Ich möchte einen LaserSchalter bauen, aber wer kann mir helfen, um das zu planen?
Ich habe ein Problem.
Ich kann zwar Elektronik nach Anleitung verarbeiten (Verstärker, Netzteile, Zeitrelais, Temperatursensoren - alles im Bausatz), aber ich kann nichts Komplizierteres selbst planen, als bunte LEDs in alle Gerätschaften einzubauen und natürlich meine Bausätze zu verarbeiten.
Nun möchte ich für zwei Projekte drei Stück Laser-Schalter haben.
Leider wird das nichtmehr hergestellt und viele behaupten, dass es soetwas nie gab.
Doch:
Einen habe ich Zuhause.
Der ist aber für 230V und ich möchte drei für 12V. (dürfte sogar einfacher sein)
Funktion: Zwei Fotodioden sind mit kleinen Abstand in gleicher Richtung angebracht und werden verglichen. Unterscheidet sich die Helligkeit zwischen beiden, dann wird ein Schaltimpuls (ein) ausgelöst. Bei Wiederholung wird wieder der Schaltimpuls (aus) ausgelöst. Geschalten wird ein Relais.
Der Schalter wird durch Anleuchten einer der beiden Fotodioden mit einem konventionellen Laserpointer ausgelöst.
Ich würde mich sehr über einen nachvollziehbaren Plan mit verständlichen Bauelementbezeichnungen freuen. Anregungen und Tips sind auch willkommen.
Ich hoffe auf Euch.
2 Antworten
Das wird schwierig. Du brauchst eine Messbrücke aus den Lichtsensoren, dahinter ein Differenzierglied das einen Impuls durch Änderungen zwischen den Sensoren erzeugt, das dann auf einen Timer um "flackern" auszublenden und dann ein Flip-Flop um nicht zwei Impulse durch Leuchten und aufhören zu leuchten zu erzeugen. Das dann auf ein weiteres Flip-Flop das dann das Relais steuert.
Und dann muss man viel experimentieren und messen, dazu brauchst Du dann ein Oszilloskop und viele Teile zum tauschen um Werte anzupassen.
Hier ist auf jeden Fall ein Mikrocontroller wesentlich besser geeignet da Du da anzeigen lassen kannst was passiert, also Zahlen bekommst und dann kannst Du im programm auf Zahlenbereiche reagieren. So kannst Du sehr schnell und ohne großen Aufwand so was bauen.
Mit einem Arduino Nano lässt sich so etwas sehr leicht machen, mit einem Zigarettenanzünderadapter kannst Du das dann aus 12V versorgen.
Einen Arduino zu programmieren ist nicht schwer. Ich habe vor kurzem einem Modellbauer ein paar nackte Atiny85 gegeben, die muss man erst mal kompliziert anschließen, bei einem Arduino ist alles fertig zum Einsatz. Der hat nur eine Woche gebraucht um sein LED projekt damit zu bauen, der konnte vorher gar nicht programmieren.
Einfach Beispielprogramme angucken und dann Teile davon zusammen kopieren für erste Erfolge. Und dann das zu machen was Du da vor hast ist dann nicht schwer.
Die Lichtsensoren kannst Du per A/D Wandler überwachen und deren Zahlen die der Arduino daraus macht leicht vergleichen und darauf reagieren. Die kannst Du Dir auch einfach auf dem PC live mit angucken und so sehen was da genau gemessen wird bzw. wie das auf den Laser reagiert.
Wenn DU da richtig Bock drauf hast und regelmäßig etwas Zeit rein steckst, solltest Du so was in 3 Wochen hin kriegen!
Du musst bedenken, dass der Laserpointer "tanzt". Mal trifft er, in der nächsten Zehntelsekunde steht der wieder daneben. Damit der nicht jedes mal einen Puls erzeugt muss man das sperren. Dazu braucht man den timer. Also sozusagen einen Treppenhausautomaten. Wenn man da in schneller Folge 30x drauf drückt passiert nichts anderes als wenn man das 1x macht. Das Licht geht an und bleibt an. Also wird aus dem herumgeflacker durch den tanzenden Punkt einfach ein langer Impuls.
