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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
Beiträge: 14
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 XoPeX Verfasst am: 12. Feb 2008 22:41 Titel: Lichtschranke mit einer Photodiode |
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HI Leute
muss ein Referat über Lichtschranken halten und habe diesen Schaltplan bekommen.
Die Diode ist eine Fotodiode und als Anwendungsbeispiel ist eine Rolltreppe gezeigt, d.h wenn kein Licht mehr auf die Fotodiode fällt soll die Rolltreppe hier als M (Motor schäzungsweise) gekennzeichnet anlaufen.
Ich verstehe aber leider nicht ganz wie das funktionieren soll mit der Diode da es in meinen Augen überhaupt nicht mit der Durchlassrichtung übereinstimmt usw.
Ich hoffe mir kann jemand helfen.
MfG Ruben
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
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| dermarkus Verfasst am: 13. Feb 2008 00:19 Titel: |
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Einverstanden, das M meint den Motor, also die Rolltreppe 
Magst du mal genauer sagen, welche Details du dir schon überlegt hast?
Lässt die Diode Strom durch, wenn kein Licht auf sie fällt?
In welcher Richtung fließt der Strom, den die Diode erzeugt, wenn Licht auf sie fällt?
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
Beiträge: 14
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| XoPeX Verfasst am: 13. Feb 2008 11:16 Titel: |
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also theoretisch lässt di Fotodiode j Strom durch wenn Licht auf sie fällt da sie ja uas einem Lichtempfindlichen halbleiter besteht und sie Energie "zum leiten" braucht.
Die Diode erzeugt ja eg. keinen Strom aber was mir nicht klar ist wie fließt der Strom wenn licht auf die Diode fällt?? Da sie ja eg in Sperrichtung geschalten ist.
Ein Bild mit Pfeilen würde mir glaube ich helfen.
MfG Ruben
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 13. Feb 2008 12:18 Titel: |
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Magst du da am besten selbst mal nachforschen und nachlesen, was du hier über die Fotodiode verstehen willst? Zum Beispiel mal dort:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0111021.htm ?
Kannst du damit sicher herausfinden, wie die Antworten auf die beiden Diodenfragen von oben lauten?
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
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| schnudl Verfasst am: 13. Feb 2008 12:45 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: | | ... die Diode erzeugt ja eg. keinen Strom aber... |
Das würde ich nochmal überdenken... Eine Photodiode ist nichts anderes als eine Solarzelle im Kleinformat.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
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| XoPeX Verfasst am: 13. Feb 2008 16:29 Titel: |
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muss ich das jetzt so verstehen, dass wenn Licht auf die Fotodiode fällt, es eg. weder eine Sperrschicht noch eine Durchlassrichtung gibt. Sie lässt einfach den Strom durch.
Da vor dem Transistor jetzt ein Widerstand geschaltet wurde fließt der strom durch die Diode. Sobald aber kein Licht mehr auf die Diode fällt erhöht sich der wiederstand an der diode, wir haben einen Basisstrom am Transistor und damit den nötigen geschlossenen Stromkreis um den Motor anzutreiben???
MfG Ruben
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 13. Feb 2008 16:38 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: | muss ich das jetzt so verstehen, dass wenn Licht auf die Fotodiode fällt, es eg. weder eine Sperrschicht noch eine Durchlassrichtung gibt. Sie lässt einfach den Strom durch.
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Da hast du die Quelle in dem Link oben vielleicht noch nicht gründlich genug gelesen. Eben weil es in der Diode eine Sperrschicht gibt, erzeugt sie einen Strom, der in Sperrrichtung fließt, wenn Licht auf diese Sperrschicht fällt.
| Zitat: |
Da vor dem Transistor jetzt ein Widerstand geschaltet wurde fließt der strom durch die Diode. Sobald aber kein Licht mehr auf die Diode fällt erhöht sich der Widerstand an der diode, wir haben einen Basisstrom am Transistor und damit den nötigen geschlossenen Stromkreis um den Motor anzutreiben???
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Diese Überlegung geht in die richtige Richtung Ich würde allerdings sagen, "erhöht sich der Widerstand an der Diode" ist da noch stark untertrieben, denn wenn kein Licht mehr auf die Diode fällt, dann sperrt die Diode hier ja einfach komplett.
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
Beiträge: 14
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| XoPeX Verfasst am: 13. Feb 2008 16:50 Titel: |
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| Zitat: | | Diese Überlegung geht in die richtige Richtung smile Ich würde allerdings sagen, "erhöht sich der Widerstand an der Diode" ist da noch stark untertrieben, denn wenn kein Licht mehr auf die Diode fällt, dann sperrt die Diode hier ja einfach komplett. |
Aber nur weil die Diode sorum gedreht ist??
