Goniophotometer selber bauen?

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

JackyDean
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Mo, 02.05.22, 09:56

Ja. 20 Sekunden sollte definitiv schnell genug sein.

Habe mal beide Dateien in RELUX geladen. Sieht alles prima aus. Damit kann man nun auch so lustige Sachen machen und simulieren, dass bereist schlappe 192 solcher LEDs für eine adäquate Bürobeleuchtung (min. 300 Lux) eines 6 x 3m großen Büros genügen würden.

Die RELUX-Auswertungen sind zu groß, für den Anhang hier. Daher hier mal ein Link in mein Onedrive. Ist bis Mittwoch gültig:
https://1drv.ms/u/s!AmnHZo9bce7ShJYPtsv ... Q?e=MxsngJ

Schaue mir das auch noch mal in DIALUX an. Erwarte da aber keine Probleme :-)
Borax
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Mo, 02.05.22, 11:30

Sehr schön. Wie weit bist du mit deinem Testaufbau? Der DRV8834 benimmt sich bei mir ein wenig seltsam: Ab einem (am Driverpoti) eingestellten Strom von mehr als 0.5A (Eingangsstrom am Labornetzteil! Der Motorstrom kann wesentlich höher sein) fängt das Ding wild an zu pfeifen und zieht zu viel Strom (mehr als 1A). Unterhalb dieser Schwelle arbeitet der Driver aber hervorragend. Kein Pfeifen (auch kein leises) und keine Überhitzung. Ich betreibe ihn jetzt mit einem 3.3V 1A Hilink Mini Netzteil. Das klappt prima.
JackyDean
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Mi, 04.05.22, 08:59

Ich habe bisher nur mit dem dem BH1750 einem 12V Stepper getestet, den ich noch gefunden hatte. Die Werte hat er mir im seriellen Monitor ausgegeben. Weiter bin ich noch nicht gekommen :-/ DRV8834 hatte ich bestellt, aber noch nicht getestet. Komme da nicht wirklich gut voran, da ich das aktuell alles nur ab und an am Küchentisch machen kann.

Dafür ist mein Metallbauer schon ziemlich weit und hat das mechanische weitgehend fertig, sagt er :-)
Borax
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Mi, 04.05.22, 14:19

Ok. Dann sag Bescheid, wenn es weiter geht. Ich kann dir auch einen 'Schaltplan' (Lochrasterplatine) geben, falls dir das was nützt...
Und inzwischen habe ich noch eine graphische Auswertung integriert:
Goniophotometer6.png
Goniophotometer6.png (34.27 KiB) 2972 mal betrachtet
Goniophotometer7.png
Goniophotometer7.png (52.92 KiB) 2972 mal betrachtet
JackyDean
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Mi, 04.05.22, 17:49

Schaltplan wäre super! Ich bin da echt unsicher beim Zusammenstecken auf dem Steckbrett.
Borax
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Mi, 04.05.22, 20:46

Steckbrett ist halt so ne Sache... (gerade bei höheren Stromstärken) Ich würde da eher den Lötkolben nehmen.
Aber für den Schaltplan ist das erst mal egal...
NodeMCU_BH1750_DRV8834.png
NodeMCU_BH1750_DRV8834.png (280.59 KiB) 2958 mal betrachtet
JackyDean
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Do, 05.05.22, 07:26

Super. Danke Dir! Ich habe auch schon Lochraster-Platinen bestellt. Dachte aber, ich mache es lieber erstmal mit dem Steckbrett, so lange ich unsicher bin.

Und du hast jetzt da auch diesen NEMA 17 mit 2,8V / 1,4 Ohm im Einsatz?

