Lastwiderstand berechnen/messen

  • Guten Abend,

    ich möchte mir einen belasteten Spannungsteiler bauen, dafür brauche ich ja den Lastwiderstand des Bauteils. Dazu habe ich drei Fragen. Ich habe folgende Infos über das Bauteil Spannung 5V und Leistung 5mW.

    1. Das bedeutet für mich, das bei 5V ein Strom von 0,001A fließt. Ist das soweit richtig ?


    Ich habe schon 3,3V probiert, dabei leuchtet der Laser nicht mehr so hell.

    2. Bleibt die Stromaufnahme von 0,001A auch bei 3,3V gleich ? Sodass der Laser eine Leistung von nur noch 3mW hat ?


    3. Um bei den 5V; 0,001A und 5mW zu bleiben, U/I=R bedeutet das der Laser hat einen Widerstand von 5000 Ohm ?


    Gruß Kai

    • Best Answer

    Ein Laser ist ein Halbleiterbauteil und hat keinen Widerstand im herkömmlichen Sinne. Der Widerstand ergibt sich hier als rechnerische Größe, ist aber nicht physikalisch als statischer/konstanter Widerstand da. Vielmehr lässt die Laserdiode bei geringer Spannung keinen Strom durch, bei der Nennspannung den gewünschten Strom und schon bei geringfügig höherer Spannung wird der Strom so groß, dass die Diode zerstört wird. Der "Widerstand" der Diode ist extrem abhängig von der Spannung und auch von der Temperatur.


    Laserdioden brauchen einen definierten Strom, deshalb muss ein Konstantstromregler davor gebaut werden bzw. ist in dem Lasermodul verbaut. Der Regler reguliert die Spannung ständig so, dass der Strom immer konstant ist. Bei den kleinen üblichen Lasern liegt die Spannung irgendwo um 2 Volt, dazu kommt ein Spannungsabfall im Regler - am Ende braucht man wahrscheinlich so 3,5 bis 4 Volt, um den Nennstrom von 1 mA zu erreichen. Unterhalb dieser gewissen Spannung kann der Regler den gewünschten Strom nicht mehr bereitstellen. Dann ist der Strom geringer und der Laser wird weniger hell bzw. geht aus. Bei 3,3 V dürfte der Effekt nur wenig sichtbar sein.


    Ich nehme an, du hast ein Lasermodul, so ein kleines Zylinderförmiges, dass du einfach an 5V anklemmen kannst.

    Warum du einen belasteten Spannungsteiler benutzen willst, verstehe ich nicht. Wenn du eine bestimmte Spannung brauchst, nimm doch einen Linearregler. Bei 5 mW ist der Verlust ja vernachlässigbar.


    Insgesamt ist es aber nicht angeraten, einen Laser mittels Spannungsabsenkung auf geringere Leistung trimmen zu wollen. Dazu müsste man besser den Linearregler anders auslegen. Bevor du dein Augenlicht riskierst oder das anderer Leute, besorg dir lieber ein Lasermodul, das leistungsmäßig unterhalb der Gefahrenschwelle für das Auge liegt. Ich habe mal so eins gekauft - die sind schwer zu finden. Mach dich mal schlau, unter welcher Leistung das liegen muss. So weit ich auf die Schnelle finde, müsste Laserklasse 2 (< 1 mW) gehen, besser noch Klasse 1 (< 0,025 mW). Mit den 5 mW-Modulen solltest du keinen Unsinn machen.

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  • Bei einem Lasermodul ist die Leistungsangabe meist die abgegebene optische Leistung und nicht die elektrische Leistung. Die aufgenommene elektrische Leistung ist höher und ändert sich mit der Alterung des Lasers, besonders wenn die optische Leistung über eine Monitordiode erfasst und auf Sollwert geregelt wird.

  • reed

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  • Hallo,

    vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Ich habe mir leider schon gedacht, dass meine "Lösung" nicht funktioniert.

    Nein, keine Angst, ich will nicht mein Augenlicht oder das von jemandem anderen riskieren.


    Ich werde mich auf die suche nach Laser die in der Klasse 2 oder 1 sind begeben.


    Gruß Kai

  • Es gibt Module für Laser, bei denen kann man Strom und Spannung einstellen.

    Auf die schnelle habe ich sie nicht gefunden, aber auf den Platinen hier steht:

    WALYE POWER A-8

    Ach ja, hier gibts was dazu mit den A-10 :

    https://www.v1engineering.com/…n-walk-through-Rev2.0.pdf

    Vorsicht, bei so schwachen Lasern reicht das, aber bei Lasern mit höherer Leistung rauchen die Bauteile auf der Platine, also lieber pulsen.

    Quote

    Update: The WALYE POWER drivers are difficult to find as of April, 2016. The driver that’s most commonly found now is the
    GOOD LASER or NEWGAZER TECH driver which resembles the WALYE driver and has similar specs. Any of these drivers will also work but will require the use of a test load to set the current.

  • Wenn Du die Leistung deines Lasers dimmen möchtest, dann nicht über die Spannung, sondern über das Tastverhältnis.

    Du schaltest also den Laser ganz schnell hintereinander ein und aus.

    Wenn du die Raspi dafür nehmen möchtest, dann würde ich der Einfachheit halber einen Levelshifter nehmen. Der macht aus Deinen 3,3V von der Raspi schonmal 5V.

