann für jeden Tag des Jahres berechnen, wann Sonnenaufgang bzw. 
Sonnenuntergang sein wird. Man muss das noch nicht mal live berechnen, 
denn die Zeiten sind im wesentlichen jedes Jahr Tag für Tag identisch. 
Eine halbe Stunde vor dieser berechneten Zeit des Sonnenaufgangs machst 
du auf und eine halbe Stunde nach der berechneten Zeit des 
Sonnenuntergangs machst du zu. (Oder meinetwegen 1 Stunde, oder 
anderthalb)

und dann stören dich auch Regentage nicht mehr und bei einem nächtlichen 
Gewitter geht dann auch nicht die Hühnerklappe unmotiviert bei jeder 
Blitzfolge auf und zu :-)

von butsu (Gast)


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genau so meinte ich das. es ist mit sicherheit die robustere Lösung.

von Klaus G. (Gast)


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BPW40 schrieb:
> Wenn es dir zu viel Arbeit ist nach deinen Tieren zu schauen, solltest
> du dir die Eier lieber im Supermarkt kaufen. Ist zwar eigentlich das
> selbe aber sehr viel kostengünstiger.
>
> Hühnerfutter = Elektronische Bauelemente

Es ist mir nicht zu viel arbeit. Aber wie jedem Berufstätigem Menschen 
hier wird euch auch klar sein, dass manchmal nicht die Zeit dafür da 
ist. Und Eier aus dem Supermarkt mag ich nicht... Stehe da lieber auf 
echte Freiland Eier und bei meinen Hühnern weiß ich dass sie glücklich 
sind.

> Ja. man kann für jeden Tag des Jahres berechnen, wann Sonnenaufgang bzw.
> Sonnenuntergang sein wird. Man muss das noch nicht mal live berechnen,
> denn die Zeiten sind im wesentlichen jedes Jahr Tag für Tag identisch.
> Eine halbe Stunde vor dieser berechneten Zeit des Sonnenaufgangs machst
> du auf und eine halbe Stunde nach der berechneten Zeit des
> Sonnenuntergangs machst du zu. (Oder meinetwegen 1 Stunde, oder
> anderthalb)
>
> und dann stören dich auch Regentage nicht mehr und bei einem nächtlichen
> Gewitter geht dann auch nicht die Hühnerklappe unmotiviert bei jeder
> Blitzfolge auf und zu :-)

Echt das kann man? O.o ok, das ist auf jedenfall eine Idee. Werde mich 
da mal reingoogeln ^^

von kai m. (hiswif)


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Hi.

Ich bin zwar relativ neu hier, aber auch auf dem Land großgewurden. 
(Oma/Opa-Bauernhof) Daher weiß ich was du meinst.

Ich würde dir aber auf jedenfall zu einer Erweiterung durch ein 
Funkmodul raten. Je nach Entfernung zum Haus geht auch ne Kabellösung.

Der Grund ist ganz einfach. Du wirst, wenn du den Status der Klappe/des 
Lichtes im haus nicht weist, noch viel öfter zum stall laufen um zu 
sehen ob alles richtig ist und ob es funktioniert wie du möchtest. Glaub 
mir das wird passieren, vorallem bei Gewitter oder wenn du weißt das der 
Marder umgeht. Deshalb würde ich dir raten das du das Ganze durch nen 
Funkmodul erweiterst welches dir den Status im Haus anzeigt. Zum 
Beispiel durch Rote und Grüne LED'S oder so. Spendierst du dem ganzen 
nen Bidirektionales Funkmodul, sowie ein paar Schalter/Taster kannst du 
das ganze sogar vom Haus aus steuern, solte deine Messung mal versagen 
oder es einen anderen Grund geben die Messschaltung zu überschreiben.
Zum anderen ist die Idee mit dem Plasterrohr und der Glasscheibe zum 
Schutz nicht verkehrt, die Frage ist halt nur: "Was machst du wenn es 
Schneit?" Rennst du dann alle 10min den Schnee runterwischen? Sowas 
würdest du dann einfach vom Haus aus umgehen können indem du einfach die 
Kontrolle übernimmst.

Ich weis es ist ein wenig gesponnen und vieleicht auch "to much" für 
einen Hühnerstall, aber ich hätte keine ruhige Minute wenn ich den 
Status der Klappe und des Lichtes nicht genau wüsste, letzendlich würde 
ich dann öfter laufen als normal.

MFG

His

von Klaus G. (Gast)


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hallo kai.
Nein, das ist ganz und gar nicht gesponnen ;) diese Option habe ich mir 
voll offen gelassen indem ich in der bisherigen Planung die Pins für den 
SPI und I2C frei gelassen habe ;)
Ich finde die Idee super, und freu mich dass noch jemand so denkt ^^
Aktuell ist es nicht der fall, dass das ganze ein Funkmodul bekommt. 
Aber später bestimmt. Jedoch sind auch die entfernungen zu den Ställen 
(es sind 2) recht groß, ich muss also noch schauen wie weit das ding den 
funken kann... also das ist noch nicht durchdacht, aber optional 
möglich.

