Reichweite LEDonly verbessern

[Lion251]

Fotodioden (und als das werden die LEDs bei LED-Only mißbraucht) sind eher im roten Bereich empfindlich. Übrigens gilt das auch in gewisser Weise für die Fotowiderstände.

Danke! Ich hatte schon gefunden:
http://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf Fig. 7
Aber die üblichen Fotodioden werden aus Silizium hergestellt, LEDs (rot) aus AlGaAs.
AlGaAs hat eine höhere Bandgap-Energie, da erwarte ich also dass die eine kurzere Wellenlänge brauchen (also blaueres Licht). Das Material der Photodiode bestimmt, wo die maximale Empfindlichkeit liegt.
Bei Silizium ist das Infrarot, bei LEDs würde ich erwarten, dass die maximale Empfindlichkeit dort liegt, wo auch das Licht ausgestrahlt wird. Dann sollten also rote LEDs prima auf Glühbirnen reagieren müssen, grüne etwas schlechter, und blaue würden dann viel besser auf LED-Licht reagieren als auf Glühbirnen.

Bei einem Test mit Maglite-3D (Glühbirne) gegen Eastward XGR2 und LEDLenser auf eine Fotowiderstand-Version hat die erste übrigens gar nicht schlecht abgeschnitten, obwohl subjektiv wesentlich dunkler als die anderen.

Bei Fotowiderstand ist mir das bekannt.
Die sind bestimmt (infra-)rotempfindlich, genauso wie Silizium Fotodioden und -Transistoren.
Und Glühbirnenlicht hat einen großen Infrarotanteil. Das ist für uns nicht sichtbar, für Fotowiderstände, -Dioden und -Transistoren aber prima. Aber ich kann mir vorstellen, dass ein LED auf Infrarot gar nicht mehr reagiert.

Wenn das so ist, wäre ein LED-only bei Glühbirnenbeleuchtung im Nachteil, und könnte man, wenn man weiss das eine Schaltung bei LED-Beleuchtung empfindlich genug ist, nicht vorher sagen ob das bei Glühbirnenbeleuchtung noch immer so ist. Dan muss man halt doch testen.

 

[Lion251]

Ich benutze dieses Programm:http://reaktivlicht.pbworks.com/Rea...Donly+Version+mit+AD-Wandlung+-+für+ATtiny13V
Als LED verwende ich eine klare, superhelle. Lichtschein rot

Meine Frage wäre - wenn ich den HUB -Wert von jetzt 14 auf 5 verringere wird dann die Reichweite verbessert.
Ich müßte irgendwie auf ca.200m kommen.

Um noch mal zur originellen Frage von doc2009 zurückzukehren:
Ich habe noch ein paar Vorschläge, wie sich die Empfindlichkeit weiter steigern lässt,
Wie schon gesagt, wenn man nur die Schwelle anpasst, kann es durch Rauschen zu Fehlauslösungen kommen. Aber man kann auch versuchen, ein besseres Signal zu bekommen.

Mögliche Ansätze: verschiedene LEDs testen. Die sind nicht alle gleich empfindlich.
Bei Reichweiten von 200 Meter ist es nicht schlecht, ein LED mit nicht zu großem Öffnungswinkel zu nehmen. Die bündeln das Licht in beide Richtungen besser, sodass die besser gesehen werden, aber auch selber besser "sehen". Dann aber auf korrekte Ausrichtung achten! Wenn die LED von der ferne aus am besten gesehen wird, sieht sie auch die Taschenlampe am besten.
Weiterhin kann man die Auslesezeit der LED verlängern.
In der Routine Einlesen ersetzt man dann die zweite Warte16ms durch Warte64ms.
Dann hat die LED viermal so lang, um Licht zu sammeln, und wird dadurch auch viermal so empfindlich.
Ggf muß man dann andere Konstanten an die neue Empfindlichkeit anpassen.
Ich würde dann auch die Entkopplungskondensator (von vielen als "Angstkondensator" bezeichnet) einsetzen. Gerade bei diesen hochempfindlichen Schaltungen kann eine "ruhige" Versorgungsspannung noch etwas bringen.

