Helligkeit messen ADC vs. NE555

[/\nalog (Gast)]

Hallo an alle,

zuerst einmal wusste ich nicht, ob in den Forumteilbereich 
"Mikrocontroller" oder "Analogtechnik", weil eine gute Portion Analog 
dabei ist. Daher hier rein. Ich wollte mit einem Mikrocontroller 
(Arduino Mega 2560, die Profis jetzt bitte nicht hauen ;) ) neben 
Temperatur auch die Helligkeit messen. Zuerst habe ich ganz klassisch 
den LDR mittels Spannungsteiler an den ADC angeschlossen.
Aus Spaß hab ich nebenbei noch ein bisschen mit den NE555 Chips 
rumgespielt, und dabei ist mir in den Sinn gekommen, einen Blinker mit 
dem LDR als Entladewiderstand für den Kondensator zu bauen, damit die 
Schaltung eine beleuchtungsstärkeabhängige Rechteckfrequenz ausgibt, 
welche mittels Interrupt meines Erachtens leichter auszuwerten wäre 
(Schon fertig aufgebaut und getestet) was soll ich jetzt vorziehen? Ich 
meine, die zweite Schaltung ist etwas komplizierter, aber damit umgehe 
ich doch die Ungenauigkeiten des Spannungsteilers (Toleranzwerte 
Widerstand) und des ADCs? Sollte doch genauer sein, oder?

Danke im Voraus

[Ulrich (Gast)]

Bei der Schaltung mit dem NE555 hat man wohl mehr Auflösung, denn 
Frequenzen kann der µC mit sehr hoher Auflösung messen. Die Genauigkeit 
ist mit einem LDR schon vom Sensor her gering, ein LDR ist halt auch 
temperaturabhängig. Beim NE555 hat man dann zwar keinen Widerstand als 
Vergleichselement, sondern einen Kondensator und den Quarz am µC. 
Kondensatoren sind aber in der Regel weniger genau als Widerstände. Auch 
der NE555 hat ggf. noch einiges an Drift und Alterung.

Mit dem Spannungsteiler und dem µC internen ADC hat man allerdings nur 
einen relativ eingeschränkten Wertebereich. Eine gute Auflösung erhält 
man nur im mittlere Bereich, wenn der Widerstand des LDRs etwa 
vergleichbar (weniger als etwa ein Faktor 10 Unterschied) ist mit dem 
Widerstand - bei hohen Intensitäten oder sehr geringen wird dann die 
Auflösung und damit auch die Genauigkeit gering (besser als die 
Auflösung kann die Genauigkeit kaum werden).

Eine bessere, und auch nicht so komplizierte Lösung wäre eine Fotodiode 
und ein Kondensator (z.B. 1 nF) am Komparator-eingang. Der Kondensator 
wird über den µC einladen, und dann gemessen wie lange es braucht den 
Kondensator über den Fotostrom zu laden bis die Bandgapspannung erreicht 
wird. Es muss aber auf eine gute Abschirmung geachtet werden, und ggf. 
mehr als einmal gemessen werden.

Statt der Fotodiode ging auch ein Fototransistor - ist weniger linear, 
liefert aber mehr Strom.

Es gibt auch fertige Helligkeit - Frequenzwandler.

[Wilhelm F. (Gast)]

Ein gebräuchlicher ADC in einem µC umfaßt ohne weitere 
Schaltungsmaßnahmen sicherlich nicht die volle Dynamik der Helligkeit.

[MaWin (Gast)]

Ein LDR ist sowieso dermassen temperaturabhängig,
daß es auf die Genauigkeit der Messung nicht ankommt,
der liefert sowieso bloss Schätzwerte.

Für braucbare Helligkeitsmessung nimmt man die viel billigeren 
Photodioden, auch mit Tageslichtfilter, oder gleich digitalisierende 
Chips wie TSL230.

Man sollte halt auch vorher überlegen, wie gross der benötigte 
Messbereich ist, Licht ist ein weites Feld, vom Einzelphoton bis zur 
gleissenden Mittagssonne, das mit 16 bit nicht abzubilden ist.