Im treppenhaus kann derjenige der nur das Licht beobachtet nicht sagen ob das angegangen ist weil Jemand da 1x gedrückt hat oder ob der 100x schnell hintereinander drückt. So wird aus dem drücken des Tasters eine saubere Information, das Ergebnis ist das gleiche, egal wie gedrückt wurde.
Eine Messbrücke sind zwei Spannungsteiler. man kann sich das als zwei Potis vorstellen. Statt dran zu drehen werden die durch das Licht verstellt. Beide Spannungsteiler oder "potis" erzeugen eine Spannung abhängig von deren Einstellung. Hängen die an 12V, dann erzeugen die z.B. 6V wenn die in der Mitte stehen. Hängt man ein Voltmeter an beide Spannungsteiler, also Plus an den einen und Minus an den anderen, dann zeigt das "0V" an wenn beide gleich eingestellt sind. Das Voltmeter zeigt die Spannung über seine Anschlüsse an, hängen die auf dem gleichen potential, wird nichts angezeigt.
Drehst DU beide Potis exakt gleich, dann zeigt das Voltmeter weiterhin 0V an. Das ist dann wenn beide Lichtsensoren das gleiche Licht sehen, egal wie viel.
Sieht einer auf ein mal mehr als der andere, dann hat man eine Spannung die angezeigt wird. Stehen beide in der Mitte, also auf 6V und man dreht dann eines auf 8V hoch, zeigt das Voltmeter +2V (oder Minus 2V, je nachdem welches Poti man dreht).
So misst man den Unterschied zwischen den beiden Sensoren, das Zauberwort ist Messbrücke.
Jetzt wollen wir aber wissen wie sich das Verhältnis der beiden Sensoren ändert. Also wie schnell sich der zeiger eines Voltmeters bewegt. Dazu nimmt man einen Differenzierer. Das ist wie die Kurvendiskussion in der Schule. Die Steigung einer Kurve - oder eines Signals - berechnen. Das kann man mit einem Kondensator machen. Ändert man die Spannung die man daran anlegt, wird er sich auf die neue Spannung aufladen oder entladen. Der Lade-/Entladestrom wird gemessen und der zeigt, dass sich da was an der Spannung geändert hat. Und passiert wegen der Messbrücke nur wenn einer der Sensoren mehr oder weniger Licht bekommt als der andere.
Leuchtet man also auf den Sensor, entsteht kurz ein Strom der das Ungleichgewicht anzeigt. Nimmt man den Laser wieder weg entsteht noch ein kurzer STrom. Das sind also zwei Ereignisse die man dann zu einem machen muss, also mit dem ersten FF. Das zweite FF (Flip-Flop) schaltet dann das Relais, also ein umschalten pro zwei Ereignisse, also Laser drauf und Laser weg.
Den Timer braucht man da der Laserstrahl zittert und so ganz oft hintereinander "da" und "weg" ist.
Mit einem Arduino kann man so was sehr leicht programmieren, da braucht man nicht viel angepasste und aufeinander abgestimmte Schaltungsteile. Der sieht die Sensoren und da machst Du eine simple Programmlogik rein.
Spiel einfach mal ein bisschen mit einem Arduino herum. So ein "Chinesischer Nachbau" des Nanos funktioniert genau so gut und kostet fast nichts.
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Die Software ist kostenlos und du findest Tausende Beispiele und Anleitungen im Inetrnet.
Du brauchst nur noch ein paar Elektronikteile und ein USB-Kabel. Du kannst auch so was hier kaufen, kostet auch sehr wenig Geld:
Da kannst Du dann stöpseln zum experimentieren und hast viele Teile mit denen man eine Menge an Experimenten machen kann gleich mit dabei.
Ist dir der Nano zu groß Und Du hast etwas Erfahrung gesammelt, kannst Du dann später auch "nackte" Mikrocontroller verwenden, da kriegst Du dann eine Blinklampe in die größe einer 1-Cent Münze hin.