Was würde eigentlich passieren, wenn ich dem Motor zu viel Last abverlange? Also wenn ich da z.B. eine zu schwere Leuchte vermessen will oder das durch Dummheit irgendwie mechanisch blockiert ist?
Borax
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Do, 05.05.22, 08:58

Dachte aber, ich mache es lieber erstmal mit dem Steckbrett, so lange ich unsicher bin.
Ok. Vielleicht kannst Du ja die 'Powerseite' des Motortreibers schon verlöten (Versorgungsspannung, Kondensator und Motor). Bei minimalem Strom sollte es aber auch mit den Steckkontakten vom Steckbrett noch brauchbar funktionieren.
Und du hast jetzt da auch diesen NEMA 17 mit 2,8V / 1,4 Ohm im Einsatz?
Nein. Ich habe immer noch meinen Nanotec_4T5618S2404-A mit 1.25V und 0,35 Ohm. Von der 'Passung' zwischen Motor und Treiber her ist aber dein NEMA 17 mit 2,8V / 1,4 Ohm wesentlich besser (sprich Du kannst größere Lasten bewegen).
Was würde eigentlich passieren, wenn ich dem Motor zu viel Last abverlange? Also wenn ich da z.B. eine zu schwere Leuchte vermessen will oder das durch Dummheit irgendwie mechanisch blockiert ist?
Kein wirkliches Problem. Der Motor 'verliert' Schritte. Kaputt geht da nichts. Wenn Du z.B. eine zu schwere Leuchte vermessen willst und der Motor Schritte verliert, merkst Du es daran, dass nach der Messung der Motor nicht wieder exakt zum Anfangswinkel zurück fährt. Auch eine mechanische Blockade schadet weder dem Motor noch dem Treiber.

Hast Du das NodeMCU Board schon mal mit der Arduino IDE getestet (Blink, serieller Monitor...)?
JackyDean
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Mo, 09.05.22, 10:01

Jetzt wollte ich am Wochenende den NodeMCU testen, aber ich finde den Karton nicht mehr :-/ Hatte das schon vor 2 Wochen oder so bestellt, aber ist wohl verschütt gegangen. Kann auch sein, dass es in unserem Umzug (richten gerade die neue Wohnung ein) irgendwo mit weggekommen ist. Sehr dumm. Ich suche heute noch mal und sonst muss ich neu bestellen. Dann geht es weiter ... :-)

Mit dem Arduino UNO kann ich es mit deiner Software nicht aufbauen, korrekt? Da du den NodeMCU direkt über WLAN steuerst, richtig, was der Arduino so ja nicht ohne Erweiterung kann.
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Mo, 09.05.22, 12:54

Korrekt. Und der Arduino hat weder genug Arbeitsspeicher (nur 2 KB) noch genug Flash Speicher. Ich habe für die Messwerte allein 8 KB Arbeitsspeicher vorgesehen (dein 400 Step/U Motor mit 1/16 Step und 220° Messbereich ergibt knapp 4000 Messwerte mit 2 Byte). Die LDT Dateien werden ja auf dem Filesystem des ESP abgelegt. Da sind rund 2MB 'Platz'. Ein Arduino hat gerade mal 32 KB...
Falls du den ESP neu bestellen willst/musst, dann kannst du ja gleich ein Wemos Mini Board nehmen, dann passt auch das oben verlinkte Gehäuse... (siehe hier: viewtopic.php?p=238732#p238732 )
Ich habe mich inzwischen mal mit der Lumen Berechnung aus den gemessenen Lux Werten beschäftigt. Für rotationssymmetrische Leuchtkörper klappt das recht gut.
Ich habe es mal mit den beiden Messungen der alten P4 LED (mit/ohne Linse) versucht und es kommt tatsächlich mehr oder weniger das gleiche raus (66lm) trotz sehr unterschiedlicher Lichtverteilung. Ist mit Sicherheit nicht hochpräzise aber als Abschätzung (+/- 10%) durchaus brauchbar.
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Mo, 09.05.22, 13:52

Das WEMOS Mini Board hier?
https://www.az-delivery.de/products/d1-mini

+/-10% wäre schon richtig gut! Selbst eine teure U-Kugel mit Instrument Systems Spektrometer zeigte bei mir in Vergleichsmessungen diverse Abweichungen im 1-stelligen Prozentbereich. Die Linse lässt auch nicht alles Licht durch. Wenn da z.B. 5-10% weniger Lumen rauskommen als ohne Linse, wäre das wohl sogar ziemlich korrekt.
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Mo, 09.05.22, 14:57

