Lichtschranke kaputt?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,

mein Problem, durch Unaufmersamkeit habe ich die Infrarot-LED einer Gabelichtschranke zerstört. Die kaputte Lichtschranke wurde (durch Löten von einem Profi) ersetzt. Die LED und den Phototransistor (Darlingtonphototransistor) habe ich vor und nach dem Löten mittels meines Oszilloskopkomponententesters auf Funktionsfähigkeit geprüft. Die Kennlinienbilder sind gleich. Ergebnis, die LED-Kennlinie sieht wie das einer SI-Diode aus! Den Phototransistor habe ich während der Messung mithilfe einer LED-Taschenlampe beleuchtet (sieht aus wie ein Schwan der seinen Kopf hebt und senkt). Leider funktioniert die wieder eingebaute Lichtschranke nicht, bzw. macht nicht, was sie soll. Der Phototransistor hat auf dem Oszilloskop anstatt +0,6 V nur eine Spannung von etwa +0,2 V. Bei Unterbrechung der Lichtschranke - durch Einschieben eines Stückes Karton in die Gabellichtschranke zur Unterbrechung der Lichtübertragung zwischen LED und Phototransistor - sieht man eine nur sehr kleine Spannungsänderung (minimale Stufenbildung). Ich frage mich, was der Grund für das Nichtfunktionieren ist! Das Datenblatt kann man bei Griederbauteile (Schweizer Länderkennung) finden. Die Lichtschrankenbezeichnung lautet GE H13A1.

Kann es nicht einfach sein, dass die neue Lichtschranke nicht richtig funktioniert, da sie schon sehr alt ist? Es ist schon seltsam, obwohl die neue Lichtschranke zu funktionieren scheint, funktioniert sie aber anscheinend doch nicht!

Anmerkungen:

  1. DIe Kennlinien beider Phototransistoren (Original- und Ersatzlichtschranke) sind gleich; mit dem Unterschied, dass beim Beleuchten des Originalphototransistors (im eingebauten Zustand) +0,6 V messbar sind.
  2. Der Vorwiderstand scheint in Ordnung zu sein, obwohl er und vor allem die LED „gebraten“ wurden.
  3. Die Versorgungspannung für die LED/Lichtschranke ist in Ordnung, nämlich +5 V.
  4. Die Vorwärts-/Durchlassspannung beträgt 1,25 V.
  5. Der Vorwärts-/Durchlassstrom beträgt laut Datenblatt 20 mA, der Vorwiderstand hat einen Wert von 65 Ohm. Allerdings beträgt der tatsächliche Vorwärtsstrom IF = (5 - 1,25) V/65 Ohm ≈ 58 mA; ein bisschen hoch. Vielleicht hat das ja einen guten Grund, hat aber jedenfalls jahrzehntelang dem Gerät nicht geschadet!

Ich hoffe, dass mir hier jemand weiterhelfen kann!

Vielen Dank!

Gruß

Ottmar

#2

Wenn Du das weißt, wie wär´s denn dann, daß Du das dann auch hier einstellst, statt uns danach suchen zu lassen, fragt sich
ramses90

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#3

Hallo!

Laut Datenblatt (https://www.datasheetarchive.com/PHOTO%20INTERRUPTER%20MODULE%20H13A1-datasheet.html) verträgt die Diode 60mA dauerhaft, die 20mA sind aber ein Standardwert. Jedenfalls sollte die Diode recht hell sein, mit einer Handykamera solltest du sie leuchten sehen. Und eigentlich kann man dann auch ausschließen, dass kein Licht am Transistor ankommt.

Deine Angaben zum Transistor wundern mich etwas. Wo misst du diese 0,2V bzw. 0,6V? Letztlich dient der Transistor als Schalter, der, wenn er von der mit 20mA betriebenen LED beleuchtet wird, um die 400µA durch lässt. Fällt kein Licht drauf, lässt er auch praktisch keinen Strom durch. ich würde daher ohne Licht ne hohe Spannung, und mit ne geringe am Transistor erwarten, oder entsprechende andere Spannungen, wenn man wo anders misst.

Sicherlich können die Komponenten nen Schaden haben, z.B. durch zu heißes, langes löten.
Der Transistor ist nicht zufällig falsch rum drin? Man bekommt dann oft nen Transistor mit völlig anderen Werten…

#4

Das muss nicht unbedingt so sein. Viele Geräte haben (bei einigen Herstellern zum Teil seit vielen Jahren) Infrarotfilter auf den Sensoren. Das soll die Farbbalance verbessern. Die LEDs von Fernbedienungen lassen sich mit solchen Geräten nicht mehr überprüfen. Vermutlich auch nicht nicht der LED einer Lichtschranke.

