Fotowiderstand op.verstärker und led

[PierreK@]

Hallo !
frohe weihnachten

ich möchte einige/eine LED(s) zum leuchten bringen wenn ein fotowiderstand abgedunkelt wird.

ich habe das in der schule gelernt jedoch nur wenn der foto wiederstand licht bekommt. mit einem operationsverstärker.

als anhang das schema unseres aufbaus.
fw = fotowiderstand
G = generator = 12v(is aber nicht wichtig geht ums prinzip)
R1 = widerstand

ich möchte nur wissen wie ich so etwas machen kann wo die led leuchtet wenn fw abgedunkelt wird.

spannung der led und wiederstand is komplett egal. will nur das prinzip wissen.

bitte helfts mir.

[Wombat]

Den linken Anschluß des Fw auf + statt auf - (Masse) hängen. Außerdem gehört von diesem Verbindungspunkt noch ein normaler Widerstand Richtung Masse. So entsteht ein Spannungsteiler, und die Spannung am Knotenpunkt Widerstand-Fw-OpAmp ändert sich, wenn sich der Wert eines Widerstandes ändert. Fällt Licht auf den Fw, wird er niederohmiger, wird er abgedeckt, wird er hochohmiger, während der normale Widerstand seinen Wert ja immer beibehält.
Übrigens: Bei Deiner Schaltung fehlt dieser Widerstand (in diesem Fall Richtung +), und: vor die LED gehört noch ein Vorwiderstand!

MfG., wombat

[PierreK@]

danke wombat !

ich habe das schema neu gemacht, in rot sind die änderungen eingezeichnet.

[i]Übrigens: Bei Deiner Schaltung fehlt dieser Widerstand (in diesem Fall Richtung +)[/]

ich versteh nicht welchen widerstand du da meinst.

kannst du nochmals alles checken ?

aja noch eine frage.

ich will dass wenn fw abgedunkelt is, widerstand 0 is damit die led so stark wie möglich leuchtet.

wenn fw hell ist soll der widerstand so groß wie möglich sein.

danke

[Wombat]

...- ich glaub' Du hast mich mißverstanden: Wenn ich von "+" geschrieben habe, meinte ich das + der Versorgungsspannung, nicht den invertierenden Eingang des OpAmps (den Du in Deinen Schaltungen als "U+" bezeichnet hast). Außerdem: Ein LDR (="Light Dependant Resistor", also "lichtabhängiger Widerstand") wird prinzipiell bei Lichteinfall niederohmiger. Nun ist es Sache der Schaltung, diese Widerstandsverminderung dazu zu verwenden, um z.B. eine LED hell oder finster werden zu lassen.

Also - zurück zum Start: Die meisten OpAmps (wie z.B. der Großvater von allen - der 741)haben acht Haxen - äh, Anschlüsse. Die Nummern 1, 5 und 8 sind je nach Typ nicht beschaltet, oder dienen speziellen Zwecken. Die Betriebsspannung für den OpAmp kommt an die Anschlüsse 4 (Minus) und 7 (Plus). Die beiden Eingänge sind die Haxln 2 und 3, der Ausgang liegt auf 6. Der Eingang auf Stift 2 heißt "invertierender Eingang" und wird meistens nur mit einem "-" beschriftet, der Stift 3 heißt "nicht invertierender Eingang" und wird mit einem "+" beschriftet. Die Wirkungsweise des invertierenden (-) Eingangs ist: Wenn die Spannung hier steigt, dann fällt die Ausgangsspannung an Stift 6 (und umgekehrt). Der nichtinvertierende Eingang (+) wirkt (wenig verblüffend) andersrum.

