1. Na zdjęciu widać, że próbujesz zrealizować układ z filmu BEAM na buforze CD4049UB (lub podobnym inwerterze CMOS) – na płytce masz jedynie: • dwie fotodiody, • rezystor 10 kΩ, • rezystor szeregowy z dwiema diodami LED, • brak źródła polaryzacji fotodiod, • brak podciągnięć wejść, • brak połączenia pinów V<sub>DD</sub>/V<sub>SS</sub> i pinu NC (enable w 74HC240).
2. Fotodiody bez odwróconego napięcia (biasu) dają µA prądu ⇒ napięcie na wejściu inwertera nie dochodzi do progów przełączania, a LED-y nie świecą.
3. Układ z filmu pracuje z solarnymi ogniwami (≥0,4 V) i z wejściami Schmitta; przy fotodiodach i 6 V potrzebujesz: • polaryzacji odwrotnej fotodiod, • oporników formujących dzielniki napięcia, • histerezy lub komparatora.
4. Najprościej: wyrzuć CD4049 i wstaw LM393/LM339 (komparator) albo LM358 w trybie komparatora – schemat niżej.
---
Co dokładnie jest nie tak z Twoim montażem
Problem
Dlaczego nie działa
Jak poprawić
1. Fotodiody wpięte „luzem” między wejścia
Bez biasu generują mikroampery, napięcie ≪1 V → CMOS nie widzi różnicy
Włącz je odwrotnie (anoda → GND, katoda → punkt pomiaru) i dołóż rezystor 100 k–1 M Ω do V<sub>DD</sub> (tworzy dzielnik)
2. Wejścia niepodciągnięte
Liniowo pływają, pobudzają oba inwertery losowo
Każde wejście musi mieć rezystor 100 k Ω do plusa lub masy
3. Brak histerezy
Przy małej różnicy oświetlenia wejścia stoją w strefie przejściowej → układ oscyluje
Użyj inwerterów ze Schmittem (CD40106, 74HC14) lub komparatora z histerezą
4. Zasilanie / enable
Jeżeli to 74HC240 – pin OE musi być na 0; na zdjęciu wisi w powietrzu
Połącz OE z GND; V<sub>CC</sub> do +5…6 V, V<sub>SS</sub> do masy
5. LED-y bez właściwego sterowania
Inwerter może dać ≤20 mA, ale tylko w jedną stronę; błędna polaryzacja LED-ów (obie anody po jednej stronie)
Każdą LED włącz z osobnym rezystorem do V<sub>CC</sub> (dla świecenia przy stanie L) lub do GND (dla stanu H)
---
Propozycja działającego schematu
Kod: Text
Zaloguj się, aby zobaczyć kod
1. Fotodiody pracują w odwrotnym polaryzowaniu (katoda do punktu pomiaru), co zwiększa ich czułość i liniowość. 2. R1 i R2 tworzą dzielniki 5 V → 2,5 V; fotodiody zmieniają to napięcie o ±50–150 mV – wystarczy do przełączenia LM393. 3. LM393 to komparator typu open-collector; dlatego LED-y włączone są do plusa przez rezystory. 4. Jeżeli chcesz uniknąć LM393, użyj CD40106 – jeden Schmitt inverter na każdą fotodiodę, drugi jako komparator (po detekcji różnic).
---
Jak dojść do uruchomienia – plan krok po kroku
1. Sprawdź multimetrem, czy na pinach zasilania układu scalonego masz 5-6 V (V<sub>DD</sub>) i 0 V (V<sub>SS</sub>). 2. Zmierz napięcia na węzłach fotodiod przy oświetleniu jednej i drugiej; różnica powinna być widoczna ≥ 50 mV. 3. Upewnij się, że diody LED świecą, gdy podepniesz je „na krótko” przez 330 Ω do +5 V → GND. 4. Zamień CD4049 na CD40106 lub LM393/LM358 – układ zacznie reagować już przy symbolicznej różnicy światła. 5. Kiedy zadziała na LED-ach, możesz w to samo miejsce wpiąć tranzystor (np. 2N2222) i sterować silnikiem jak w filmie.
---
Czy mogę zostać przy CD4049UB?
Można, ale wymaga to:
* podciągnięcia każdego wejścia przez > 100 kΩ do V<sub>DD</sub>, * odwróconej fotodiody do masy (dla inwertera L→H), * dwóch-trzech inwerterów kaskadowo (większa histereza + wzmocnienie), * tranzystora PNP/NPN do LED-ów (CD4049 ma mało prądu przy 6 V).
Czas i liczba kabelków rośnie — prostszy jest LM393.