Grüße
Pierre

#5

Hallo ramses90,

das habe ich versucht, dann kam eine Fehlermeldung, dass Links nicht erlaubt seien!

Hallo sweber,

schon ’mal vielen Dank für Deine Hinweise; hilft mir bereits etwas weiter!

Reicht auch schon eine Durchlasstromstärke von ca. 5 mA, denn das ist die Prüfstromstärke (Kurzschluss) des Komponententesters bei ca. 6 V Prüfspannung (Leerlauf), um auch genug Infrarotstrahlung sehen zu können, falls die Handykamera das kann bzw. noch kann?

Das Signal habe ich direkt an derjenigen Klemmleiste abgegriffen, an welcher die Lichtschranke angeschlossen ist, noch bevor es an die ganze Schaltung (Platinen) zur Weiterverarbeitung weitergereicht wird, also unverfälscht. An dieser Klemmleiste befinden sich auch die Versorgungsspannung und der Vorwiderstand.

Möglicher Lötschaden war natürlich mein erster Gedanke, aber jedenfalls sind die Kennlinien vor und nach dem Löten gleich.

Also, wenn der Transistor falsch herum drin ist, dann wäre das der Hersteller gewesen.

Ich frage mich, welches die beste Vorgehensweise ist, um eine funktionierende Lichtschranke eingelötet zu bekommen. Ich glaube, auf jeden Fall nochmal prüfen und messen.

Hallo Pierre,

mein Handy ist schon älter, ich werde es versuchen und hoffe, dass es geht!

Vielen Dank!

Gruß

Ottmar

PS: Falls gewünscht und notwendig, ich habe Fotos von den Spannungswerten (und auch Schaltpläne).

#6

[quote=„Ottmar1, post:5, topic:9515859“]
dass Links nicht erlaubt seien!

An Pierre, wieso sind Links für Neunutzer nicht erlaubt???
Wenn, dann wäre das ja mit zweierlei Maß messen!
Und wenn, ab wann darf man denn dann?
Schockiert mich jetzt etwas muß ich sagen!
ramses90

#7

In den Regeln von Discourse steht, dass der Vertrauenslevel 0 (Newbies) 2 Links in einem Betrag posten dürfen.
Quelle: Discourse

Die ganzen Werbetreibenden, die mit ihrem ersten Beitrag zu ihren Produkten verlinken, zeigen mir, dass mindestens ein Link bei uns auch erlaubt ist.

#8

Hallo,
ist das eine normale Lichtschranke oder überträgt das Ding Signale?
Was hindert dich daran, falls ersteres zutrifft, ein normales Multimeter zur Messung zu verwenden. Spannung am Empfänger messen, wahlweise mit offener und geschlossener Lichtschranke. Es sollte ein eindeutiger Spannungshub zwischen nahezu 0V und Betriebsspannung zu messen sein.

Du kannst auch eine Handskizze mit den 4 oder 5 Bauelementen zeichnen, mit dem Handy fotografieren und hier reinstellen.
Spannungen und Widerstandswerte nicht vergessen.

#9

Zum Thema Handy:

Ja, es kann sein, dass heutige Kameras nen Filter drin haben. Mit ner Fernbedienung kann man rausfinden, ob IR detektierbar ist, oder nicht.

#10

Hallo Bernd,

vielen Dank!

Also die Lichtschranke arbeitet schon als Schalter. Mit dem Begriff Signal meine ich die wechselnden Spannungswerte zwischen 0,6 V und 0 V (bzw. 0,2 V), so wie sweber es geschrieben hat. Die Lichtschranke dient als Taktgeber.
Hier ein paar Bilder, damit ihr wisst, wovon ich eigentlich spreche:
Schaltplan:

Meßwerterzeugung
Meßwerterzeugung1677×1193 405 KB

Lichtunterbrecherrad mit Lichtschranke = Taktgeber:
Lichtunterbrecherrad_mit_Lichtschranke_1
Lichtunterbrecherrad_mit_Lichtschranke_13264×1824 1.67 MB

Lichtschranke:
Lichtschranke_1
Lichtschranke_13264×1824 1.85 MB
Lichtschranke_2
Lichtschranke_23264×1824 1.76 MB
Lichtschranke_3
Lichtschranke_33264×1824 1.89 MB

