Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik µC-Steuerung mit einer Photodiode


von Andreas S. (bananentee)


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Hallo Liebe Community,

möchte mich mit meinem ersten Beitrag kurz vorstellen:

Heiße Andreas, bin 35 Jahre alt und bin ein technikversierter 
Mechaniker. Ich bin untere anderem an folgenden Projekten beschäftigt: 
Oktokopter bauen (design, Konstruktion, Arduino Programmierung, 
Verkabelung...), einem angetriebenen Kameraslider für Timelapse Videos 
mit einer DSLR. Habe mir für meine Hobbys auch einen 3d Drucker 
zugelegt... Macht fun...


Nun zu meiner Frage. Mir schwirrt ein neues Projekt im Kopf bei dem ich 
leider nicht genau weiß, wie ich anfangen soll.
Ich möchte eine kleine Box bauen, die das Umgebungslicht (Helligkeit) 
aufnimmt und bei einer Veränderung ein Signal ausgibt.

Da ich baulich begrenzt bin (Box soll 20mm x 20mm x 20mm haben), kann 
ich kein großes Ardu Board verwenden. Gibt es kleine programmierbare ICs 
mit denen ich ein paar Inputs und Outputs habe und beschreiben kann?


Hier ein paar mehr Details zur Funktion:

- Gerät wird mit schließen des Stromkreislaufs aktiviert
- Über einen Taster wird die Photodiode auf die Umgebung "geeicht"
- sobald sich die Helligkeit innerhalb eines entweder festgelegten 
Bereichs oder mit Potti einstellbaren Bereichs ändert, soll ein 
Output-Impuls erfolgen --> Das entweder<->oder hängt mit dem Aufwand und 
der Umsetzung zusammen
- Output soll ein zweiter Kreislauf sein, der geschlossen wird

Spannung sollte mit Knopfzelle(n) erfolgen.

Wichtig wäre auch zu erwähnen, dass die Umgebungshelligkeit auch einer 
unbeleuchteten Nachtumgebung entsprechen kann. Bringt da eine Photodiode 
noch Spannung? Wieviel Lumen braucht eine Diode um zu funktionieren?


Ich hoffe ich konnte hiermit mein Projekt ausreichend umschreiben und 
würde mich über ein paar Hilfestellungen freuen.

Danke

Mit freundlichen Grüßen
bananentee

von Roland .. (rowland)


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Andreas S. schrieb:
> Gibt es kleine programmierbare ICs
> mit denen ich ein paar Inputs und Outputs habe und beschreiben kann?

Du kannst auch den Mikrocontroller von einem Arduinoboard ausbauen und 
(mit einwenig Zusatzschaltung) getrennt betreiben. Es gibt auch kleinere 
Arduinoboards, Nano oder wie die heißen...

Gundsätzlich eine durchaus lösbare Aufgabe. Eventuell wäre ein LDR 
(lichtabhängiger Widerstand) einfacher, da eine Fotodiode eine Schaltung 
zur Signalaufbereitung benötigt (Strom-Spannungswandler).

von oszi40 (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Nachtumgebung
> Bringt da eine Photodiode noch Spannung?

Es kommt auf das Licht an. Genauers sagt Dein aktuelles Datenblatt. Von 
der Erfahrung her bringt die Fotodiode wenig bei Dunkelheit und der 
Verstärker dahinter verstärkt allen Dreck und alles Rauschen mit. Nicht 
jedes Bauelement ist für jede Wellenlänge brauchbar. 
https://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=185341&page=0&category=all&order=time

von Timmo H. (masterfx)


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Also im Prinzip reicht ein kleiner Attiny mit adc, also z. B. Ein 
attiny45 und eine Fotodiode. Siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor
Und wie oszi ja schon sagte sollte die Fotodiode auch den sichtbaren 
Bereich erfassen können. Evtl musst du auch einen IR sperrfilter 
vorsehen damit du nicht auf Fernbedienungen reagierst bzw über einige 
Sekunden die durchschnittliche Helligkeit ermitteln

von bork (Gast)


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So etwas gibt es als fertiges Bauteil mit interrupt-Ausgang für einen 
Helligkeitsschwellwert.

http://ams.com/eng/AmbientLightSensor

von Michael (Gast)


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Roland ... schrieb:
> Es gibt auch kleinere Arduinoboards, Nano oder wie die heißen...