Es war allerdings mit Linse 2 Lumen mehr (68 statt 66). Aber das kann auch an der Ausrichtung liegen (oder Streulicht oder...). Sehr 'professionell' ist mein Aufbau ja nicht. Und es ist ja auch keine 'echte' Linse, sondern ein Reflektor. Bei LEDs heißen die aber auch meist 'Linse' (warum auch immer). Genau gesagt diese hier: https://www.leds.de/ledil-rose-21-6x21- ... 60406.html
Und ja, genau dieses WEMOS Mini Board. Das verwende ich momentan auch. Der Schaltplan ist zwar dann minimal anders, aber das kann ich dir gerne noch mal zeichnen.
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Mi, 11.05.22, 10:23

Habe mir das WEMOS Board jetzt bestellt und probiere es dann direkt damit.

Der Aufbau mit der Linse / Reflektor müsste im Normalfall locker 10% weniger Lichtstrom erzeugen. Man hat ja da, wenn ich das richtig sehe, einmal den Verlust über den Reflektor und dann noch einmal über dieses PMMA-Cover.

Denkbar natürlich, dass bei der Messung ohne Linse der Kern nicht genau auf dem Sensor lag, aber deutlich wahrscheinlicher wäre es eigentlich, dass bei der Messung mit der engen Linsen-Charakteristik der Kern nicht ganz exakt liegt. Ohne Linse streut es ja sehr breit. Da kann man kaum sehr weit daneben liegen.

Wir haben ein GL-Optics mit kleiner U-Kugel hier. Man könnte damit mal einige LEDs vermessen und diese Lumenwerte dann mit denen des Goniometers vergleichen.
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Mi, 11.05.22, 11:58

Habe mir das WEMOS Board jetzt bestellt und probiere es dann direkt damit.
Sehr gut. Dann verwenden wir exakt das gleiche Board. Schaltplan dafür bekommst du in Kürze (ist aber sehr ähnlich wie beim NodeMCU).
Wegen der Lumen Messung:
Wie gesagt es ist eine alte P4 wo auch dem Silikon-Dom der LED nicht mehr sauber ist (hat Kratzer). Das kann auch schon was ausmachen. Ich probiere das demnächst noch mal mit einer 'jungfräulichen' LED wo ich dann auch halbwegs dem im Datenblatt angegebenen Lumen Wert trauen kann.
Wir haben ein GL-Optics mit kleiner U-Kugel hier. Man könnte damit mal einige LEDs vermessen und diese Lumenwerte dann mit denen des Goniometers vergleichen.
Das wäre natürlich sehr interessant. Ich weiß auch nicht wie präzise der BH1750 eigentlich ist (bzw. wie groß dessen Serienstreuung)... Das Datenblatt vermerkt dazu nur:
Small measurement variation (+/- 20%)
Und ein einfaches reproduzierbares 'Lichtnormal' gibt es halt nicht. Kerze ist auch nicht soo toll glaube ich... Außerdem so schwach, dass die Bit-Fehler des BH1750 schon zu groß sind um damit eine Art Kalibrierung zu machen.
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Mi, 11.05.22, 20:32

Schaltplan mit Wemos mini (keine Schönheit, aber IMHO zweckmäßig):
WEMOS_BH1750_DRV8834.png
WEMOS_BH1750_DRV8834.png (284.23 KiB) 2750 mal betrachtet
Die 'Kreuzung' bei der Verbindung zu den M0 / M1 Eingängen ist zugegebenermaßen 'doof', aber der M0 Eingang braucht auch einen 'Floating' Zustand (für 1/4 Step), was der Pin D8 / GPIO15 / CS aber nicht unterstützt.
JackyDean
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Do, 12.05.22, 12:12

Ich würde mit bei Eckstein noch einen DRV8834 bestellen (ist ja auch mit verschütt gegangen und bei AZ gab es keinen).
Dabei wollte ich gleich ein passendes Netzteil bzw. DC/DC Wandler mit bestellen.

Es müsste ja eigentlich ein einzelnes 5V Netzteil für Motor und den WEMOS genügen. Würde ja beides mit 5V funktionieren. Oder ist das ungünstig und Motor und WEMOS sollten definitiv eine eigene Spannungsversorgung bekommen?