Klemmleiste KL 4 mit Anschlüssen:
KL_4_R12_LED_Ph1
KL_4_R12_LED_Ph11824×3264 1.71 MB

Taktgebersignal (Lichtschranke):
Von KL 4 kommend zu Anschluss 104.6 gehend
Anschluß_von_KL_4_nach_104.6_Taktschaltung_gelbes_Kabel
Anschluß_von_KL_4_nach_104.6_Taktschaltung_gelbes_Kabel3264×1824 1.56 MB

OriginalLichtschranke:
Signal an TGS 104.6 gemessen:
https://workupload.com/file/wvNLTHrSJHf
Signal an KL 4-1 gemessen:
Taktgebersignal_an_KL_4
Taktgebersignal_an_KL_43264×1824 483 KB

Ersatzlichtschranke:
Signal an KL 4-1 gemessen:
Taktgebersignal_Ersatzlichtschranke_an_KL4_1_0.1V_5ms
Taktgebersignal_Ersatzlichtschranke_an_KL4_1_0.1V_5ms3264×1824 1.79 MB

Gruß

Ottmar

#11

Hallo,

eine Angabe zum vorletzten Foto Originallichtschranke, ‚Taktgebersignal_an_KL_4‘ fehlt noch. Hier ist die Oszilloskopeinstellung 0,5 V und 5 ms.

Gruß

Ottmar

#12

Hallo,

ich habe gerade erst gemerkt, dass der Schaltplan schlecht zu erkennen ist.
Deswegen:
https://workupload.com/file/c6DZHaanVAg

Gruß

Ottmar

#13

Wenn der Fototransistor nicht verkehrt herum eingebaut ist, dann hat die Taktgeberschaltung eine Macke.
Welche Spannung misst du denn an deren Eingang, wenn die Lichtschranke abgeklemmt ist?

#14

Hi!

Mich beschleicht das Gefühlt, hier ist was falsch verdrahtet.

Laut Datenblatt trägt die Oberseite des Sensors die Markierung E+ an der Diode und +D am Transistor. Unter dem E ist die Kathode, unter dem D der Emitter.

Zur Beschriftung sagt das Datenblatt nichts, aber dieses Bild von einem H21A1 zeigt, dass an der Text-Beschriftung Pin 3, der Kollektor liegt:

grafik

Demnach sehe ich in deinen Bildern an Pin 3 / Kollektor die rot-gelbe Ader.
Pin 4 ist höchstwahrscheinlich diagonal mit Pin 2 verbunden, und das geht an die schwarze Ader.
Und schwarz-gelb ist an Pin 1.

Zusammen mit dem Bild des Klemmblocks sieht das für mich nun so aus:

grafik
grafik713×237 10.9 KB

Von links kommen 5V über die rote Ader an Klemme 4 an. Über den Widerstand und Klemme 3 geht es dann… NICHT an Pin 1 / Anode, sondern an Pin 3 / Kollektor. Stattdessen geht es von Klemme 2 zur Anode. Mindestens hier gibt es eine Vertauschung.

Aber es fällt mir noch mehr auf:

Laut Schaltplan ist Masse auf Klemme 2, das passt auch zu der dicken, schwarzen Ader auf dem Bild.
Klemme 1 / grau soll an den Kollektor. Der Widerstand soll eigentlich zwischen Klemme 4 und 5. Naja, 3 ist frei, daher ist 3 und 4 auch OK.

grafik

Ich behaupte daher, das muss wie folgt aussehen. Grade die schwarze, dicke Ader wird ganz sicher Masse sein, bezüglich der anderen rate ich ganz dringend, die Pinbelegung des Sensors nochmal genau zu prüfen.

grafik
grafik694×240 10.9 KB

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#15

Hallo Bernd und S. (zeitliche Reihenfolge),

tut mir leid, dass ich erst so spät antworte. Vielen Dank für Eure Antworten. Das weiß ich wirklich sehr zu schätzen. Ehrlich gesagt habe ich damit gar nicht mehr gerechnet; desto mehr freue ich mich darüber! Und ich verstehe auch, warum das bei S. länger gedauert hat. Denn S. hat sich so richtig ins Zeug gelegt und das dauert eben - wie ich mittlerweile selbst nur zu gut weiß. Das ist wirklich erstklassig, was Du hier abgeliefert hast!

zu Bernd:
Die Taktgeberschaltung habe ich vollständig durchgemessen bevor mir die LED kaputtgegangen ist. Die Werte waren eigentlich in Ordnung trotz des schlechten Rechtecksignals (1. Dachbildung 2. Auswölbung 3. Überlagerung zweier identischer, zeitverschobener Signale mit Dachbildung (sichtbar bei entsprechender Einstellung am Oszilloskop)), was sich im nachhinein als Messfehler erweist; mindestens was die Verzerrung des Signals an 104.6 angeht.

