Dimensionierung von Widerständen bei einer Gabellichtschranke

Hallo,

ich würde gerne die Gabellichtschranke TLP832 mit meinem Arduino für einen Roboter verwenden. Das Datenblatt findet man unter: TLP832(F) | Optical Semiconductor Devices | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation | Europe(EMEA)

Leider bin ich mir bei der Berechnung des Widerstände für die LED und den Transistor sehr unsicher. Zunächst meine Überlegungen zu der LED:

Ich habe aus der entsprechenden Kennlinie einen Durchlasstrom in Höhe von 50 mA abgelesen, so dass sich mit einer anderen Kennlinie eine Durchlassspannung von ca. 1,31 V ergibt. Bei 5 V Versorgungsspannung erhalte ich dann einen notwendigen Vorwiderstand von 73,8 Ohm, so dass ich einen 100 Ohm-Widerstand nehmen würde. Wäre das so in Ordnung?

Bei dem Transistor bin ich leider recht ratlos, wie ich aus den angegebenen Kennlinien einen geeigneten Widerstand berechnen kann.

Ich würde mich freuen, wenn mir jemand helfen könnte.

Grüße

Lea

Lea1:
ich würde gerne die Gabellichtschranke TLP832 mit meinem Arduino für einen Roboter verwenden. Das Datenblatt findet man unter: TLP832(F) | Optical Semiconductor Devices | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation | Europe(EMEA)

Warum verlinkst du das Datenblatt nicht?

Lea1:
Bei 5 V Versorgungsspannung erhalte ich dann einen notwendigen Vorwiderstand von 73,8 Ohm, so dass ich einen 100 Ohm-Widerstand nehmen würde. Wäre das so in Ordnung?

Ja

Lea1:
Bei dem Transistor bin ich leider recht ratlos...

Datenblatt?

Hallo,

ich nehme an du meinst den Transistor in der Gabellichtschranke?
Die 50mA LED Strom sind das absolute Maximum vor kaputt. Nicht gut.
Die Frage lautet was machst du mit dem Ausgangssignal?
Bleibt das nur ein Signal? Bsp. für einen µC Eingang oder soll der Transistor einen Verbraucher versorgen?
Wenn letzteres wieviel Strom nimmt der Verbraucher auf?
Welche Spannungen liegen an?

Der Maximalstrom der LED beträgt 50 mA. Ich würde weit darunter bleiben. Auf S. 3 ist für die LED als „Test Condition“ 10 mA angegeben, ich würde mit vielleicht 15-20 mA rechnen. Die typ. Spannung (selbe Tabelle, selbe Zeile) beträgt 1,15 V.

Diese 1,15 Volt „fallen an der LED ab“. Bleiben etwa 3,8 Volt, die Du für die Berechnung des Widerstands nehmen kannst.

Nach R=U/I - sprich 3,8 V/0,015 A - wäre der Widerstand 253 Ohm groß. Nimm z. B. 270 oder 330 Ohm.

Die Ausführungen zum Transistor überlasse ich einem Anderen :slight_smile:

Lea1:
Ich würde mich freuen, wenn mir jemand helfen könnte.

Hoffe, geholfen zu haben.

Gregor

Nein falsch.
Die 50mA der LED sind die “Absolute Maximum Ratings”.
In der Tabelle “Operation Ranges” sind max 25mA angegeben.
In der Tabelle “Optical And Electrical Characteristics” ist VF von typisch 1,15V bei 10mA angegeben.
Aus der Diagramm mitte links auf Seite 5 liest man 1,3V bei 25°C und 50mA.
Aus der Diagramm darüber daß wegen der Verlustleistung 50mA nur bei 25°C oder darunter möglich ist. Bei höheren Termperaturen muß der Strom kleiner sein.

Ich würde IF bei 5-10mA ansetzen da der Roboter sicher Batteriebetrieben ist.

Daraus ergibt sich der Vorwiderstand zwischen 770 Ohm und 385 Ohm. Würde 680 Ohm nehmen.

Beim Transistor kann man einfach überschlagsmäßig etwas zwischen 10k und 100kOhm nehmen.
Man kann auch die Übertragungsfunktion (Diagramm Links unten Seite 5) heranziehen und für 5 bzw 10mA einen Collektorstrom von mindestens ca 0,7 bzw 1,2mA.