Zunächst schafft man also an einem der beiden Eingänge (bei Deiner Schaltung an Stift 3, dem nicht invertierenden Eingang) stabile Verhältnisse, indem man dort eine feste Spannung anlegt; am einfachsten, indem man zwei Widerstände (z.B. je 10kOhm) in Serie zwischen die Versorgungsspannungsanschlüsse (Stifte 4 und 7) legt. Wenn die Versorgungsspannung z.B. 12Volt beträgt, dann hast Du jetzt am Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände die halbe Spannung, also 6Volt, und die legen wir an den Stift 3. Das bewirkt, daß wir jetzt am Ausgang (Stift 6) auch 6Volt haben (in der Theorie; in der Praxis schaut's durch Bauteiletoleranzen ein bisschen anders aus).

An den anderen, den invertierenden (-) Eingang an Stift 2, können wir jetzt unsere "Steuerspannung" legen: Wir nehmen wieder zwei Widerstände; der eine hat wieder 10kOhm und kommt mit einem Ende an Plus (also Stift 7), der andere ist ein LDR, dieser kommt mit einem Ende auf Minus (Stift 4). Die jeweils anderen Enden der beiden Widerstände werden miteinander verbunden und an den Stift 2 gelegt.

Wenn jetzt der LDR genug Licht bekommt, um seinen Widerstandswert auf - sagen wir - 5kOhm zu senken, dann haben wir am Verbindungspunkt an Stift 2 nur noch etwa 4Volt, also 2Volt weniger als an Stift 3. Durch die Verstärkung des OpAmps schnalzt die Ausgangsspannung (Stift 6) in die Höhe, in die Nähe der Versorgungsspannung von 12Volt und die LED leuchtet (Vorwiderstand nicht vergessen!). - Jetzt deckst Du den LDR lichtdicht ab, dadurch steigt sein Widerstand auf - sagmamal - 20kOhm, und wir kriegen dadurch am Verbindungspunkt 8Volt, also 2Volt mehr als an Stift 3. Wieder verstärkt unser OpAmp diese Differenz so stark, daß die Ausgangsspannung (Stift 6) fast auf Null Volt absackt - und die LED schaut nur noch finster...

Angenommen, Du überlegst es Dir anders, und Du willst, daß die LED leuchtet, wenn der LDR kein Licht kriegt, und finster wird, wenn der LDR beleuchtet wird. Alles, was Du dann tun mußt, ist: Vertausche die Positionen von LDR und seinem 10kOhm-Serienwiderstand.

Den Gegenkopplungswiderstand in Deiner Schaltung (zwischen Ausgang und dem invertierenden Eingang) kannst Du weglassen, der würde die Höhe des Verstärkungsfaktors des OpAmps (zurück-)regeln. Bei Deiner Anwendung handelt es sich ja nur um einen reinen Schalt- und keinen Regelbetrieb.

Die angegebenen Widerstandswerte sind natürlich nur ein Beispiel und hängen vom eingesetzten LDR, der Höhe der Versorgungsspannung usw. ab. Aber es ging ja nur ums Prinzip.

Viel Spaß beim Basteln und Herumprobieren!

MfG., wombat

[Mobiletester]

Super Erklärung, Wombat!
Da auch für mich die Dimensionierung eines OPAMP etwas unheimlich ist, könntet ihr auch einen Schmitt Trigger baustein der CMOS Serie verwenden. Ich glaube es ist ein 4096. Das Ausgangssignal kann man dann auf zwei Arten umdrehen: Spannungsteilerwiderstand an Plus und Schmitt Trigger Baustein Eingang, Fotowiderstand an Schmitt Trigger Baustein Eingang und Masse. Der Schaltpunkt ist die halbe Betriebsspannung. So wird der Spannungsteilerwiderstand im Bereich von 10 bis 100 kOhm sein. Wenn Licht sinkt die Spannung unter den Schwellwert, und bei einem Inverterausgang hast du dann Spannung (High). Wenn du den Fotowiderstand mit dem Spannungsteilerwiderstand vertauscht, ist es verkehrt herum. Oder du invertierst das Ausgangssignal. Normalerweise kannst du eine LED direkt von einem CMOS der mit 5 Volt betrieben wird, direkt ansteuern. Anode der Led an Plus und Kathode an den IC Ausgang.