Und die Diode erzeugt strom in sperrrichtung. D.h es wirkt aber so als ob sie strom durchlassen würde richtig??
MfG ruben
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 13. Feb 2008 17:06 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: |
Aber nur weil die Diode sorum gedreht ist??
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Ja, natürlich weil die Diode so herum gedreht ist.
| Zitat: |
D.h es wirkt aber so als ob sie strom durchlassen würde richtig??
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Ja, aber natürlich ist diese "Wirkung", wenn du so willst, bei einer Stromquelle "stärker" als zum Beispiel bei einem Widerstand. Ein Widerstand lässt passiv Strom durch, wenn man außen eine Spannung anlegt. Eine Stromquelle sorgt aktiv dafür, dass durch sie Strom durchfließt, selbst wenn man in dem Schaltplan gar keine Spannungsquelle hätte.
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
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| schnudl Verfasst am: 13. Feb 2008 17:06 Titel: |
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Nur als Tip: Versuche die Fotodiode durch ihr Ersatzschaltbild (Stromquelle + ideale normale Diode) zu ersetzen, wie ich es im Bild angedeutet habe:
Fall-1: Kein Licht => I=0
Fall-2: Licht => I>0
Ich finde, dass man es so besser versteht, was in der Schaltung wirklich passiert.
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
Beiträge: 14
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| XoPeX Verfasst am: 13. Feb 2008 17:17 Titel: |
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gut ok ich glaube ich habe es so langsam verstanden.
Nochmal kurz zusammengefasst.
Wir legen eine Spannung an, der strom fließt durch die Diode diese verstärkt den/ erzeugt zusätzlichen Strom.
Sobald kein Licht mehr auf die Diode fällt erzeugt sie keinen Strom mehr, hat einen immensen Widerstand und der Strom muss durch den kleineren Widerstand zum Transistor fließen. Der Transistor hat jetzt einen klienen Basisstrom verstärkt also noch den Kollektor Emitter Strom und der Motor hat einen genügend hohen Strom um anzulaufen.
Bitte nochmal korrigieren wenn was falsch ist.
Danke jetzt schonmal und ich werde natürlich noch eure Antwort abwarten und nochmal ein neues Thema anfangen wegen Flip-Flops.
MfG Ruben
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 13. Feb 2008 17:24 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: |
Wir legen eine Spannung an, der strom fließt durch die Diode diese verstärkt den/ erzeugt zusätzlichen Strom.
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Magst du mal diesen Teil nochmal neu formulieren, indem du das Ersatzschaltbild berücksichtigst, das schnudl dir gezeigt hat?
Tipp: Eine Stromquelle bestimmt, wieviel Strom durch sie hindurchfließt. Da wird also nichts verstärkt oder zusätzlich erzeugt.
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
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| schnudl Verfasst am: 13. Feb 2008 17:26 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: | gut ok ich glaube ich habe es so langsam verstanden.
Nochmal kurz zusammengefasst.
Wir legen eine Spannung an, der strom fließt durch die Diode diese verstärkt den/ erzeugt zusätzlichen Strom.
Die Diode verstärkt nichts. Vielleicht meinst du es richtig, ist aber unklar ausgedrückt und nicht verständlich. Vor allem sagst du nicht, wieso T in diesem Fall sperrt.
Sobald kein Licht mehr auf die Diode fällt erzeugt sie keinen Strom mehr, hat einen immensen Widerstand und der Strom muss durch den kleineren Widerstand zum Transistor fließen. Der Transistor hat jetzt einen klienen Basisstrom verstärkt also noch den Kollektor Emitter Strom und der Motor hat einen genügend hohen Strom um anzulaufen.
OK
Bitte nochmal korrigieren wenn was falsch ist.
Danke jetzt schonmal und ich werde natürlich noch eure Antwort abwarten und nochmal ein neues Thema anfangen wegen Flip-Flops.
MfG Ruben |
PS: Ich übergebe das Thema wieder an @dermarkus. Er war schneller.
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
Beiträge: 14
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| XoPeX Verfasst am: 13. Feb 2008 21:39 Titel: |
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was meinst du mit T ???
| Zitat: | | Vor allem sagst du nicht, wieso T in diesem Fall sperrt. |
MfG ruben
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
Beiträge: 14
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| XoPeX Verfasst am: 13. Feb 2008 22:24 Titel: |
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ja denke du meinst T
durch den Transistor fließt kein Strom weil ihm ein größerer Widerstand als die Diode in Betrieb vorgeschalten ist. Wenn jedoch auch die Diode kein licht fällt ist ihr widerstand höher als der Vorgeschaltete.