Und, als Letztes: ich habe gesehen, dass in de LEDonly mit AD-Wandlung die LED als Solarzelle geschaltet ist. Also wird sie vor de Messung kurzgeschlossen, und ladet sich in Vorwärtsrichtung durch den Fotostrom auf. Ich habe selber bei meinem PIC-Reaktivlicht gute Erfahrungen mit dem Aufladen in Sperrrichtung der LED vor der Messung, um die dann durch den Fotostrom entladen zu lassen.
Der Grund dass ich denke dass das Empfindlicher ist, ist dieser: Eine Fotodiode (LED) hat eine Kapazität, die von der Spannung abhängig ist. Je höher die Spannung, je kleiner die Kapazität, und je größer die Spannungsänderung die durch den Fotostrom in x Millisekunden erreicht werden kann.
Der Nachteil ist nur, dass die LED dann an einer Seite mit der Versongungsspannung verbunden ist, und die Schaltung so empfindlicher wird für Betriebsspannungsschwankungen (aber dafür haben wir den Angstkondensator!)
Man muss dann die Kathode der LED nicht mehr direkt an Masse anschliessen, aber, wie bei den "früheren" digital-LEDonly, an einem anderen Ausgang, der dann vor der Messung auf '1' geschaltet wird, und danach wieder auf '0'.

Man kann mit LED-only mit einer guten Taschenlampe Reichweiten von mehreren 100 Meter erreichen.
Die von doc2009 benötigten 200 Meter sollten dann auch erreichbar sein.

 

[Lion251]

Gut, ich habe gestern Abend Tests gemacht mit meiner Reaktiv-LED mit fünf Taschenlampen:
Maglite 10 Watt (Typennummer habe ich nicht finden können, 6V NiMH pack, 1,6 A)
2x Fenix TK11 (alte und neue Version, 900 mA)
Diese drei Lampen habe ich geliehen von Thuishuis, die auch bei den Messungen geholfen hat. Danke!
Und meine eigene Lampen:
Uniquefire L2 (XP-G R5, von mir gedrosselt auf 600 mA)
Ultrafire WF-501B (XR-E R2, 900 mA)

Getestet wurde bei 250 und 500 Meter.
Die Reaktiv-LED war so programmiert, dass sie die empfangene Lichtmenge als Blinksignal ausgab.
So kann man sehen, ob, und wie viel, es noch weiter gehen könnte.

Alle Lampen haben auf 500 Meter noch zuverlässig reagiert.
Die Tests bei 250 Metern waren dafür, um zu sehen ob die angegebene Lichtreserven auch zuverlässig in extra Entfernung umzurechnen wären. Das war in der Tat der Fall.

Die beide -Fire Lampen hatten noch ein Faktor 2 an Licht in Reserve. Damit würde man also 700 Meter holen.
(Distanz geht als der Quadratwurzel aus der Lichtmenge)
Die beiden Fenix hatten ein Faktor 4 Reserve, was ausreicht für 1000 Meter.
Der Maglite war für mich eine Überraschung: Faktor 8 Reserve, also würde auf 1400 Meter noch auslösen.
Bei die 700, 1000 und 1400 Metern wird man an die Grenze sein, wo das Licht noch detektiert wird.

Dabei muß ich angeben, dass ich die Reaktiv-LED auf dem Dach meines Wagens platziert hatte, und mein Parklicht an war, sodass ich wußte, wo ich richten sollte.
Wenn man mit der Lampe noch suchen muß, wie beim realen Cachen, hat man etwas weniger Bereich.
Aber auch dann wären 500 Meter flott machbar.

Die LED ist eine glasklare, ich glaube 10.000 mcd, also mit schmaler Öffnungswinkel.
Die muß man dann einmal gut ausrichten, und man muß wissen, von wo die Leute kommen werden.
Bei 500 Meter entfernung ist diese LED auch noch sehr hell wahrnehmbar.
Da sollten die 1000 oder 1400 Meter auch noch ohne Probleme gehen.

Also, für mich ist es jetzt klar: ein LDR brauche ich nicht. LED-Only geht prima.
Und, wenn man eine rote LED verwendet, geht das auch prima mit Glühbirnen.
Damit sollte das Licht für alle vernünftige Taschenlampen ausreichend Empfindlichheit haben.
Ich bin jetzt zufrieden.

 

[nhedgehog]

Herzlichen Dank für die Testergebnisse. Mich interessiert noch, hattest Du eine Auslöse-Schwelle in der Software und wenn ja welche?

 

[Lion251]

Ja, klar habe ich eine Auslöse-Schwelle, sonst blitzt das kontinuierlich in der Dämmerung.