Könnte ich z.B. eine normales 12V Netzteil mit ausreichend Ampere nehmen und dann 2 solche Teile?

https://eckstein-shop.de/LM2596SDC-DCei ... upplyModul

Eines für den WEMOS, eines für den Motor?
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Do, 12.05.22, 16:06

oder ist das ungünstig und Motor und WEMOS sollten definitiv eine eigene Spannungsversorgung bekommen?
Ja. Die Störungen vom Motor/Treiber auf die Versorgungsspannung sind heftig. Das würde ich unbedingt trennen. 12V Netzteil und 2 Step-Down-Wandler müsste aber gehen. Hätte sogar einen Vorteil: Wenn der Step-Down Wandler für den Motortreiber sehr nah am Motortreiber montiert wird (mit halbwegs dicken Verbindungsleitungen also mind. 0.75mm² und höchstens 3cm lang), dann brauchst Du am Motortreiber keinen zusätzlichen Kondensator.
JackyDean
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Di, 17.05.22, 07:03

Der WEMOS D1 ist angekommen und blinkt schon mal :-) Jetzt muss noch der Rest kommen.
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Di, 17.05.22, 07:45

Ok. Sehr gut! Was du auch schon mal installieren und testen könntest ist das Dateisystem. Und natürlich WLAN Funktion und BH1750.
Anleitung für das Dateisystem Upload Tool: https://arduino-esp8266.readthedocs.io/ ... ile-system
Und du brauchst das unten angegebene Tool für das neue Dateisystem: ESP8266LittleFS: https://github.com/earlephilhower/ardui ... n/releases
Wenn das Upload Tool für das Dateisystem installiert ist, kannst du prinzipiell meinen code schon testen. Auch wenn sich ohne Motor und Motortreiber natürlich noch nichts 'dreht'. Nur der BH1750 muss angeschlossen sein.
Borax
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Di, 17.05.22, 22:48

Ich habe noch ein paar Änderungen vorgenommen. Bei Symmetrie = 13 erfolgt jetzt noch eine 'NullWinkelKorrektur' damit das Maximum auch wirklich bei 0° liegt. Hierzu wird aber nicht das Maximum selbst verwendet (das ist bei breiten Strahlern oft über etliche Grad rund um 0° 'gleich' und hat nur Bit-Rauschen), sondern die Werte bei 80, 70, 60 und 50% des Maximums. Das klappt recht gut. Jetzt habe ich bei der Lumen-Abschätzung auch wie erwartet mit Linse etwa 10% weniger Lumen als ohne Linse. Und die Lumen Abschätzung passt auch halbwegs zu dem Wert aus dem Datenblatt. Test-LED ist/war eine NS9L-153MT-H3 Binning D200 mit 'offiziell' 210 Lumen bei 350mA (ist zwar auch schon rund 10 Jahre alt aber unbenutzt). Ich betreibe sie mit 340mA (liegt am Treiber) und erhalte 180lm als 'Abschätzung'.
Ohne Linse:
Messung_ohne_Linse.png
Messung_ohne_Linse.png (54.72 KiB) 2456 mal betrachtet
Mit Linse:
Messung_mit_Linse.png
Messung_mit_Linse.png (51.87 KiB) 2456 mal betrachtet
Aktueller code:
File-Webserver.tar.gz
(28.41 KiB) 86-mal heruntergeladen
Ganzen Ordner in das Arduino Sketch Verzeichnis entpacken (als neuen Ordner) und die Datei 'File-Webserver.ino' in der Arduino IDE laden. Wichtig ist die Eingabe der eigenen WLAN SSID und das dazu gehörige Passwort im Tab 'Connect' (respektive in der Connect.ino Datei):
Connect_ino.png
Connect_ino.png (44.68 KiB) 2456 mal betrachtet
Compiler Optionen (Werkzeuge in der Arduino IDE - wichtig ist vor allem die markierte Zeile):
ESP_Options.png
ESP_Options.png (65.45 KiB) 2456 mal betrachtet
Compilieren, Hochladen und dann noch das Dateisystem mit dem Befehl 'ESP8266 LittleFS Data Upload' (auch aus den Menü Werkzeuge) hochladen. Wenn der Menüpunkt 'ESP8266 LittleFS Data Upload' nicht da ist, wie oben beschrieben installieren.
JackyDean
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Mi, 18.05.22, 13:14

Die Lumenwerte klingen gut. Mit unserer U-Kugel hier könnten wir, wie gesagt, mal ein paar LEDs vermessen und das dann mit dem Goniometer-Ergebnissen vergleichen. Damit könnte man dann ggf. auch den BH1750 etwas kalibrieren.