Außerdem kann der Strom ja nicht ohne Basisstrom vom Kollektor zum Emitter fließen.
MfG Ruben
Noch ne kleine Frage am Rand: Kann mir irgendjemand ein gutes kostenloses Programm nennen mit dem ich schaltpläne zeichnen kann??
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 13. Feb 2008 23:07 Titel: |
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Einverstanden, T ist der Transistor. Die Frage ist also: Warum sperrt der Transistor, wenn das Licht der Lichtschranke auf die Diode fällt?
| XoPeX hat Folgendes geschrieben: |
Außerdem kann der Strom ja nicht ohne Basisstrom vom Kollektor zum Emitter fließen.
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Einverstanden, Kollektorstrom fließt nur dann, wenn Basisstrom fließt. Wann aber fließt Basisstrom, und wann nicht?
| XoPeX hat Folgendes geschrieben: |
durch den Transistor fließt kein Strom weil ihm ein größerer Widerstand als die Diode in Betrieb vorgeschalten ist. Wenn jedoch auch die Diode kein licht fällt ist ihr widerstand höher als der Vorgeschaltete.
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Ich bin einverstanden, dass die Diode ein "Weichensteller" für den Strom ist, der bestimmt, ob er zur Basis des Transistors fließt oder aber durch die Diode.
Dein Grund dafür (dass der "Widerstand der Diode in Betrieb" kleiner sei als der Widerstand vor der Basis) leuchtet mir allerdings nicht so recht ein. Denn die Diode in Betrieb ist ja überhaupt kein Widerstand, sondern eine Stromquelle, wie wir oben schon festgestellt haben.
Ich würde da eher vorschlagen, die Spannungen und Potentiale zu betrachten: Welche Spannung muss zwischen Basis und Emitter mindestens anliegen, damit ein Basisstrom fließt? Und welche Spannung fällt an dem Widerstand links oben ab, wenn durch ihn der Strom fließt, den die Fotodiode vorgibt? Wie groß muss also der Strom durch die Fotodiode sein, damit der Transistor sperrt?
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schnudl
Moderator
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| schnudl Verfasst am: 13. Feb 2008 23:28 Titel: |
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Schaltpläne kannst zeichnen mit
LTSpice, Eagle, ??
Einfacher zu lernen ist LTSpice.
LTspice ist zum simulieren und sehr mächtig, Eagle zum Schaltplan zeichnen und Layout machen. Mit der Freeware Version gehen einseitige halbe Europakartenformate, die kommerzielle kann Multilayer beliebiger Grösse.
Für Simulation digitaler Schaltungen gibt es "logisim", ist aber nur ein Spielzeug und im Grunde genommen unnötig.
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XoPeX
Anmeldungsdatum: 12.02.2008
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| XoPeX Verfasst am: 14. Feb 2008 07:06 Titel: |
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vielen DAnk schnudl werde LTSpice mal ausprobieren.
Nun zum Lichtschrankenproblem: also um zu wissen wie hoch der Strom der Diode ist bräuchte ich ja einige Angaben der Diode zum Beispiel und der Stromquelle richtig??
Durch den TRansistor muss so viel ich weiß ein Basisstrom von 5V fließen ist das richtig??
MfG Ruben
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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| schnudl Verfasst am: 14. Feb 2008 07:44 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: | | vielen DAnk schnudl werde LTSpice mal ausprobieren. |
Dann kannst du gleich aufgrund des Ersatzschaltbildes ziemlich realistisch simulieren, wie sich die Fotodiode und die Schaltung verhält.
Verstehen musst du es aber trotzdem zuerst mal, simulieren alleine nützt nichts.
| XoPeX hat Folgendes geschrieben: |
Nun zum Lichtschrankenproblem: also um zu wissen wie hoch der Strom der Diode ist bräuchte ich ja einige Angaben der Diode zum Beispiel und der Stromquelle richtig?? |
Der Strom hängt von der Lichtstärke ab.
Siehe z.B. hier
Es wäre eine sehr gute Übung, wenn du die zu erwartende Stromstärke der Diode bei verschiedenen Beleuchtungstärken aus dem Datenblatt herauslesen könntest. Wenn du das zum ersten mal machst, geht das natürlich nicht in 5 Minuten...
| XoPeX hat Folgendes geschrieben: |
Durch den TRansistor muss so viel ich weiß ein Basisstrom von 5V fließen ist das richtig? |
Nein. Das ist ein sinnloser Satz, da 5V nicht fliessen können sondern nur zwischen zwei Punkten anliegen können. Ein Basisstrom wird in A angegeben.
Einen Motor (der wesentlich mehr als 10mA braucht) wirst du so aber nicht ansteuern können, da braucht man noch mindestens eine Zwischenverstärkerstufe. Warum ?