---
Najczęstsze pułapki na płytce stykowej
1. Układ scalony mostkuje środkowy rowek – sprawdź, czy nie zwierasz wejść z wyjściami. 2. Szyny zasilania w mini-płytce często NIE są ciągłe – zmierz! 3. LED-y w szereg z jednym rezystorem → przy stanie wysokim może świecić jedna, przy niskim druga, ale układ wchodzi w analog; lepiej każdy LED + osobny rezystor.
---
Co dalej
• Jeśli chcesz robić głowicę solarną jak w BEAM, po uruchomieniu LED-ów podłącz zamiast nich bramkę MOSFET-a lub tranzystor NPN i steruj silnikiem DC. • Pomyśl nad dodaniem małej histerezy (feedback 1 MΩ między wyjściem a wejściem + komparatora), żeby układ nie trzepotał przy równym świetle. • Przetestuj różne wartości rezystorów biasu (10 k…1 M) – wpływają na czułość i szybkość.
Gdy wykonasz powyższe pomiary lub napotkasz kolejne trudności, wrzuć wyniki napięć z pinów układu – doprowadzimy projekt do końca.
Powodzenia!
Możesz mnie wywołać w każdym temacie pisząc @ElektrodaBot. Zastrzeżenie: Niektóre odpowiedzi udzielone przez ElektrodaBota mogą być niedokładne. Elektroda nie ponosi odpowiedzialności za dokładność, rzetelność ani kompletność prezentowanych informacji. Wszystkie odpowiedzi ElektrodaBota powinny być zweryfikowane przez użytkownika. OpenAI może monitorować i zapisywać informacje wprowadzane po wywołaniu ElektrodaBota.
E, jeżeli bot nie kłamie/majaczy, to napięcie z baterii słonecznej jest większe niż to, co uzyskasz ze zmiany prądu fotodiody. Albo dostosujesz układ do fotodiod, albo zmienisz źródło sygnału na baterie słoneczne. Będzie to działać tak, że które wejście osiągnie próg przełączania, tam się na wyjściu zaświeci dioda. Czyli do każdego wejścia bateria słoneczna. Jeżeli dodatkowo ma być blokowane świecenie pozostałych diod, to potrzebne są bramki logiczne.
Nie robiłem pomiarów na fotodiodach. Ale jak je testowałem, to przy świetle słonecznym przewodzą. W sumie niczym nie oświetlałem, tylko lampą, miałem nadzieję, że jak przykryję ręką, to przestanie przewodzić. Fotodioda, której użyłem, to "Fotodioda IR PIN BP 104".
Dodano po 21 [minutach]:
>>21609962 Na razie użyłem koszyka z bateriami AA do 6 V. Baterii słonecznej nie podpinałem, bo testuję układ i chyba to powinno dać radę do diod. A bramka NOT, jak jest stan niski, to daje stan wysoki?
Tak wygląda w uproszczeniu mój docelowy schemat. Może głupio robię, ale te bramki NOT mają zasilić docelowo silniczek, a sygnał fotodiod ma tylko dawać sygnał, czy w jedną lub drugą stronę, teraz używam diod do testów.
Dodano po 2 [minutach]:
Tak na marginesie, ktoś na FB zwrócił mi uwagę, że bramki w układzie CD4049 źle rozrysowałem, bo źle odczytałem dokumentację, więc nie miało to działać. Dzięki za odpowiedzi, jeszcze dam znać, jak poszło po poprawie układu.
Bramka NOT to inwerter, czyli na wyjściu ma stan przeciwny do tego na wejściu.
Na wejściu 0, na wyjściu 1.
Na wejściu 1, na wyjściu 0.
Tak też wygląda tabela prawdy dla tej bramki. W przypadku układów CMOS trzeba sprawdzić przy jakim napięciu bramka uznaje, że jest 0, przy jakim 1 logiczna. Będzie też stan pośredni w którym bramka zachowuje się jak wzmacniacz. Powinno to być w dokumentacji. Ta cecha bramki była wykorzystywana w układach.
Z tego, co widzę na schematach, te fotodiody są włączone zaporowo. W takim podłączeniu fotodioda przepuszcza prąd proporcjonalny do oświetlenia i prawie niezależny od napięcia - skoro są połączone szeregowo, to przy nierównym oświetleniu słabiej oświetlona ograniczy prąd i na niej odłoży się prawie całe napięcie zasilania, a na drugiej prawie nic, i na bramkę zostanie podany albo prawie potencjał masy V_SS, albo prawie plus zasilania V_DD (oznaczenie V_CC stosuje się do bramek na tranzystorach bipolarnych, a CD4049 to bramka CMOS, i pewnie w katalogu jest V_DD). Powinno działać (jak się nie zrobi błędu montażu).
Po kolei:
Sprawdzenie fotodiod.
Podłącz tylko same fotodiody do 6V szeregowo w kierunku zaporowym.
Oświetl w miarę jednakowo dość mocno np. latarką led i zmierz napięcie w punkcie ich połączenia.
