LED Automatik ?

[Holger Adelmann]

Liebe Kollegen,

hat jemand schon eine Automatik fuer LED Beleuchtungen am Mikroskop realisiert?
Ich stelle mir das so vor: Bei einer bestimmten Vergroesserung wird die aktuelle Helligkeit (z.B. ueber einen Fototransistor im Trinotubus gemessen) vom Benutzer durch einen Tastendruck gespeichert, danach regelt die Automatik beim Objektiv- / Vergroesserungswechsel die resultierende Helligkeit im Beobachtungsstrahlengang (per Strom oder Pulsweitenmodulation) auf den gleichen Wert, so dass die wahrgenommene Helligkeit fuer den Beobachter gleich bleibt.

Irgendwelche Ideen / Schaltungen ?

Herzliche Gruesse
Holger

[Werner Jülich]

Wie wäre es mit der Sparlösung?
Kodierter Objektivrevolver und Einpflegen der Objektivdaten in eine kleine Tabelle, die dann die Helligkeit anpaßt. Nicht so ambitioniert wie Ihr Ansatz, dafür ohne zusätzliche Optik im Strahlengang.
Wir haben diese Variante bereits realisiert.

Werner Jülich

[Holger Adelmann]

Danke fuer die rasche Antwort, Herr Juelich,

ich hatte uebrigens nicht vor mit einem Strahlenteiler etc zu arbeiten, ein empfindlicher Fototransistor koennte bereits mit Streulicht funktionieren - das waere dann optisch absolut unkritisch.

Ihr
Holger Adelmann

[peter-h]

Hallo Holger,

eine Frage zum besseren Verständnis. Wo willst Du das Licht / Streulicht abfangen? In den abbildenden Strahlengang soll der Sensor bestimmt nicht hineinragen. Also doch eine Ausspiegelung über XXX ? Und dann die Frage nach welcher Methode soll beurteilt werden? Integrale Helligkeit, oder Spotmessung, oder ?

Die Elektronik wäre für mich der einfachste Punkt an der Angelegenheit, aber die Mechanik ist sicher nicht trivial.

Grüße
Peter

[Holger Adelmann]

Hallo Peter, ich koennte mir vorstellen, dass z.B. in dem Leitz Trinotubus des Orthoplan durch das Prismensystem etwas Streulicht ist, ich kann mir nicht denken dass es dort voellig dunkel ist.
Ein empfindlicher Fototransistor koennte das auffangen, es waere eine Art Gesamthelligkeit, also eine "Integralmessung".
HG
Holger

[peter-h]

Hallo Holger,

ok, verstanden. Aber etwas sicherer wäre dann ein sehr dünnes Plättchen z.B. Deckglas. Damit ist der Strahlengang kaum "beschädigt" und die Ausspiegelung mit ca. 8% (je Glas-Luft-Übergang 4%) schon brauchbar. Aber nun geht es erst richtig los. Eine empfindliche Fotodiode mit eingebautem IR-Sperrfilter ist jedenfalls die bessere Lösung. Sonst mißt man hauptsächlich den IR-Anteil der Halogenleuchte. Bei LED keine Frage. Die zu verstärkenden Ströme liegen bei einigen nA bis pA, wenns sehr dunkel wird. Heute kein Thema für gute ICs.
Fototransistoren sind etwas heikel, da man sich dann erst mit der Kennline ausführlich beschäftigen muß. Fotodioden haben über mehrere Zehnerpotenzen eine lineare Funktion von Strahlungsintensität und Strom.
Dann kommt die Regelstrecke und die Anpassung der Regelgeschwindigkeit und Genauigkeit. Alles machbar 

Aber ich sehe noch nicht so recht den Nutzen im Vergleich zum Aufwand. Keine 5cm vom Feintrieb steht mein Kästchen mit Poti, Anzeige für den Strom und diverser Zusätze.


Bringt eine Automatik wirklich einen Nutzen 

Viele Grüße
Peter

[wilfried48]

Hallo Holger,

also obwohl ich ja eigentlich sofort für jede Bastelei zu haben bin, verstehe ich  auch nicht so ganz den Nutzen einer solchen Automatisierung im Hobbybereich, ausser vielleicht eine automatische Augenschonung.

Man hat doch eh eine Kamera am Trinotubus, die gegenüber einer einfachen Fotozelle eine viel intelligentere Lichtmessung erlaubt.