Ich habe mich nun gegen den Lichtsensor entschieden! Die Idee mit dem 
Sonnenuntergang bzw. Aufgang ist super gewesen. Ich habe dazu 
spaßeshalber mal ein programm geschrieben die Werte mit einer Tabelle 
letzen Jahres verglichen und verdammt! Das ist genial ^^ Da es nun 
wirklich nicht so genau sein muss schalte ich einfach 1std. vor 
sonnenuntergang das licht an, und 2-3 std. nach Sonnenuntergang wieder 
aus und mache die Klappe zu. Dann habe ich nicht das Problem mit dem 
Licht. Die Zeitmessung sollte genau sein und der Prozessor hat mehr 
arbeit mit der berechnung da es doch recht viele Fließkommabrechnungen 
sind, aber so ein kleines Programm sollte das schon hinbekommen ^^

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus G. schrieb:

> Ich habe mich nun gegen den Lichtsensor entschieden!

Damit vermeidest Du auch Probleme, die sich ergeben, wenn es
wetterbedingt recht dunkel wird.

> Die Idee mit dem
> Sonnenuntergang bzw. Aufgang ist super gewesen. Ich habe dazu
> spaßeshalber mal ein programm geschrieben die Werte mit einer Tabelle
> letzen Jahres verglichen und verdammt! Das ist genial ^^ Da es nun
> wirklich nicht so genau sein muss schalte ich einfach 1std. vor
> sonnenuntergang das licht an, und 2-3 std. nach Sonnenuntergang wieder
> aus

Dir ist aber klar, das Sonnenauf- und -untergang an verschiedenen
Orten unterschiedlich sind? Das muss man im Programm berücksichtigen.
http://www.sonnenaufgang-sonnenuntergang.de/
Gruss
Harald

von Klaus G. (Gast)


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Jap, das ist mir klar. Habe es auf meine Längen und Breitengerade 
abgestimmt. Und es deckt sich sehr genau mit der Datenbank vom letzen 
Jahr. Zum Jahresende wird es immer ungenauer, aber das stört mich nicht 
sehr. Ich habe keine Datenbank für meine Koordinaten gefunden, aber ich 
denke die Abweichung bei den Koordinaten sollte nicht sonderlich hoch 
sein.

von Gerhard G. (g_g)


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Hallo,

kauf dir im Baumarkt einen Rollo-Gurtwickler mit Astrofunktion, da hast 
du eiene super funktionierende Mechanik. Mit den zwei eingebauten 
Schalter kannst die Höhen- und Tiefenfunktion der Klappe einstellen. 
Manche Gurtwickler gibt es auch mit Fotowiderstand. Kostengünstiger!


Gruß G.G.

von Klaus G. (Gast)


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Also da ich dem Sensor ja schon abgesagt habe ist das auch keine Lösung 
mehr ;)
Nee, mir sind die dinger zu Teuer. Zumal ich einen Schneckgetriebemotor 
hier habe der mit 15W das ding locker ziehen dürfte... Die höhenregelung 
erfolgt über 2 Taster. Sprich oben und unten. Ist der jeweilige Betätigt 
schaltet der Motor ab. Dank des Schneckengetriebes sollte er 
Selbsthämmend sein und das ganze für 10€. Aber so ein RolladenMotor 
kostet knapp 80€ und zudem: Wo bleibt der Spaß, am Bastelln? ^^

von Praktiker (Gast)


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c-hater schrieb:
> Die Wellenlänge ist in dieser Anwendung ziemlich unwichtig. Du willst ja
> letztlich auf Sonnenlicht reagieren und die Sonne sendet sehr
> breitbandig.

Mit dem Spektrum vom Sonnenlicht hat das Licht zwischen Dämmerung und 
Dunkelheit nur noch sehr am Rande etwas zu tun, schließlich ist die 
Sonne dann schon längst untergegangen. Durch die Streuung ist der 
Blaulichtanteil wesentlich höher.

von Astro (Gast)


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Klaus G. schrieb:
> Da es nun
> wirklich nicht so genau sein muss schalte ich einfach 1std. vor
> sonnenuntergang das licht an, und 2-3 std. nach Sonnenuntergang wieder
> aus und mache die Klappe zu.

Mit festem Zeitversatz zwischen Sonnenauf-/untergang und Klappenbewegung 
wirst du, je nach Jahrezeit, zu sehr unterschiedliche 
Klappenöffnungshelligkeiten kommen, weil die Sonne unterschiedlich steil 
in den Horizont eintaucht. Besser, man legt einen festen Sonnenwinkel 
unter dem Horizont fest, bei dem die Klappe bedient wird - es sei denn, 
du wohnst in Äquatornähe. Da macht sich der Unterschied kaum bemerkbar.

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