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XoPeX
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| XoPeX Verfasst am: 14. Feb 2008 19:46 Titel: |
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ok das mit Lichtstärken und co. haben wir noch nicht behandelt.
das mit dem Transistor ist mir auch irgendwie eingefallen dass man ja den Stromfluss nicht in V sondern A angibt.
| Zitat: | Einen Motor (der wesentlich mehr als 10mA braucht) wirst du so aber nicht ansteuern können, da braucht man noch mindestens eine Zwischenverstärkerstufe. Warum ?
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mal ganz ehrlich , hierzu hab ich keine Ahnung
außerdem versteh ich das Programm noch nicht ganz z.B. wie ich einen Transistor in die SChaltung hineinkriege
MfG ruben
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schnudl
Moderator
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| schnudl Verfasst am: 15. Feb 2008 09:32 Titel: |
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| XoPeX hat Folgendes geschrieben: | mal ganz ehrlich , hierzu hab ich keine Ahnung
Das Schulbeispiel ist ohnehin eher als Prinzip zu verstehen. Ein Transistor hat Stromverstärkung um 100. Die Fotodiode hat etwa bis 100µA Fotostrom. D.h. der Basisstrom darf nicht wesentlich höher sein, als dieser Wert. 100µA x 100 = 10mA ...
außerdem versteh ich das Programm noch nicht ganz z.B. wie ich einen Transistor in die SChaltung hineinkriege
Es gibt doch eine gute Hilfe zu LTSpice. Hast du die nicht mitinstalliert?
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XoPeX
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| XoPeX Verfasst am: 15. Feb 2008 13:47 Titel: |
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ne die Hilfe hab ich nicht mit installiert, wobei ja auch eine Hilfe auf Englisch schon dabei ist. Gibt es noch eine extra deutsche hilfe oder sogar ein Deutsches sprachpaket??
MfG Ruben
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schnudl
Moderator
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| schnudl Verfasst am: 15. Feb 2008 14:57 Titel: |
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glaub ich eigentlich fast nicht. jeder der nur irgendwie mit elektronik in berührung kommt muss englisch soweit können, ...
das manual ist ja nicht auf Shakespeare niveau geschschrieben
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XoPeX
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| XoPeX Verfasst am: 15. Feb 2008 15:19 Titel: |
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ja schon aber ich bin in der 10ten und sind halt schon ein paar fachbegriffe drin und ich hatte auch noch keine so große lust mich damit zu befassen.
MfG Ruben
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schnudl
Moderator
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| schnudl Verfasst am: 15. Feb 2008 17:23 Titel: |
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naja, wichtig ist, dass du verstehst wie diese schaltung funktioniert. darauf würde ich mich jetzt mal konzentrieren.
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XoPeX
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| XoPeX Verfasst am: 16. Feb 2008 00:42 Titel: |
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ja das hab ich glaube ich eg. jetzt so weit , nur bei der Fotodiode bin ich mir noch nicht ganz sicher. wenn schon vorhandener Strom in eine Stromquelle fließt, was passiert da genau????
Bin grad ein bisschen verblödet. 
MfG Ruben
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schnudl
Moderator
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| schnudl Verfasst am: 16. Feb 2008 04:10 Titel: |
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in eine stromquelle kann kein "vorhandener" strom reinfliessen. sie produziert den ihr eigenen nennstrom, und das unter allen umständen und in alle ewigkeit, solange sich nichts ändert.
worauf es ankommt, ist, dass die knotengleichungen zu berücksichtigen sind. zeichne das mal auf und schreib sie an!
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XoPeX
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| XoPeX Verfasst am: 16. Feb 2008 21:18 Titel: |
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| Zitat: | | worauf es ankommt, ist, dass die knotengleichungen zu berücksichtigen sind. zeichne das mal auf und schreib sie an! |
sorry aber das sagt mir jetzt wieder gar ncihts des mit den Knotengleichungen.
MfG Ruben
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schnudl
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| schnudl Verfasst am: 16. Feb 2008 22:21 Titel: |
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es ist sehr lehrreich, sich für den fall deiner schaltung jenen punkt herauszunehmen, an dem die beiden Widerstände und die Fotodiode zusammenlaufen. dort muss die strombilanz gelten: summe der hinfliessenden ist summe der rückfliessenden ströme. hier liegt die gundlage für das verständnis des verhaltens.
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XoPeX
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| XoPeX Verfasst am: 24. Feb 2008 11:54 Titel: |
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danke nochmal hat mir sehr geholfen.
Antworte jetzt erst weil mein PC irgendwie net richtig funktioniert hat.
MfG Ruben
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