Und das Poti an der LED wird man auch noch von Hand auf eine einheitliche Belichtungszeit nachstellen können.

viele Grüsse

Wilfried

[TPL]

Lieber Peter und Wilfried,
genau diese skeptische Frage nach dem Sinn (im Hobbybereich) ging mir auch durch den Kopf. Aber selbst da gibt es Situationen, in denen ein automatisierter Wechsel der Leuchstärke wünschenswert wäre, um die volle Konzentration auf das Präparat richten zu können. Ein Beispiel aus meinem Umfeld: der Wechsel von einfach polarisiertem Licht zu gekreuzten Polarisatoren und zurück. Dabei hat man die eine Hand am Feinfokusknopf und die andere am Analysatorschieber. Für die Lichtregelung bräuchte man also eine dritte Hand .
Ähnliches gilt beim Wechsel von Fluoreszenz- zu "normaler" Durchlicht- oder Auflichtbeleuchtung. Eine kurze Unachtsamkeit hat mich da schon mal minutenlang nichts mehr sehen lassen.

Natürlich kann man sich mit vielen Methoden behelfen, aber Holgers Plan wäre beim langen Durchmustern vieler Präparaten eine nützliche und beim hobbymäßigen "Spiel" mit extrem unterschiedlich lichtschluckenden Kontrastmethoden eine elegante Sache. Wichtig wäre eine extrem kurze Reaktionszeit.

Schönen Gruß, Thomas

[Kessl]

Hi

Also wenn die Worte "Hobby" und "Basteln" weiterhin aktuell sind. Es gibt dimmbare Konstantstromquellen (KSQ), z.B. von Osram, die zusätzliche Anschlüsse für 1-10V haben. Ist dieser zusätzliche Stromkreis offen (großer/unendlicher elektrischer Widerstand), leuchten die LEDs mit 100%, ist er geschlossen (Kurzschluss) sind die LEDs dunkel (10% der max Helligkeit vergleiben soweit mir bekannt ist).

Eigentlich, aber ich gebe absolut keine Garantie darauf, könnte es reichen eine Photodiode in den Tubus zu bringen und deren Ausgang an die Basis eines (Bipolar) Transistor anzuschließen der wiederum als "Wechselwiderstand" in oben erwähntem 1-10V Schaltkreis liegt. Eventuell müsste man das Signal der Photodiode noch verstärken, dann könnte die Verstärkungsstufe als Maß für die gewünschte Helligkeit dienen.

Es besteht eine gewisse Chance das eine so einfache Schaltung schon funktionieren könnte. Es besteht aber ebenso die Chance das der ganze Kreis einfach zu träge reagiert und die Helligkeit sinusförmig um den erhofften Wert pendelt. Oder die Photodiode erzeugt überhaupt nicht genug Spannung. Auch besteht bei farbigen Proben ein gewisses Problem, denn die Photodiode funktioniert genau unserem Auge entgegengesetzt. Für die Diode ist blau heller als Rot, wir sind Grün und Rot gegenüber aber empfindlicher und empfinden auch "viel" Blau als dunkel. Ausserdem würde dieser Schaltkreis bei jedem Wechsel des Objektives (oben wird es dunkel, 0V an der Transittorbasis -> Der Widerstand wird groß) die Beleuchtung auf 100% hochfahren. Wie schnell er sie danach wieder drosselt kann ich aber nicht sagen, passende Angaben fehlen im Datenblatt der oben erwähnten KSQ. Außerdem gebe ich absolut keine Garantie das die KSQ durch zu viele und zu schnelle Schaltvorgänge nicht vorzeitig zerstört wird.

Das ganze ist also sicher kein Bauplan, eher etwas nach dem man jemanden fragen kann der sich damit auskennt.

Gruss

[peter-h]

Liebe Automatikfreunde,

viele Wege führen nach Rom 
Ich habe es kurz überschlagen. Ein Kabel mit einer Fotodiode hat eine bestimmte Kapazität. Diese eine Größe mit der Eingangsschaltung ( 1. IC ) zusammen bestimmt die Ansprechgeschwindigkeit. Liegt jedenfalls < 1ms .
Da das System als Regelkreis zu betrachten ist, wird also ein 2. IC als PID Regler fungieren müssen. Danach dann ein Darlington-Transistor als steuerbare Konstantstromquelle. Es sind also 3, maximal 4 Halbleiterbauelemente. Die ganze Schaltung kann man zunächst am PC mit geeigneter Software ( z.B. PSpice ) entwerfen und simulieren.
Auch kein Problem, kostet nur Zeit 
Dann der Leiterplattenentwurf und Fertigung ..... kostet Zeit und Euros 
Bauteile besorgen, löten, in ein Gehäuse packen ...... kostet Zeit und Euros 