Ich verwende einen anderen Microcontroller als die meisten hier im Forum, Microchip PIC10F222 statt ATtiny.
Mein Controller hat nur ein 8-Bit AD-Wandler, gegen die 10 Bit von ATtiny.

Wenn es ganz dunkel ist, habe ich eine Schwelle von 2, was übereinstimmt mit einer Schwelle von 8 bei ATtiny.
Wenn es heller wird, wird die Schwelle die Hälfte der Durchschnitt-Lichtmenge in den letzten 20 Sekunden (digitales Filter), sodass es in der Dämmerung automatisch weniger empfindlich für die natürlich auftretenden Fluktuationen wird (aber dann auch weniger empfindlich für die Taschenlampe).

Mein Licht/Dunkel-Detektion ist also ziemlich viel aufwändiger als was hier im Forum üblich ist.
Wenn ich die Zeit dafür finde, kann ich noch mal eine komplette Beschreibung machen was da genau passiert.
Dieselbe Prinzipe lassen sich nämlich auch bei ATtiny verwenden (meine Code geht nur auf PIC10F222).
Wenn der AD-Wandler des ATtiny ebenso gut ist wie der im PIC, und auch die Leckströme der Eingänge nicht höher sind, sollten sich mit ATtiny vergleichbare Resultate erreichen lassen.

 

[Teddy-Teufel]

Also, für mich ist es jetzt klar: ein LDR brauche ich nicht. LED-Only geht prima.
Und, wenn man eine rote LED verwendet, geht das auch prima mit Glühbirnen.
Damit sollte das Licht für alle vernünftige Taschenlampen ausreichend Empfindlichheit haben.
Ich bin jetzt zufrieden.

Danke für die Infos und Deine Mühe. Der o.g. Satz war für mich allerdings von vorn herein klar, ich nutze nur noch die neue LED-Only-Variante, selbst zur Auslösung der 7-Segmentanzeigen. Meine letzten Messungen haben ergeben, daß gelbe und orange LED's noch einen Kick empfindlicher als die roten sind. Die 10mm rot mit 4500 mcd antworten ebenso gut. Mit blau und grün gehts noch, aber die weißen taugen als Sensor nichts.
Hier mal eine andere kleine Spielerei.

 

[thomas_st]

Mit blau und grün gehts noch, aber die weißen taugen als Sensor nichts.

Auch wenn das jetzt nach "nachher ist man immer schlauer" klingt: das war klar. Eine weiße LED ist (meist?) eine blaue LED der man eine gelb fluoreszierende Schicht verpasst hat - damit leuchtet sie gleichzeitig blau und gelb == weiß. Nur wird die gelb fluoreszierende Schicht einen Großteil des Taschenlampenlichtes absobieren und das Ganze wird sehr unempfindlich.

Hier mal eine andere kleine Spielerei.

Dem standardmäßig ansprechenden Microsoftschen Media Player fehlt bei mir ein Codec.

Viele Grüße,
Thomas(_st)

 

[Lion251]

Noch eine kleine Ergänzung: ich hatte die Reichweitedaten vom Maglite falsch interpretiert.
Der Reserve war kein Faktor 8, sondern ein Faktor 16.
Das heisst, dass der Maglite noch bis 2 km Erweiterung das Licht auslösen könne.

Ich bin mal gespannt, ob man dann die Antwort vom LED noch deutlich genug erkennen kann...
Auch mal sehen, ob ich hier über die Grenze in Deutschland eine gerade unbeleuchtete Strecke von 2 km finden kann, wo sich das testen lässt. In Niederlande ist fast alles so beleuchtet, dass man das fast vergessen kann.

Der Maglite war ein Magcharger.
Abmessungen wie 3D, aber wiederaufladbar und mit Halogenbirne. Und ein Top-Optik, sehr gut fokussierbar.
Ich denke, das wird auch ungefähr das Maximum sein was Maglite mit Glühbirne produziert.
Damit sind dann auch die gute Ergebnisse erklärbar.

 

[Teddy-Teufel]

Übrigens die 7-Segment-Anzeigen lasse ich mit einer weißen LED auslösen.

Richtigstellung: Die Tests mit den weißen LED waren doch nicht sehr zufriedenstellend, eventuell und maximal zur Auslösung von 7-Segmentanzeigen aber man muß schon sehr dicht dran sein.
Das nur mal so, danke an Lion der berechtigt gemerkt hat, daß sich die oben zitierte Aussage mit meinen späteren Beiträgen "beißt".