Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromsparender Lichtsensor mit 0-10V Ausgang


von Urs C. (pinkpanther)


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Hallo zusammen,

Da Ihr mir bei meinem LED-Problem super geholfen habt, hoffe ich dass 
ihr mir auch beim folgenden Problem eine schlaue Lösung habt:

Es soll ein einfacher und stromsparenden Lichtsensor aufgebaut werden 
welcher dann an einem Analog-Eingang (vom ETA-Powerplex) ausgewertet 
werden soll. Im prinzip soll dadurch nur ermittelt werden ob Tag oder 
Nacht ist und basierend darauf weitere Schaltungen entsprechend 
angesteuert werden. Warum an einem Analog-Eingang: Da sind noch welche 
frei und der Schaltpunkt Hysterese usw kann dann bei Bedarf problemlos 
per Software verstellt werden.

Dabei dachte ich zuerst an einem einfachen LDR als Spannungsteiler 
geschalten. Ich denke aber dass dies nicht so toll funktionieren wird da 
die Bordspannung im schlimmsten Fall irgendwo zwischen 11.0 und 15.5V 
sein kann. Somit würde ich nicht unbedingt die Lichtstärke sondern 
vielmehr die Bordspannung in Abhängigkeit vom Licht messen. Nicht gerade 
ideal.

2. Idee: Eine kleine Solarzelle (so was wie sie in Tschenrechner usw 
verbaut sind), und dessen Spannung messen, ggf mit Spannungsteiler. Hmm, 
was geben die für eine Spannung aus? Ich denke da sind wir irgendwo bei 
1.5V...Wird für die Auswertung etwas wenig sein, also mittels Transistor 
verstärken, und schon sind wir wieder beim berechnen einer Schaltung. 
Hätte da noch ein paar BC550C rumliegen. Könnte jemand damit was 
zusammenstricken?

3. Idee: Wie 2 aber mit Fotodiode(n). Wären für den harten Alltag aussen 
am Wohnmobil vermutlich besser geeignet als die kleinen Solarzellen. 
Aber auch da hab ich keine Ahnung wie die Schaltung genau aussehen 
müsste.

Kann mir jemand einen Vorschlag machen wie ich das am bessten 
bewerkstellige? Eine Voraussetzung wäre da noch: Das ganze sollte so 
wenig Strom wie möglich verbrauchen da es an der Fahrzeugbatterie hängt 
und diese unter Umstände auch mehrere Wochen nicht geladen wird und es 
hängt da schon genug Zeug dran welches einen gewissen Ruhestrom braucht.

Noch einige Daten zum Analog-Eingang:
Rintern 40k (plus Interne Schutzdiode), Messbereich 0-10V. Mit einem 24k 
Widerstand in Serie zum Eingang entsprechen dann die 0-10V 0-16V, mit 
einem  88k 0-32V. Könnte mittels 500Ohm Widerstand Paralell zum Eingang 
zum 4-20mA  Analogeingang umgebaut werden.

Vielen Dank und gute Nacht

von dolf (Gast)


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Urs C. schrieb:
> Das ganze sollte so
> wenig Strom wie möglich verbrauchen

was heist bei dir wenig?
10ma, 1ma, 100µa?
das mit dem fotowiderstand sollte funktionieren.
seine lahmheit ist sogar von vorteil.
nen passenden spannungsteiler an den analogeingang und gut.
bei der µsps geht´s ja auch.
bei dunkelheit gibt der analogeingang 0 aus und bei voller helligkeit 
(sonne) 1023.
wertebereich 0...1023
was dann hell und dunkel ist ligt dann im auge des betrachters.
an den analogeingang dann ein komperator mit hysterese (oberer und 
unterer schaltwert ist an zwei eingängen getrennt einstellbar) und go.
und schon hat man der µsps nen dämmerschalter verpasst.
das funzt mit nem ntc genauso.

von Urs C. (pinkpanther)


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Wenig heisst für mich so wenig wie technisch sinnvoll machbar ohne dabei 
die Kosten und den Schaltungsaufwand aus den Augen zu verlieren. Also 
lieber >1mA als mehr. Die Schaltung soll ja im Wohnmobil werkeln. Da 
hängt diese an einer Batterie mit 240Ah. Da hab ich schon noch reserven 
aber gerade bei einem Wohnmobil kommt es öfter vor dass es mehrere 
Wochen nicht bewegt werden und während dieser Zeit ist es auch gut 
möglich dass nicht geladen werden kann. Wäre halt schön wenn die 
Batterie nicht nach 4 wochen Stillstand tiefentladen ist. Daher sollten 
die Standby-Ströme halt im Auge behalten werden. Da sind ja schon einige 
Verbraucher welche nur einige mA brauchen (2 Powerplex ??mA, Bedienpanel 
5mA, Shunt 2-6mA, Tankgeber 7.5mA, usw, das summiert sich halt...