Wie sollen das Board in ein 20mm Gehäuse zu passen? Selbst der Arduino 
Mini und der Pro Mini bringt es auf 12 Pins (1,2 inch)
http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano
http://www.arduino.cc/en/Main/Products

von Andreas S. (bananentee)


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Vielen Dank schon einmal für die informativen Beiträge.
Werde mich mal näher mit dem attiny auseinander setzen. Für kleine 
Projekte sicher eine gute Möglichkeit.
Und das fertige Modul muss ich mir auch mal näher anschauen. Wäre mir 
natürlich am liebsten.

Danke

Mit freundlichen Grüßen
Bananentee

von Roland .. (rowland)


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Michael schrieb:
> Wie sollen das Board in ein 20mm Gehäuse zu passen?

Stimmt, auch ein Arduino-Nano ist mit 43mm deutlich zu groß. Da bleibt 
wohl nur der Selbstbau...

von Pandur S. (jetztnicht)


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Vergiss den Tiny Quatsch. Die sind fuer Projekte, die in die 10000 
stueck gehen. Fuer ein normales Projekt kommt es nicht auf einen euro 
oder zwei an, dann nimm einen Groesseren, mit mehr Beinchen, mit mehr 
von allem.

Das Konzept ist nicht ganz durchdacht. Wie soll das "eichen auf die 
Umgebungsheligkeit" geschehen? Abweichung davon bedeutet ? Wie schnell, 
wie stark soll die Abweichung sein? Und was bedeutet ein zweiter 
Kreislauf wird geschlossen? Beide im hinblick auf Batteriebetrieb.

Umgebungslicht kann locker 7 Dekaden umfassen. Da ist nichts mit schnell 
mal mit dem internen 10bit ADC etwas sampeln... da sollte erst ein 
Konzept her.

von mogli (Gast)


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Ich sehe nur eine Menge Forderungen und keinen eigenen Lösungsvorschlag. 
Nur das das Ding so und so mit den und den Vorgaben funktionieren soll. 
Ab wieviel Lumen eine LED funktioniert? Echt. Entwickeln tu ich für mich 
selber und bei entsprechenden Vorgaben rechne ich dir auch einen 
Vorwiderstand aus.

von mogli (Gast)


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mogli schrieb:
> Ab wieviel Lumen eine LED funktioniert? Echt. Entwickeln tu ich für mich

Mißverständnis aber Grundaussage bleibt. Wie wär es mit einem 
Prototypen, den man dann verkleinert?

von nicht die mama (Gast)


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mogli schrieb:
> Entwickeln tu ich für mich
> selber und bei entsprechenden Vorgaben rechne ich dir auch einen
> Vorwiderstand aus.

niemand zwingt dich zu antworten.
Wenn jemand in der Lage ist, so präzise Vorgaben zu machen, dass du 
einen Vorwiderstand berechnen kannst, dann kann er ihn auch selber 
rechnen.

die Anfrage ist anständig formuliert und wer antworten kann und will 
soll's machen; wer nicht will, soll's bleiben lassen.
Was soll also dein Kommentar?
nicht alle denken wie du.

von mogli (Gast)


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nicht die mama schrieb:
> niemand zwingt dich zu antworten.