Endlich, Elektronik ist fertig  , aber wie baue ich die kleine Fotodiode mit Strahlauskopplung in meinen Tubus 

Wer nun noch weitermacht hat gute Nerven 

Ich will damit nicht abschrecken, aber es ist vorher eine Menge Zeit und Hirnschmalz und dann auch Geld zu investieren um den Griff zum Poti zu sparen.  Werde ich es bauen 

Grüße
Peter

[wilfried48]

Lieber Peter und Wilfried,
genau diese sketische Frage nach dem Sinn (im Hobbybereich) ging mir auch durch den Kopf. Aber selbst da gibt es Situationen, in denen ein automatisierter Wechsel der Leuchstärke wünschenswert wäre, um die volle Konzentration auf das Präparat richten zu können. Ein Beispiel aus meinem Umfeld: der Wechsel von einfach polarisiertem Licht zu gekreuzten Polarisatoren und zurück. Dabei hat man die eine Hand am Feinfokusknopf und die andere am Analysatorschieber. Für die Lichtregelung bräuchte man also eine dritte Hand .
Ähnliches gilt beim Wechsel von Fluoreszenz- zu "normaler" Durchlicht- oder Auflichtbeleuchtung. Eine kurze Unachtsamkeit hat mich da schon mal minutenlang nichts mehr sehen lassen.

gibt es so etwas dann eigentlich im Profibereich da wäre es ja dann genauso wichtig ? Vielleicht könnte man von dieser Profilösung etwas abkupfern ?



Viele Grüsse
Wilfried

[Werner Jülich]

Sie können selbstverständlich Serienmikroskope der großen Vier erwerben, bei denen man die Helligkeit der einzelnen Objektive einträgt und diese wird dann mit dem Objektivwechsel angesteuert. Stichwort CAN-Bus.
Das gibt es natürlich auch bei den großen Stereomikroskopen, z.B. beim Zeiss Discovery.V8-V20. Dort kann man einen codierten Objektivrevolver über die Software auslesen und dann gleichzeitig die Kl2500 LCD regeln. Ist eigentlich eine Standardlösung und wird regelmäßig so verkauft.

Noch ein Satz zum Schutz der Augen.
Die aktuellen Kaltlichtquellen  Zeiss CL 6000/9000 CAN schalten sofort dunkel, wenn der Faserlichtleiter aus der Buchse herausgezogen wird.

Werner Jülich

[Werner]

Eine LED-Helligkeitsregelung mit Speicher wäre technisch machbar, sogar rein analog.
Ich will ja kein Spielverderber sein, ABER:
Versucht mal folgendes: Bei einer superhellen LED den Strom bis kurz vors Erlöschen runterregeln. Die Leds, die ich kenne, sind immer noch zu hell zum Reinschauen. Das heißt, es wäre noch ein motorgetriebener Graukeil oder Polafilter nötig, um weiter abzuregeln.
Das macht die Regelung aber weitaus komplizierter (2 Stellgrößen).
Übrigens ist eine Pulsbreitenregelung nicht verwendbar, wenn man mit Kamera arbeitet. Das gibt Ärger mit der Abtastrate des CCD-Chips.
Wenn es mal eine Led gibt, die bis unter 1% der Helligkeit regelbar ist, wird die Sache wieder interessant.
Ich würde mit den heutigen Teilen keine solche Regelung bauen wollen, jedenfalls nicht freiwillig.
Viele Grüße   -   Werner

[peter-h]

Hallo Werner,

das klingt, als ob eine LED auch ohne Strom leuchtet 
Es ist eine Sache der Regelung. Die käuflichen Teile können nur einen begrenzten Bereich. Baut man aber die Schaltung entsprechend auf, so geht es auch mit reiner Elektronik von 0 bis 100%. Jedenfalls sehe ich kein Problem.

Grüße
Peter

[TPL]

Hallo Peter und Werner,
es gibt durchaus auch käufliche LED-Steuerungen, die von nahe 0 bis 100% geregelt werden können: Stephan Hiller bietet sie in verschiedenen Versionen und ich bin speziell mit dieser Eigenschaft ausgesprochen zufrieden.
Schönen Gruß, Thomas