[PierreK@]

Original geschrieben von Wombat
...- ich glaub' Du hast mich mißverstanden: Wenn ich von "+" geschrieben habe, meinte ich das + der Versorgungsspannung, nicht den invertierenden Eingang des OpAmps (den Du in Deinen Schaltungen als "U+" bezeichnet hast). Außerdem: Ein LDR (="Light Dependant Resistor", also "lichtabhängiger Widerstand") wird prinzipiell bei Lichteinfall niederohmiger. Nun ist es Sache der Schaltung, diese Widerstandsverminderung dazu zu verwenden, um z.B. eine LED hell oder finster werden zu lassen.

[...]

Die angegebenen Widerstandswerte sind natürlich nur ein Beispiel und hängen vom eingesetzten LDR, der Höhe der Versorgungsspannung usw. ab. Aber es ging ja nur ums Prinzip.

Viel Spaß beim Basteln und Herumprobieren!

MfG., wombat

vielen vielen dank wombat ! einfach professionell erklärt !

aber bei der methode da mit 6v und den 2 widerständen haben wir bisschen in der schule gelernt, aber ich kann mich erinnern dass die led dann aber entweder an oder aus ist oder ? wär eigentlich eh super für mich (hätte selber auch denken sollen, war halt dumm).

rein aus interesse würde ich wissen ob es nen stufenlosen schaltkreis dafür gibt das je nach der belichtung die led mehr oder weniger leuchtet ?

danke trotzdem !

[Wombat]

Ja, das geht schon; ist aber ein bißchen eine "Herumspielerei", weil ja die genauen Werte für den LDR nicht bekannt sein dürften.
Am besten fängst Du damit an, bei ansonsten unveränderter Schaltung den erwähnten Gegenkopplungswiderstand vom Ausgang (Stift 6) zum invertierenden Eingang (also Stift 2) wieder einzubauen, um die hohe Verstärkung des OpAmps "zurückzuschrauben". Praktisch wäre dabei natürlich anstatt eines normalen Widerstandes ein Potentiometer, an dem Du dann während Deiner Versuche die OpAmp-Verstärkung bequem regeln könntest.
Der optimale Wert des Potentiometers hängt vom LDR-Widerstandswert ab; denn die Verstärkung des OpAmps in Deiner Schaltung wird bestimmt vom Verhältnis des Gegenkopplungswiderstandes zum Widerstandswert zwischen dem invertierenden Eingang (Stift2) und dem Minuspol der Versorgungsspannung (Stift4). Zum Beispiel: Haben LDR und Gegenkopplungswiderstand je 5kOhm, ist das Verhältnis der beiden zueinander 1:1, und der Verstärkungsfaktor=1. Also ändert z.B. 1Volt Spannungsänderung am Eingangsstift 2 die Ausgangsspannung an Stift6 auch um 1V. Ist aber der Gegenkopplungswiderstand 10kOhm (und der LDR nach wie vor 5kOhm), so ist das Verhältnis der beiden zueinander 2:1, der Verstärkungsfaktor des OpAmps also=2, und 1Volt Spannungsänderung an Stift2 ergibt 2Volt Spannungsänderung am Ausgangsstift6, usw.

Jetzt weißt Du auch, warum der OpAmp ohne diesen Gegenkopplungswiderstand als reiner Schalter arbeitet: Das Verhältnis ist ja dann "unendlich" (keine Verbindung zwischen 6 und 2) zu 5kOhm (dem LDR), daher ist auch der Verstärkungsfaktor (zumindest in der Theorie) unendlich, und auch die kleinste Abweichung von den 6Volt an Stift2 zu den 6Volt an Stift3 in unserem Beispiel wird vom OpAmp "unendlich" verstärkt, mit anderen Worten, der Ausgangsstift6 kennt nur "voll auf" oder "voll zu".

Happy basteling ... äh, oder so ...

MfG., wombat