Das Signal mit der neuen Lichtschranke an Kontakt 104.6 ist identisch mit dem an KL 4.

Das Signal von 104.6 ohne Lichtschranke zu messen ist ein sehr guter Gedanke!

Ergebnis:

  1. +0,62 V ohne Welligkeit.
    Die Welligkeit ist nicht mehr das Problem. Ich habe einfach falsch gemessen, d.h. ohne Massekabel. Ich war der Meinung, dass das so in Ordnung ist, da die BNC-Buchse des Oszilloskopes ja auch geerdet ist, s.o.!
  2. Stromstärke ca. 119 mA.

zu S.:
Also, ich finde die Sache mit der Belegung auch (sehr) verwirrend! Das war mir auch schon aufgefallen, dass die tatsächliche Anschlussbelegung an KL 4 nicht mit dem Schaltplan übereinstimmt. Auf dem Schaltplan sind Plus- und Minuspol/Masse (schwarzes Kabel, auf der rechten Seite von KL 4) vertauscht. Die Anschlussbelegung an KL 4 laut Foto ist fast so wie Deine; mit folgender Änderung:

KL_4_Anschlußbelegung_Forum
KL_4_Anschlußbelegung_Forum713×237 23.1 KB

Schaltplan_W_w_w

Ich gebe zu bedenken, dass ich keine Änderung vorgenommen habe und dass das Gerät mit dieser Belegung in der Vergangenheit annähernd richtig funktioniert hat!

Wie wird denn der Fototransistor „unter Spannung gesetzt“. Er muss doch auch von einer Spannung (+) gespeist werden, d.h. Kollektor Plus- und Emitter Minuspol. Das schwarze Kabel an Anschluss 2 auf der linken Seite von KL 4 muss dementsprechend der Pluspol für den Fototransistor sein. Wie es aussieht, fließt dann der Strom von Anschluss 1, rechte Seite (schwarzes Kabel = Minuspol), auf die linke Seite zum grauen Kabel; wobei graue Kabel bei diesem Gerät Massekabel sind (nicht unbedingt gleichbedeutend mit Minuspol). Irgendwie ist mir unklar, warum die TGS-Platine den Taktgeber mit Spannung versorgt. Eigentlich meinte ich, dass der Taktgeber/Fototransistor sein Signal an die TGS-Platine weitergibt! Zum besseren Nachvollziehen der Schaltung sende ich den TGS-Schaltplan mit.

TGS
TGS1192×1684 314 KB

Wie es nun weitergeht:

  1. Da ich vor dem Verlöten eines neuen Optosensors erst einmal den alten im ausgebauten Zustand messen möchte und ich auch keine Lust habe, ihn ohne vorherige Messung noch einmal in das Gerät einzubauen, habe ich mir nun entsprechende Ausstattung bestellt, Steckbrett usw.

Da beide Masseanschlüsse des Optosensors miteinander verbunden sind, frage ich mich allerdings, wie zu messen ist. Ist es so richtig?
• Pluspol der Batterie - Kabel - Widerstand, sodass U = 1,25 V - Kabel - Anode
• Pluspol der Batterie - Kabel - (Widerstand, sodass U = 0,6 V) - Kabel - Kollektor
• Gemeinsames Massekabel (Kathode und Emitter) an Minuspol der Batterie

Kann man das so machen, zwei Kabel am Pluspol der Batterie? Mit getrennten Masseanschlüssen (Kontaktdrähte des Optosensors für Kathode und Emitter) wüsste ich, wie es geht, nämlich mit zwei Batterien und zwei getrennten Stromkreisen.

  1. Ich habe neue Optokoppler bestellt.
  2. Testen des/der noch nicht eingebauten Lichtschranken
  3. Verlöten (für mich die größte Hürde)
  4. Messung wie bei 1.
  5. Messung nach Einbau

Vielen Dank!

Gruß

Ottmar

PS: Vielen Dank S. auch für das richtige Datenblatt. Ich habe mich gefragt, warum die Firma das falsche Datenblatt angibt!