Die Hysterese, Schaltschwellen, Verknüpfungen usw werden dann 
Softwareseitig im Powerplex programmiert.

Welche Photo-Diode würdet ihr da nehmen? Welche Spannung kann ich von 
dieser erwarten (im vollen Sonnenschein, und bei Dämmerung)? Wichtig für 
mich ist das Schalten bei Dämmerung. Ob Hell oder ganz Hell oder voller 
Sonnenschein ist mir eigentlich egal. Ein Einsatzzweck wäre z.B dass das 
Licht im Stauraum nur angeht wenn draussen die Dämmerung eingesetzt hat, 
am Tag aber nicht.
Wenn jemand eine Grundschaltung hätte wäre das super. Auf dessen Basis 
könnte ich  dann mal etwas aufbauen und testen. Wie gesagt, Ich kenne 
die Grundlagen ganz gut, aber solche Schaltungen selber entwickeln ist 
eine ganz andere (und nicht meine;-) ) Baustelle.

Vielen Dank

von Harald W. (wilhelms)


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Urs C. schrieb:

> Wenn jemand eine Grundschaltung hätte wäre das super.

Die Grundschaltung heisst, wie bereits gesagt, Fotowiderstand plus
Vorwiderstand. Der Vorwiderstand muss so bemessen werden, das der
Verbindungspunkt bei der von Dir gewünschten Helligkeit, den von
Dir gewünschten Effekt ergibt. Die Spannungsschwankungen wirken sich
da nicht entscheidend aus.
Gruss
Harald

von dolf (Gast)


Angehängte Dateien:

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Urs C. schrieb:
> Welche Photo-Diode würdet ihr da nehmen?

keine
nimm nen fotowiderstand 10/500 kohm.
z.b.

pollin.de
Fotowiderstand PFW55 1,5 mm, 5 Stück
Bestellnummer:120 780
Preis: 0,75 €

es gibt dort auch noch andere fotowiderstände.
im anhang die grundschaltung.
als ldr dient ein 10/500k ldr.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Weil du es den Vorpostern nicht glaubst: ein LDR (Fotowiderstand) ist 
das Mittel der Wahl. Wenn dein ETA-Powerplex (was immer das ist) einen 
Analogeingang hat, dann muß es auch eine Referenzspannung haben. Falls 
die herausgeführt sein sollte, ist das die Spannung an der LDR und ein 
simpler Widerstand einen Spannungsteiler bilden.

Wenn du den LDR im Spannungsteiler "oben" hinsetzt, dann steigt die 
Spannung mit steigender Helligkeit. Was sinnfällig ist, aber technisch 
natürlich anders herum genauso funktioniert.

Um zwischen Tag und Nacht unterscheiden zu können, braucht man weder den 
vollen Bereich von 0-10V noch sonderlich hohe Genauigkeit. Auch die rohe 
Batteriespannung würde in der Praxis schon ausreichen. Ich würde bei der 
gewünschten Umschalt-Helligkeit einmalig den Widerstand des LDR messen 
und dann ca. diesen Wert für den Festwiderstand wählen. Dann entspricht 
die halbe Batteriespannung dieser Helligkeit.

Die Schaltschwellen für "Tag" und "Nacht" würde man natürlich um einiges 
auseinander legen (Stichwort: Hysterese bzw. Schmitt-Trigger). Auch eine 
Verzögerung würde man wohl vorsehen, damit ein Schatten auf dem Sensor 
keine Fehlreaktion auslöst.

Richtig clever (und dazu noch abgleichfrei) wäre es, die Sensordaten 
mindestens 24h regelmäßig zu erfassen (einmal pro Minute reicht dicke), 
zu glätten und die Dämmerung anhand des Wechsels von hell zu dunkel 
(bzw. umgekehrt) zu detektieren. Der Meßlauf von einem Tag ergibt dann 
die Schwellen für den nächsten Tag. Weil sich das ja im Laufe eines 
Jahres auch ändert.