Stimmt, hab mich hinreißen lassen und soll nicht wieder vorkommen.

von Wolfgang (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Bringt da eine Photodiode noch Spannung?
Wenn du mit einer Photodiode messen willst, ist die Spannung ein ganz 
schlechtest Maß. Mit Messung des Stromes liegst du in Bezug auf deine 
gewünschte Signaldynamik deutlich besser. Es gibt diverse fertige 
Lichtsensoren, die dir viel Arbeit abnehmen können, z.B. TSL235, TSL4531 
oder TSL2560.

von KHS (Gast)


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Jetzt Nicht schrieb:

> Umgebungslicht kann locker 7 Dekaden umfassen. Da ist nichts mit schnell
> mal mit dem internen 10bit ADC etwas sampeln... da sollte erst ein
> Konzept her.

Fotowiderstand und ratiometrische Widerstandsmessung könnte mit etwas 
Gefriemel hin kommen. Auch über größere Bereiche mit verschiedenen 
Widerständen als Vergleichs-"Referenz".
Ob es da bei hochohmig geschalteten (Ausgangs-)Pins hohe Leckströme gibt 
bzw. wie hochohmig die ADC Eingänge an so einem AVR Bollen sind, da kann 
ich nix dazu beitragen.
Da es nur relative Helligkeitsmessung sein soll und keine absolute, 
macht es auch nichts, dass ein Fotowiderstand unkalibrierbar altert 
sobald Licht ausgesetzt.
(Aber vielleicht denke ich ja auch mal wieder zu sehr in Bauteilen, die 
man vielleicht sowieso rumfliegen hat, wenn es auch so schöne Ambient 
Light Sensoren mit I2C für richtig Geld zu kaufen gibt.)

von Andreas S. (bananentee)


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Hallo ihr Lieben,

ich melde mich zwischenzeitlich zurück mit Neuigkeiten...
Um mal eine Versuchsschaltung aufzubauen, habe ich mir einen Arduino 
Nano 328 und einem TSL2561 besorgt.

Stellt sich jemand bereit (gegen Entlohnung?) mir einen Code für das 
Arduino zu erstellen?


Ganz grob sollen die Werte (Lux / Helligkeit) des Sensor nach der 
Spannungsversorgung in möglichst höchster Frequenz ausgelesen und 
gepuffert werden.
Über einen variablen Zeitraum von beispiel 30 Sekunden soll der 
Durchschnitt der Werte als "Referenzhelligkeit" genommen werden.
Wenn daraufhin ein (oder mehrerer nacheinander folgende) Meßwert um 
einen variablen Betrag x die letzte Referenz übersteigt, soll dann eine 
Aktion (in meinem Fall ein Schließkontakt) ausgelöst werden.


Ich hoffe ich konnte meine Anforderung grob umschreiben und würde mich 
freuen wenn hier jemand unterstütz. Habe leider nahezu null Erfahrungen 
im Programmieren und kann mich nicht tagelang einlesen.

Den Code aufspielen und modifizieren sollte eigentlich klappen.

Ebenso bräuchte ich dann Hilfe beim verbinden der Komponenten.


mfg
Andreas

von Holger L. (max5v)


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Ich bin leider ein wenig spät, aber diese Seite wäre noch recht 
Informativ.
http://reaktivlicht.de/atmel.html
Besonders die AdaptiveTagschwelle sollte interessant sein :
http://reaktivlicht.de/atmel.html#LLR_AdaptiveTagschwelle
Mit ein paar wenigen Änderungen sollte es möglich sein,
es werden übrigens auch Bausätze angeboten.

von Karl H. (kbuchegg)


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Andreas S. schrieb:
> Hallo ihr Lieben,
>
> ich melde mich zwischenzeitlich zurück mit Neuigkeiten...
> Um mal eine Versuchsschaltung aufzubauen, habe ich mir einen Arduino
> Nano 328 und einem TSL2561 besorgt.
>
> Stellt sich jemand bereit (gegen Entlohnung?) mir einen Code für das
> Arduino zu erstellen?

Wo sind sie jetzt, diejenigen die einem Anfänger, der überhaupt nicht 
programmieren kann, einen I2C Sensor empfehlen?

Als ob es ein LDR in einem Spannungsteiler nicht auch getan hätte.

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