Zufällig liegen einige der LEDs auf der Ping-Pong-Platine an den Pins PC0...PC.3 des Mega8, die auch an den internen AD-Wandler führen. Da LEDs bekanntlich auch als Fotodioden arbeiten tauchte die Frage auf, ob man mit den LEDs auf der Platine nebenbei auch eine Lichtmessung durchführen kann. Nach einigen Versuchen hat sich gezeigt: es geht! Die folgende Routine liefert eine in erster Näherunge linear zur Beleuchtungsstärke proportionale Spannung. Dabei spielen die LED-Kapazitäten eine wichtige Rolle. Der Port ist zunächst ein niederohmiger Ausgang im Low-Zustand, die Kapazitäten werden also entladen. Sobald der Port hochohmig geschaltet wird lädt der Fotostrom die Diodenkapazitäten auf. Nach einer Millisekunde wird die erreichte Spannung gemessen. Bis ca. 1 V ist das Ergebnis proportional zur Helligkeit. Irgendwo über 1,5 V tritt die LED-Diodenkennlinie in Aktion und begrenzt den weiteren Anstieg. Die ganze Messung wird übrigens mit dem Timer 2 synchronisiert, der für die Multiplex-Ansteuerung der LEDs zuständig ist. Damit wird verhindert, dass zufällig gerade in dem Moment gemessen werden kann, wo gerade die Ports umgeschaltet werden, denn dabei könnten Störsignale entstehen.

Sub Lichtmessung

Bei den Versuchen hat sich gezeigt, dass die LEDs weißes Licht messen können. Mit einem roten Laser dagegen geht absolut nichts! Die einzelnen Potonen müssen mindestens eine Energie aufweisen, die dem Bandabstand des Halbleitermaterials entspricht. Da das von den hellroten LEDs emittierte Licht eine kürzere Wellenlänge besitzt als der Laser mit seinem dunkelroten Licht, reicht es gerade nicht. Es muss schon mindestens hellrot oder gelb sein. Auch ein grüner Laser geht, und natürlich weißes Licht.

Der Photoeffekt (auch Hallwachs-Effekt) wurde zuerst an geladenen Metallplatten entdeckt. Bestrahlt man eine negativ geladene Zinkplatte mit UV-Licht, dann entlädt sie sich. Licht größerer Wellenlänge bringt diesen Effekt nicht. Mit der Entwicklung der Quantentheorie wurde klar: Die Energie eines Lichtquants E = h*f (h = Plancksches Wirkungsquantum, f = Frequenz der Lichtwellen) muss über der Bindungsenergie der Elektronen liegen. Das Licht des grünen Lasers hat eine Wellenlänge von ca. 500 nm und damit eine Frequenz von 600 * 10^12 Hz. Daraus ergibt sich eine Energie von ca. 4 * 10^-19 J = 2,5 eV. Ganz grob geschätzt kann eine LED dann als Fotodiode für dieses Licht arbeiten, wenn ihre Durchlassspannung unterhalb 2,5 V liegt. Das ist bei den verwendeten roten LEDs auf der Ping-Pong-Platine der Fall.

23.3.10: HF-Schwingungen im Röhernverstärker

Ein Leserfrage: Ich bin gerade dabei einen Röhrenverstärker für meine Gitarre zu bauen.Ich habe bei dem Verstärker Probleme mit Eigenschwingungen. Wenn man das Lautstärkepotentiometer mehr als etwa 10° aufdreht, fängt der Verstärker an zu schwingen. Die Frequenz der Schwingung beträgt ca. 183 kHz. Es ist ein fast tadelloser Sinus, der am Ausgang zu messen ist. Die Amplitude ist so hoch wie es die maximale Aussteuerung erlaubt. Wenn man ein Signal am Eingang einspeist, geht das völlig in der Eigenschwingung unter. Das Signal welches zu hören ist, ist völlig verzerrt und von hochfrequenten Störungen überlagert.

Lösungsvorschlag: Die 183 kHz lassen vermuten, dass es eine kapazitive Rückkopplung vom Ausgang auf den Eingang ist. Sie können es testen, wenn Sie den Eingang zur Probe mal mit einem Widerstand, z.B. 1 k überbrücken. Beheben kann man das Problem vielleicht mit mehr Anstand zwischen den Leitungen oder mit abgeschirmten Leitungen vor allem am Eingang.

Erfolg: Es war tatsächlich eine kapazitive Rückkopplung. Ich hatte die Anodenspannungensleitungen vom AÜ, die an die Endröhren führen, zu dicht an der Eingangsklinkenbuchse vorbei verlegt. Nach einer Änderung im Layout funktioniert der Verstärker jetzt tadellos. Ein Zeichen für die Rückkopplung ist auch die Abhängigkeit vom Lautstärkeregler, wie mir jetzt klar wird. Nur setzt die Rückkopplung nicht ganz so sanft ein, wie bei einem Audion. ;-)

31.3.10: LCD-Beleuchtung, von Michael Uhlmann

Da mein Display offenbar durch unsanfte Behandlung gesprungen ist und damit unbrauchbar wurde, habe ich mal nachgeschaut, wie die Beleuchtung funktioniert. Es sind 2 Reihen mit je 11 parallel geschalteten LED-Chips in Reihe geschaltet und mit einer durchsichtigen Masse vergossen. Darüber die Streuscheibe. Kann man vielleicht noch als Nachtlicht verwenden.