Ist die NullWinkelKorrektur dann aber optional?

Es gibt ja auch Leuchten, die etwas atypische Verteilungen haben, da wöllte man die Korrektur dann ggf. auch mal weglassen.
Borax
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Mi, 18.05.22, 17:06

Die NullWinkelKorrektur wird nur bei Symmetrie = 13 gemacht. Bei Symmetrie = 11 sollte nur von Startwinkel = 0° bis XX Grad gemessen werden (derartige 'Konsistenzprüfungen' habe ich aber noch nicht im code), und dann kann sowieso keine NullWinkelKorrektur erfolgen. Und bei Symmetrie = 30 wird ja genau von einer asymmetrischen Verteilung ausgegangen. Da wird natürlich auch nichts korrigiert. Die Symmetrie muss halt in den Parametern korrekt ausgewählt werden. Bisher habe ich nur die 3 Fälle vorgesehen. Können wir aber (falls nötig) jederzeit erweitern (z.B. 24 = linienartige Leuchte mit Symmetrie zur Ebene C0-C180 und zur Ebene C90-C270 was vmtl für einen LED Streifen das passende wäre)
JackyDean
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Fr, 20.05.22, 06:03

Habe jetzt alle Schritte oben durchgeführt. Inkl. des LittleFS, FlashSize, WLAN Daten. Kamen auch keine Fehlermeldungen. Habe alle 9 Files hochgeladen und auch das 'ESP8266 LittleFS Data Upload' gemacht.

Aber - ganz blöde Frage - Wo und wie führe ich jetzt eine Messung durch?
Borax
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Fr, 20.05.22, 07:30

Habe alle 9 Files hochgeladen
??? Eigentlich ist das ja nur ein (kompiliertes) File. Wird zwar physisch in verschiedenen Dateien verwaltet (die in den einzelnen Tabs bearbeitet werden können). Aber das Ergebnis ist ein kompiliertes Programm...
Wo und wie führe ich jetzt eine Messung durch?
Wenn Du den seriellen Monitor in der Arduino IDE laufen lässt und einen Reset am Wemos machst, sollte er dir die aktuell von deinem Router zugewiesene IP Adresse anzeigen. Sollte etwa so aussehen:
SerMonitor1.png
SerMonitor1.png (9.85 KiB) 2221 mal betrachtet
Die gibst Du in einem Browser ein und dann sollte das Startmenü kommen:
Goniophotometer8.png
Goniophotometer8.png (35.87 KiB) 2220 mal betrachtet
Oder du gehst über die Oberfläche deiner Fritzbox (falls du eine Fritzbox als Router verwendest) und suchst nach 'Goniophotometer' in den WLAN Verbindungen:
FritzBoxWlan.png
FritzBoxWlan.png (57.52 KiB) 2211 mal betrachtet
Von dort einfach mit einem Klick auf Goniophotometer öffnen. Du kannst da auch einstellen, dass dieses Gerät (das Wemos) immer die gleiche IP Adresse bekommt. Dann kannst Du das im Browser als Lesezeichen speichern und einfach aufrufen.
JackyDean
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Fr, 20.05.22, 12:14

Da kommen leider nur solche Zeichketten im seriellen Monitor: ⸮⸮⸮⸮⸮⸮L⸮⸮⸮;⸮⸮⸮⸮

Wenn ich die Board-Informationen aufrufe kommt:

BN: Unbekanntes Board
VID: 1A86
PID: 7523
SN: Laden Sie irgendeinen Sketch hoch, um sie abzurufen

Beim Hochladen kommt aber keinerlei Fehlermeldung. Es müsste doch also ein Sketch da sein.

Kenne mich leider wirklich nicht so aus mit den Sachen :-/
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