Laser - Lichtschranke Schaltplan-Check

[Superkelle (Gast)]

Hallo,
Ich habe nur rudimentäre Elektrotechnik-Kenntnisse. Ich wollte einfach 
mal fragen ob ich mir das folgende so richtig überlegt habe. Ich möchte 
eine Laser-Lichtschranke realisieren, die einen Motor bei 
Lichtunterbrechung ausschaltet. Dafür wollte ich einen Fotowiderstand, 
einen Mosfet und eben eine Laser-Diode nutzen. Die Spannungsversorgung 
soll über eine Batterie erfolgen. Da ich noch nicht genau weiß wie hoch 
die Spannung der Batterie wird, habe ich mir die Auslegung der sonstigen 
Widerstände erst mal gespart. Im Anhang ist der Entwurf zu sehen um den 
es hier geht.
Falls sich wer erbarmt: Vielen Dank!

[Alex (Gast)]

Hi,

Nicht Ideal, aber prinzipiell schon so möglich.
Ich würde zwischen "Licht-Spannungsteiler" und Mosfet aber unbedingt 
noch einen Schmitt-Trigger einfügen. Sonst könnte es passieren, dass der 
Mosfet irgendwo zwischen leiten & nicht leitendem Zustand betrieben wird 
und deswegen durchbrennt.

schönen Gruß,
Alex

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> Superkelle schrieb:
> Ich habe nur rudimentäre Elektrotechnik-Kenntnisse. Ich wollte einfach
> mal fragen ob ich mir das folgende so richtig überlegt habe. Ich möchte
> eine Laser-Lichtschranke realisieren, die einen Motor bei
> Lichtunterbrechung ausschaltet. Dafür wollte ich einen Fotowiderstand,
> einen Mosfet und eben eine Laser-Diode nutzen.
Die nackte Laserdiode ist für dich als Elektronik-Laien ein unangenehmes
Bauelement.
1) Die sind super sensibel bezüglich ESD. Einmal schief angeschaut 
(sprich ohne zuverlässigen ESD-Schutz angefasst oder gelöetet), ist sie 
kaputt.
2) Eine Laserdiode ohne Kollimatorlinse davor gibt ihr Licht auch nur in 
einem rel. weiten Winkel ab.
3) Der Laserstrom sollten auf Konstante-Lichtleistung geregelt werden. 
Sonst ist die Laserleitung stark abhängig von der Temp. und ändert sich 
schon durch Eigenerwärmung. Einmal etwas zu viel Strom drauf gegeben, 
ist sie als "Laserdiode" auch gestorben.
https://de.wikipedia.org/wiki/Laserdiode#Elektrische_Ansteuerung

Wenn schon Laser, dass nutze einen fertiges Modul, das incl, 
Konstantleistungsregelung und Kollimation auch nur wenig kostet.
Laserdioden benötigen aber auch, anders als LED, einen gewissen 
Mindeststrom (35...50mA) um überhaupt zu lasern.
Dagegen kann man LED auch mit 10mA oder nur 1mA leuchten lassen.
Bei Batteriebetrieb ist das unter Umständen sehr relevant.

Eine einfache Lichtschranke kann man auch gut mit einer LED machen, 
sofern der Abstand nicht zu groß ist und die LED mit einer passenden 
Sammellinse versehen auch rel. eng abstrahlt.
Als LED eigenen sich vor allem sehr helle Typen, die zum Spektrum des 
Sensors passen.
Für den LDR wären das vor allem grüne LED.
Aber Achtung!: Die normal grünen LED (ca. 570nm) sind das Eelend an sich 
bezüglich Effizienz.
Deutlich besser ist die Farbe blaugrün (ca. 520...540nm). Da gibt es 
richtig sauhelle LED, die auch bei 1mA schon sehr viel Licht geben.

Als Sensor kann ich auch eine rel. großflächige Fotodiode wie die BPW34 
empfehlen. Die ist vor allem thermisch viel stabiler als ein 
Fotowiderstand .
https://www.reichelt.de/fotodiode-80-a-400-1100nm-bpw-34-p5804.html?

Dazu passen auch rote LED oder Infrarot (IR-ED).
wie z.B. tiefrot ca. 650nm, aber auch blau oder weiß.
Da werden zwar sofort Leute schreien: Ja aber die Si-Fotodiode ist ja 
bei blau gar nicht so empfindlich. Das stimmt, aber die extrem hohe 
Effizienz der blauen LED gegenüber roten LED oder IR-ED macht diesen 
Nachteil wett.

> Die Spannungsversorgung soll über eine Batterie erfolgen.
Wenn das nur mal kurzzeitig benutzt werden soll, dann geht das schon.
Sonst empfehle ich ein Steckernetzteil (z.B. 5V-USB-NT) oder besser noch 
ein 12V-NT. Mit 12V kann man eh viel mehr anfangen.

> Da ich noch nicht genau weiß wie hoch
> die Spannung der Batterie wird, habe ich mir die Auslegung der sonstigen
> Widerstände erst mal gespart. Im Anhang ist der Entwurf zu sehen um den
> es hier geht.
Die rel. hochohmige Ansteuerung des FET spart dir Ruhestrom.

Da ist noch das Problem der Empfindlichkeit gegen Umgebungslicht.
Wenn du den Empfänger optisch gut isolierst (z.B. mit einem schwarzen 
Tubus), so daß nur Licht aus Richtung des Empfängers einstrahlen kann, 
dann geht es auch ohne Modulation des Sendelichts.

Bleibt das Problem der fehlenden Hysterese. Sofern du aber garantieren 
kannst, dass das Sendelicht den Empfänger immer zuverlässig 
durchschaltet, geht das schon. Der FET sollte von der Leistung aber gut 
überdimensioniert werden (evtl. auch mit Kühlkörper) oder man koppelt 
den FET thermisch mit einem PTC-Element (Polyswitch an FET ankleben), so 
dass dieser nicht verheizt werden kann. Der Polyswitch ist natürlich dem 
Motorstrom anzupassen.
Gruß Öletronika