A) Pullupwiderstand. Die Spannung muß unter 1,5V fallen damit das Signal LOW erkannt wird. Darum kann der Pullupwiderstand minimal 3,5V/0,7mA = 5kOhm bzw 3,5V /1,2mA = ca 2,9kOhm sein.

B) Pulldownwiderstand. Die Spannung müß über 3V steigen. Darum 3V/0,7mA = 4,2kOhm bzw 2,5kOhm.

Grüße Uwe

Was lernen wir aus dieser Diskussion? Dieses Datenblatt ist wirklich keine große Hilfe :frowning:

Deshalb hier eine Methode zum Ermitteln brauchbarer Werte. Nehmen wir zuerst die Ausgangsseite, mit dem Pullup Widerstand. Die Arduino Eingänge haben Pullups von ca. 20-50k, nehmen wir also den worst-case von 20k (E12: 22k), da muß der meiste Strom fließen. Transistor und Pullup an die Versorgungsspannung anschließen (3,3-5V) und Voltmeter anklemmen. Da sollte zunächst die volle Spannung am Transistor anliegen (high).

Für die Eingangsseite (LED) nehmen wir einen Schutzwiderstand wie für jede LED, der maximal 50mA durchlassen soll. Bei 1,3V LED und 5V Versorgung wären das ca. 74R (E12: 68-100). In Reihe dazu schalten wir ein Poti von 1-10k, was eben so greifbar ist. Ich würde 10k nehmen, weil ich mit erstaunlich geringem Strom rechne. Dann das Poti so weit herunterdrehen, bis der Ausgang umschaltet (<1V). Dann kann man den Gesamtwiderstand messen, der maximal benutzt werden kann. Zur Sicherheit die Hälfte davon (doppelter Strom), dann schaltet der Ausgangstransistor immer sicher durch.

Gibt es irgendwelche Einwände gegen diese Vorgehensweise?

DrDiettrich:
Was lernen wir aus dieser Diskussion? Dieses Datenblatt ist wirklich keine große Hilfe :frowning:

Wieso? Steht alles drin was man wissen muss. Was wir nicht wissen ist wie/wofür die Lichtschranke verwendet werden soll. Deswegen gibts von mir keine weitere Berechnung.

DrDiettrich:
Gibt es irgendwelche Einwände gegen diese Vorgehensweise?

Ja gibt es.

Ich würde Uwes Schätzung folgen (Bei 5V Eingangswiderstand 680 Ohm).
Wenn das Lichtschrankensignal als Arduino-Eingang verwendet wird, kann man es als OpenCollector direkt an einen INPUT_PULLUP - Eingang anschließen. (Kein externer Widerstand erforderlich) Da ist nur die Logik zu beachten:
Gabellichtschranke frei -> Transistor beleuchtet -> LOW
Lichtschranke geschlossen -> Transistor dunkel -> HIGH

Mit Pulldown Widerstand wie im Datenblatt (und umgekehrter Logik) sollte ein Ic < 1mA eingestellt werden, damit auch ein kleiner IF den Transistor durchsteuert. ( RL = 10k )

Das Datenblatt ist OK, finde ich.
Lichtschranke_2.JPG

Lichtschranke.jpg

Lichtschranke.jpg

Lichtschranke_2.JPG

Erstmal danke für die zahlreichen Antworten.

Doc_Arduino:
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Die Frage lautet was machst du mit dem Ausgangssignal?
Bleibt das nur ein Signal? Bsp. für einen µC Eingang oder soll der Transistor einen Verbraucher versorgen?
Wenn letzteres wieviel Strom nimmt der Verbraucher auf?
Welche Spannungen liegen an?

Es soll nur ein Signal bleiben. An den Achsen des Roboters habe ich Encoderscheiben befestigt, mit denen ich eine Geschwindigkeitsmessung realisieren möchte.

uwefed:
Ich würde IF bei 5-10mA ansetzen da der Roboter sicher Batteriebetrieben ist.

Der Roboter wird über eine Powerbank betrieben, die eine Spannung von 5 V liefert.

Hallo,

erst mit der TO Antwort können wir loslegen. Da Uwe und Micha eine Glaskugel hatten, meine ist zur Reparatur, kannste das so machen wie sie es beschrieben haben.