P.S.:
in dem Set im zweiten Link sind auch gleich zwei LDR, also Fotowiderstände (Lichtsensoren) drin. Statt Relais nimmst Du dann erst male eine LED, die kannst Du dann später durch eine Relaiskarte oder Relais + Transistor ersetzen.
Danke für deine Antwort.
Du gibst dir echt viel Mühe mit mir. Das ist super.
"Jetzt lernt der alte Hase doch noch was."
Da werde ich in nächster Zeit viele Experimente machen müssen.
Ein bischen Lampe an, warten, lampe an und wenn das-und-das, dann lampe an, das kann man sehr schnell lernen.
Das Laserdings ist dann etwas komplizierter da Du mit messwerten arbeiten musst. Du kannst die Werte aber auf dem Bildschirm des PC ausgeben beim Arduino. Da siehst Du was passiert und was Du dann mit den Zahlen machen musst.
Schau Dir erst mal gut die Beispiele an (Findest Du unter "Datei" -> "Besipielprogramme") und probier die direkt aus. Dann veränder Dinge wie Wartezeiten usw. und schau was passiert.
Solange das Ding nur eines nach dem anderen machen muss ist alles recht leicht. Kompliziert wird es erst wenn Du Multitasking brauchst oder ein Webinterface einbauen willst. Das kann man mit einem ESP32 (Eingebautes WLAN), der kostet auch "fast nichts" obwohl der unheimlich leistungsfähig ist.
ARCELI 12 V light control switch, photo resistor, relay module, detection sensor, XH-M13 https://amzn.eu/d/b89s1IR
sollte damit realisierbar sein. ist für 12V.
Garnicht mal so schlecht, auch wenn die Beschreibung echt hakelig ist.
Leider müsste man der Schaltung beibringen, den geschaltenen Zustand zu halten.
Dafür gibt es "Stromstoßrelais". Jeder Impuls lässt es umschalten.
Allerdings reagiert das auf eine bestimmte Helligkeit, wird also auch auf starkes Sonnelicht oder andere Lichtquellen reagieren. Das Ziel ist das man das bei jeder Umgebungshelligkeit gezielt anlasern kann. Also regiert das nicht auf eine bestimmte Helligkeit sondern nur darauf, dass ein Sensor viel stärker beleuchtet wird als der andere.
Das kannst du einstellen, nichts ist so stark wie ein direkt einstrahlender Laserstrahl.
Wenn man den perfekt ausrichtet, dann ja. Ein Laserpointer hat aber nur 1mW, es gibt genug andere Lichtquellen die Pulse im zweistelligen Wattbereich abgeben und so den Sensor stärker treffen können als ein schräger ≤1mW pointerstrahl aus der Entfernung.
Müsste man natürlich ausprobieren. Aber das Ding ist garantiert nicht darauf ausgelegt einen zitternden Punkt sauber zu verarbeiten. Der Laser wird ja mit der Hand geführt und wird den Sensor in schneller Folge überstreichen, nicht perfekt in der Mitte landen und da bleiben.
Wenn das Ding dann sozusagen 30-mal schaltet statt 1x, dann bringt das nichts.
dann nimmst du einen stärkeren laser. ganz einfach :) da reicht ein drüber schwenken aus
Das macht dann besonders viel Sinn extra einen illegalen und hochgefährlichen Laser zu kaufen nur um das Licht einzuschalten.
wieso illegal? klasse 2 reicht vollkommen aus. ich hab diese module schon dafür verwendet bzw lasertag systeme gebastelt. und hochgefährlich ist der noch lange nicht mit entsprechender optik und wellenlänge.
Danke für deine ausführliche und komplexe Antwort.
FlipFlop habe ich noch begriffen, ansonsten verstehe ich "Bahnhof".
Ich bin eigentlich im Kopf Mechaniker und kann mich noch ganz gut in Elektrik hineindenken. Bei Elektronik habe ich meine Komfortzone verlassen und werde zum "Maker". (Nach Anleitung zusammenlöten ohne zu begreifen.)