Die Zeit könnte man zusätzlich berücksichtigen und so z.B. starke 
Abschattung erkennen. Auch dazu braucht man keine genaue Uhr. Wenn man 
einmal festgestellt hat, daß ein Tageszyklus sagen wir mal 1400 
Messungen dauert, dann kann man den nächsten Tag->Nacht Wechsel 
innerhalb 1300 und 1500 Messungen nach dem letzten erwarten. Und den 
Nacht->Tag Wechsel ca. in der Mitte dazwischen.


XL

von dolf (Gast)


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und wenn man absolut faul ist nimmt man nen trigger mit einstellbarer 
hysterese und belästigt damit den analogeingang.
ein genügend großer c am trigger eingang unterdrückt störende 
abschattungen oder auch beleuchtungen.
den sensor kann man auch in ein röhrchen einbauen so das er von 
fremdlicht abgeschirmt wird.
tunnelblick...
der tag nacht wechsel ist ja eh ne sehr langsame änderung von hell nach 
dunkel.

von Urs C. (pinkpanther)


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Vielen Dank für die Tips.

Vergesst bitte dass ich auf die Photo-Diode beharrt habe, hatte nur eben 
etwas viel über Photo-Dioden, Photo-Transistoren und Photo-Widerstände 
gelesen und deshalb die Begriffe ein bisschen durcheinander gebracht...

Axel Schwenke schrieb:
> Wenn dein ETA-Powerplex (was immer das ist) einen

Das ist im prinzip eine SPS/Stromverteilung welche speziell für Boote 
entwickelt wurde. Aber was für Boote gut ist kann für ein Wohnmobil 
nicht ganz falsch sein ;-)
Hier die Herstellerhomepage:
http://www.e-t-a.de/produkte/intelligente_stromverteilung/powerplex/powerplex_im_ueberblick/

Ich hab im Moment "nur" einen Panelmodul (32 digitale Eingänge, 32 LED 
Ausgänge, 6 Lastausgänge und 4 Analoge Eingänge) und ein Powermodul 
(8Digitale Eingänge, 8 LED Ausgänge, 12 Lastausgänge und weitere 4 
Analoge Eingänge)
Jetzt hab ich halt noch einige Analoge Eingänge frei. Nebst Funktionen 
wie Spannungsüberwachung und Lastabwurf bei sinkender Batteriespannung 
müssen die restlichen analog-Eingänge nun für solche Spielereien wie 
Licht-Überwachung herhalten. Mal schauen was mir da noch sonst einfällt, 
ich hab ja noch 4 weitere Analoge Eingänge... ;-)

> Analogeingang hat, dann muß es auch eine Referenzspannung haben. Falls
> die herausgeführt sein sollte, ist das die Spannung an der LDR und ein
> simpler Widerstand einen Spannungsteiler bilden.

Auf der Herstellerhomepage, unter Download Handbücher, Volume 2, (im PDF 
Seite17/18) ist das entsprechende Handbuch. Danach habe ich pro Analogen 
Eingang 2 Anschlüsse, einen AR (GND) und einen A1...A4 (bis +10V) 
Referenzspannung habe ich da keine. Da muss ich die Bordspannung 
(12-15V) entsprechend heranziehen.

dolf schrieb:
> und wenn man absolut faul ist nimmt man nen trigger mit einstellbarer
> hysterese und belästigt damit den analogeingang.
> ein genügend großer c am trigger eingang unterdrückt störende
> abschattungen oder auch beleuchtungen.

Für die ganz faulen ist die Funktion schon im Powerplex integriert ;-)
Man kann Softwareseitig die Schaltschwelle Auswählen (0.2-10V) und ob 
bei unter oder überschreiten der Schaltschwelle geschalten werden soll. 
Die Hysterese kann leider nur zwischen 0.2-1V eingestellt werden, mal 
schauen ob das reicht. Dazu kann eine Einschalt- und/oder eine 
Ausschaltverzögerung bis zu 16383 x10 Sekunden eingegeben werden, sollte 
knapp reichen um unerwünschte Schaltvorgänge zu unterdrücken ;-)

Hab mal ein paar Sachen bestellt und werde auf Basis vom Schaltplan 
welcher dolf geschickt hat -Danke dafür- etwas herumexperimentieren.

Vielen Dank

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