Powinno być bliskie połowy zasilania.
Teraz zakryj jedną fotodiodę i na zakrytej powinien wzrosnąć spadek napięcia do przynajmniej ok. 5V.
Pozostały 1V będzie na drugiej.
Gdyby fotodiody miały duży rozrzut czułości, może się zdarzyć, że nie uzyskasz odpowiednich zmian.
Wtedy powinno pomóc dołączenie do każdej fotodiody równolegle rezystora np. 10MΩ.
Gdybyś oświetlał zwykłą żarówką to dłoń jest właściwie przezroczysta dla podczerwieni.
Zasłaniaj diody solidnie jakimś czarnym kubeczkiem - ja używam kawałka czarnego 6mm zaślepionego termokurczu nakładanego na fotodiodę.
Jeżeli uzyskasz odpowiednie zmiany napięć będziesz mógł przełączać bramki.
Podłącz tylko wejścia bramek i przez zasłanianie kolejno fotodiod powinieneś uzyskać zmianę napięcia od bliskiego 0 do bliskiego 6V na końcówkach 3,5,7.
Wtedy zaczną działać 10, 12, 15.
Tyle o przełączaniu.
Bramki serii CD4000 zasadniczo poza nielicznymi wyjątkami są słabe - mogą wydać na wyjściu pojedyncze mA.
W załączniku masz kartę katalogową.
Załączniki:
cd4049ub.pdf(1.97 MB)
Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
To trudno uzyskać. Na ogół na jednej będzie poniżej 0.1V, na drugiej reszta. A jeszcze przy świetle latarki prąd może być maleńki - za mały na kilka V na tanim mierniku - i np. miernik podłączony do końcówek dowolnej fotodiody pokaże poniżej 1V, choćby były zasilane np. z 6V.
Dlatego pisałem o mocnym oświetleniu.
Tu masz zgrabną fotodiodę za 2 zł z prądem >130 µA dla 1000 lx.
Latarka z bliska powinna oświetlić nawet mocniej.
Typowy multimetr ma 10 MΩ impedancji wejściowej (dla 6V 0,6µA prądu wejściowego) - powinno działać.
Gdyby chcieć czulej - są fototranzystory np.
https://www.tme.eu/pl/katalog/fototranzystory...;productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1 Ew. pozostaje dobrać kąt "widzenia" do planowanego zakresu kątów.
Załączniki:
SFH213.pdf(230.58 KB)
Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
SFH213 (w TME 1.51zł brutto) ma taki duży fotoprąd, bo ma mały kąt widzenia (czyli soczewkę skupiającą światło na powierzchni fotoczułej) - pytanie, czy do zastosowania, jakie ma autor tematu, to pasuje. Szeroki kąt widzenia i niewiele gorszą fotoczułość ma BPW34S, ale jest ponad 2x droższa. A większość, przynajmniej niezbyt drogich, ma czułość kilkanaście razy gorszą. Opór 10MΩ to już nieco droższy miernik, tanie mają 1MΩ. 1000lx to już mocna latarka z bliska. Ale można wykorzystać światło dzienne - nawet w pochmurny dzień (ale nie przy ciemnych chmurach burzowych) latem od 8 do 17 z 10 tysięcy luksów raczej będzie.
Zwykle ograniczeniem czułości fotodiody jest wydajność kwantowa - dla którejś podano chyba 90%, co oznacza, że 90% kwantów światła daje po 1 elektronie (energia kwantu światła to od 1.5 do 3.0 eV - przyjmując średnią 2.2 eV czułość powinna być ze 0.4 A/W - tu jest moc światła, jakie trafia w powierzchnię fotoczułą, która na ogół jest mała, nawet poniżej 1mm²; jeśli fotodioda ma soczewkę, to liczy się pozorny rozmiar tej powierzchni widoczny poprzez soczewkę).
A w ogóle wypadałoby zacząć od sprawdzenia fotodiod: podłączyć fotodiodę do µA (zwykle mierniki cyfrowe mają zakres 200µA) bez zasilania, oświetlić - przy świetle dziennym nawet dla mało czułej fotodiody powinno być wiele µA.
Stany logiczne tego układu, jeśli dobrze przeczytałem w dokumentacji, to niski 1 V i wysoki 4 V.
Co do fotodiod, to zrobiłem tak, jak mówił @gklub, i nie rozumiem kompletnie, co mi wyszło. Jak zmierzyłem obie, to napięcie miałem 6 V, ale jak każdą z osobna, to miałem zerową wartość na mierniku, jak przykryłem, to miałem 0,1 V lub 0,3 V, a na nieprzykrytej 0 V, ale diody działają, bo przewodzą tylko w jednym kierunku, ale mam wrażenie, że nie reagują na przykrycie.
