Fotodiode LED ein- und ausschalten

S

Shorki

Hallo liebe Techniker,

mein Projekt umfasst gerade den Bau eines eigenen kleinen Elektrofahrzeugs. Neben dem Fahrgestell habe ich mir ebenfalls einen Elektromotor selber konstruiert. Als kleine "Spielerei" möchte ich nun, dass sich die Scheinwerfer, bzw. Rückleuchten meines Fahrzeugs bei Dunkelheit einschalten. Die passende Funktion bietet eine Fotodiode.

Diesbezüglich habe ich eine Fotodiode, einen Vorwiderstand sowie eine LED in meinen Stromkreis integriert. Nach mehrmaligen Probieren von verschiedenen Widerständen und Fotodioden bin ich zu dem Entschluss gekommen, dass meine Gedanken einen Fehler haben müssen. Könnt ihr mir helfen?

Verwendet für die Schaltung habe ich probeweise:
Spannungsquelle: 9V, bzw. 4,5V Batterie
Vorwiderstand: 2,2k bis 4,7k Ohm
LED: 2,2V - 3,3V
Fotodiode: BPW46, BPW34

Natürlich habe ich die jeweilige Durchlass-, bzw. Sperrrichtung der LED sowie der Fotodiode berücksichtigt. Allerdings leuchtet die LED dauerhaft oder gar nicht. Die Fotodiode ist ohne Funktion, dabei soll doch bei Dunkelheit ein niederohmiger Widerstand vorhanden sein und bei Helligkeit ein hochohmiger Widerstand, so dass die LED nur bei Dunkelheit leuchtet.
 
Eine Photodiode ist ein Lichtsensor, aber KEIN lichtabhängiger Schalter, was du eigentlich haben willst:
In Sperrrichtung betrieben lässt die bei Dunkelheit nahezu keinen Strom durch,
aber bei Belichtung bis zu fast 1 mA.
Dieser Stromunterschied regiert sehr schnell auch Belichtungsänderungen,
ist aber nicht aufregend empfindlich.

Ich will ja jetzt nicht sagen, dass du deinen Lichtsensor damit nicht bauen kannst,
aber für solche Dämmerungsschalter nimmt man eher LDRs, d.h. lichabhängige Widerstände.
Mit diesen baut man einen Spannungsteiler auf, dessen Ausgang über eine Transistor-Schaltstufe die Last schaltet.

Alternativ könntest du einen Fototransistor nehmen,
den du dir aus einem Transi mit Metallgehäuse einfach selber machen kannst,
indem du vorsichtig das Käppchen absägst.
Unter Umständen wird der direkt die LED treiben können. (Vorwiderstand erforderlich!)
 
Besten Dank für deine schnelle Antwort.

Ich würds bloß schade finden, wenn ich die bereits gekauften Fotodioden nicht benötige. Gibt´s denn eine Möglichkeit, dass meine Schaltung doch funktioniert?
Von der Theorie her scheint mir die Schaltung einfach, aber in der Praxis funktioniert sie leider nicht. Benötige ich eine andere Spannungsquelle, höheren / niedrigeren Widerstand oder eventuell ein weiteres Bauelement?
 
Ein LDR arbeitet doch gegenteilig wie die Fotodiode, soweit ich das verstanden habe?!

Fotodiode: Bei Dunkelheit lässt die Fotodiode viel Strom durch, so dass die LED leuchtet. Bei Helligkeit lässt die FD wenig Strom durch, so dass die LED nicht leuchtet.

LDR: Bei Dunkelheit lässt der LDR wenig Strom durch, so dass die LED nicht leuchtet. Bei Helligkeit lässt der LDR viel Strom durch, so dass die LED leuchtet.

Ich möchte ja aber, dass die LED bei Dunkelheit leuchten, so dass für mich lediglich die Fotodiode infrage kommt.
 
Abgesehen davon, dass das nicht so ist (die Fotodiode lässt bei Helligkeit Strom durch),
kommt das doch nur drauf an, wie das mit der Schaltstufe ausgewertet wird.
DAS macht genau das Gegenteil der ersten Schaltung:
Fotodiode.jpg
P.S.: Den Ko kannst du weglassen.
 
Die Sensibilität wird von den Fotodioden beeinflusst, okay. Funktioniert mein Vorhaben denn mit dem oben genannten Schaltplan und der BPW34?

Nachdem meine eigenen Gedanken mich in die Irre geführt haben, bin ich doch etwas verunsichert.
 
Ja, sollte funktionieren,
aber die Fotodiode ist dafür nicht gut geeignet:
Man kann auch mit einem Mountainbike auf einer Formel1-Strecke rumfahren,
aber wirklich toll ist das nicht - genauso wie der Formel 1 nicht auf die Mountainbike-Strecke passt.

P.S.: Die Sensibiltät wird NICHT von den Fotodioden beeinflusst.
 
Zitat von derschwarzepeter:
Du musst eine Transistorschaltstufe aufbauen,
die durch den kleinen Fotodiodenstrom angesteuert wird:
Den Anhang 62370 betrachten
Wird aber nicht so gut funktionieren wie mit einem LDR!
Klicke in dieses Feld, um es in vollständiger Größe anzuzeigen.

Ich habe mich heute mal an meine Spielerei gesetzt und bin zufriedenstellend erfolgreich gewesen. Dabei habe ich die Schaltung so aufgebaut, wie deinem Schaltplan zu entnehmen ist. Allerding funktioniert die Schaltung nur, wenn ein PNP-Transistor verbaut wird. Andernfalls ist der gegenteilige Effekt vorhanden und die LED ist im Dunkeln ausgeschaltet. Die LED meines Elektrofahrzeugs soll im Dunkeln allerdings leuchten, deswegen ist der PNP-Transistor die richtige Wahl.

Eine abschließende Frage hätte ich allerdings noch:
Bei der Fotodiode entsteht proportional zur Beleuchtungsstärke ein Sperrstrom. Je mehr Licht, desto höher der Sperrstrom. Meine Gedanken dabei sind, dass der entstehende Sperrstrom die Stromzufuhr zur LED sperrt - und der Transistor diesen Effekt verstärkt. Könnte man dies so einfach stehen lassen oder wie kann ich mir die Wirkung des Sperrstroms auf die LED vorstellen?
 
Der Sperrstrom bewirkt einen Spannungsabfall am 10k.
Sobald dieser die Diodenspannung der Basis-Emitter-Diode des NPN überschreitet,
beginnt dieser leitend zu werden:
Ab ca. 0,6 V ein bisschen, ab nichtmal 0,7 V voll.
Damit ist nur ein relativ geringer Helligkeitsunterschied erforderlich,
um von dunkler zu heller LED zu führen.

Wenn du das mit einem PNP-Transistor baust,
dann liegt dan der LED (samt Vorwiderstand) 9 V - Spannungsabfall am 10k - 0,7 V an,
d.h. die beginnt bei Einbruch der Dunkelheit irgendwann zu leuchten
und es muu schon wirklich viel dunkler werden, bis die voll leuchtet.
Das ist nicht "schalten", das kann die 2. von mir gepostete Schaltung weit besser,
wenn auch immer noch nicht optimal.
Dafür müsste man die Emitter der beiden NPN zusammenschalten
und zwischen diesen Punkt und Rückleitung eine Diode einbauen.
Diese bewirkt eine stromabhängige Rückkopplung und führt zu echtem Schalten:
Flip - flop.
 

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