Poniżej filmik, jak fotodiody na razie zamieniłem na potencjometr.
U góry twój schemat.
Na dole symulacja działania.
Na samym początku oświetlona jest fotodioda dolna, górna zaciemniona.
W ciągu pierwszej sekundy stopniowo zaciemniana jest dolna i jednocześnie stopniowo oświetlana górna.
W chwili 1s oświetlona jest górna, dolna zaciemniona.
W czasie od 1s do końca stopniowo zaciemniana jest górna i oświetlana dolna.
W chwilach 0,5s i 1,5s obie fotodiody oświetlone są jednakowo połowicznie.
Zasada - napięcie odkłada się na nieoświetlonej fotodiodzie.
Ważne - fotodiody mają być spolaryzowane zaporowo - katodą do plusa zasilania, anodą do masy.
Jak się pomylisz to zostaną uszkodzone natychmiast.
Dla bezpieczeństwa możesz włączyć z nimi szeregowo rezystor np. 1kΩ (R3 na schemacie górnym).
Nie wpłynie na działanie a tylko zabezpieczy fotodiody przed prądem zwarciowym w razie pomyłki.
Oporniki 10MΩ - można dodać - wyrównają ew. rozrzut czułości fotodiod.
Zakładam, że masz woltomierz klasy >50zł czyli z rezystancją wejściową 10MΩ - do sprawdzenia w instrukcji miernika.
W twoim przypadku im lepiej oświetlisz fotodiody tym lepszy powinien być efekt.
I jeszcze jedno - dłonią czułej diody nie zasłonisz skutecznie - przynajmniej czarny karton.
ale jak każdą z osobna, to miałem zerową wartość na mierniku, jak przykryłem, to miałem 0,1 V lub 0,3 V, a na nieprzykrytej 0 V,
Wygląda na to, że oświetlenie za słabe jak na czułość tych fotodiod i miernika. Zacznij od sprawdzenia, jaki prąd one generują. Może trzeba poczekać, aż słońce się pokaże.
oświetlenie za słabe jak na czułość tych fotodiod i miernika
Test czułości/oświetlenia fotodiody:
Każdy wolt pokazany przez miernik z impedancją wejściową 10MΩ oznacza 100nA prądu fotodiody.
Każdy wolt pokazany przez miernik z impedancją wejściową 1MΩ oznacza 1µA prądu fotodiody.
R1 niekonieczny, tylko dla bezpieczeństwa fotodiody w razie złego kierunku podłączenia.
Wychodzi na to, że diody mam do wyrzucenia, bo podłączyłem je bez rezystora do zasilania i mocno się nagrzały, więc chyba spaliłem, ale jednak w jedną stronę przewodzą i jest ten spadek 0,1 V. Niestety nie mam tak dużych rezystorów 10 MΩ, by zmierzyć tak jak w podanym schemacie.
Te swiecace LED'y masz podlaczone przez rezystor 10k, co daje pras ponizej 0.5mA. Przeciez zaden LED nie zaswieci przy takim pradzie.
Albo ja czegos nie rozumiem.
✨ Dyskusja dotyczy problemów z realizacją układu sterowania diod LED za pomocą fotodiod według schematu z filmu na YouTube, gdzie diody nie reagują na światło. Wskazano, że zastosowany układ z CD4049UB (inwerter CMOS) jest niewłaściwy, ponieważ fotodiody nie mają polaryzacji odwrotnej, brak jest źródła zasilania i podciągnięć wejść, co powoduje zbyt niski prąd i napięcie nieosiągające progów przełączania. Zalecane jest użycie komparatorów LM393, LM339 lub LM358 zamiast inwerterów CMOS. Fotodiody powinny być spolaryzowane zaporowo (katoda do plusa zasilania, anoda do masy) z zabezpieczeniem rezystorem szeregowym (np. 1 kΩ). Pomiar napięć na fotodiodach wymaga mocnego oświetlenia (np. latarką LED) i odpowiedniej impedancji miernika (10 MΩ). Wskazano, że fotodiody IR PIN BP 104 mogą mieć zbyt niską czułość, a lepsze efekty dają fotodiody lub fototranzystory o większym prądzie fotoprądu, np. SFH213 lub BPW34S. W dyskusji podkreślono konieczność stosowania histerezy lub komparatorów do stabilnego przełączania oraz poprawnego doboru elementów i polaryzacji. Autor zgłosił uszkodzenie fotodiod przez brak rezystorów ograniczających prąd. Podsumowując, do sterowania LED na podstawie różnicy oświetlenia fotodiodami potrzebne jest odpowiednie zasilanie, polaryzacja, komparatory oraz zabezpieczenia, a także właściwe warunki pomiarowe i dobór elementów. Podsumowanie wygenerowane przez AI na podstawie treści dyskusji.