    Wenn Du den jetzt mit z.B. 1000Hz PWM ansteuerst, kannst Du den Laser prima dimmen ohne ihn durch Unterspannung zu beschädigen.

  • Laser schalten sehr schnell und werden deshalb auch genutzt, um die digitale Information für die Übertragung auf Glasfaser zu modulieren. Das An- und Ausschalten mit PWM wechselt zwischen volle Leistung und aus. Eine verringerte Leistung bekommt man so nicht. Das ist so, als würde man sich in einer Badewanne nacheinander bei 2°C und 62°C baden. Das Gefühl einer angenehmen Temperatur von 32°C wird sich dabei kaum einstellen. PWM ist nur sinnvoll, wenn der Verbraucher durch Trägheit eine Mittelung vornehmen kann. Schon bei LEDs ist das kritisch, weil das Auge keine echte Mittelung vornimmt, sondern den Spitzenwert speichert. Bei gemultiplexten LED-Anzeigen hat man das ausgenutzt. Durch höhere kurze Spitzenströme erreichte man subjektiv eine höhere Helligkeit als man bei einer gleich hohen Dauerleistung erreicht hätte.

  • Ich gehe davon aus das der Laser gedimmt werden soll, damit er für den Betrachter nicht so hell ist. Wenn er das mit 1000Hz macht, oder von mir aus auch mit 100Hz, dann kann er prima mit PWM die Leistung regeln. Das Auge ist relativ träge und nimmt ab 30Hz das flackern nicht mehr war. Dein Beispiel mit der Badewanne passt, wenn du abwechselnd 10liter warmes und dann 10liter kaltes Wasser einfüllst.

  • Und die Netzhaut ist hoffentlich auch so träge, dass sie nicht perforiert wird...

    Ich würd mir lieber nicht mit einem 100 Hz gepulsten 5 mW Laser ins Auge schießen.

    Aber macht doch mit euren Augen, was ihr wollt!

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  • Die Leistung von Halbleiterlasern wird oft über eine am Laser fest verbaute Monitordiode gemessen. Mit einer Regelschaltung wird dann der Strom so geregelt, dass die gewünschte Ausgangsleistung eingehalten wird. Nur so bleibt die optische Leistung bei Temperaturänderungen und Alterung des Lasers konstant. Bei einem Betrieb mit PWM hängt es von der Regelschaltung ab, ob diese so schnell ist, dass während der "an"-Zeit wirklich optische 5 mW Pulse abgegeben werden. Ist die Regelschaltung zu träge, regelt sie auf einen Mittelwert von 5 mW nach. Dann haben die Pulse deutlich höhere Leistung. wodurch der Laser und der Betrachter gefährdet sind. Ohne Detailinformation über den inneren Aufbau des Lasers - speziell, wie die Leistung geregelt wird, ist ein gepulster Betrieb zum Dimmen gefährlich.

  • Trotzdem werden die Augenschäden nur mit der gedimmten Leistung verursacht.

    Was soll uns dieser Satz sagen?

    NUR mit der gedimmten Leistung werden Augenschäden verursacht?

    Mit voller Leistung nicht? Na prima!(Ich hätte erwartet, dass es bestenfalls andersrum ist.)

    Und was heißt gedimmt? reduzierte Leistung oder PWM-Lichtblitze?


    Tipp an Reed (der hoffentlich/zum Glück schon lange nicht mehr liest, was hier geschrieben wird): Kauf dir einen Laser, der für den Benutzer sicher und ungefährlich ist.

    Tipp an die andren: Hört auf, hier solchen Unfug zu verbreiten. Sei es technisch, sei es sprachlich. Bei Laserstrahlen hört der Spaß endgültig auf.

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  • Nein. Das macht man nicht. Trotzdem werden die Augenschäden nur mit der gedimmten Leistung verursacht.

    Das liegt z.B. daran, dass auch 5 mW ausreichen, die Netzhaut zu schädigen. Werden die gepulst, empfindet das Auge wegen seiner Trägheit die Helligkeit nicht so. Der Lidschlussreflex zum Schutz bleibt eventuell aus. So können Augenärzte mit kurzen Lichtpulsen die Netzhaut schweißen.

  • Bei Laserstrahlen hört der Spaß endgültig auf.

    Das kann ich nur unterstreichen. Als Leiter einer Gruppe, die mit Lasern kleiner Leistung arbeitete, wurde ich immer sehr "unruhig", wenn meine Mitarbeiter ohne Schutz in Richtung des Laserstrahls blickten. Das häufigste Argument war, dass in unserem Fall der Laserstrahl defokussiert war und so die punktuelle Leistung pro Flächeneinheit gering sei. Als für das Handeln seiner Mitarbeiter verantwortlicher Chef habe ich dieses Argument nicht gelten lassen, da schon eine einfache Linse (notfalls auch ein Wassertropfen) einen defokussierten Laserstrahl wieder bündeln kann.


    Wenn ich sehe, wie sorglos teilweise mit Lasern umgegangen wird, bekomme ich immer eine Gänsehaut.

  • Also: Das man nicht in Laserstrahlen guckt sollte klar sein! Hier geht es nicht um grundsätzliche Diskussionen zum Umgang mit Lasern, sondern wie man die Leistung reguliert.

    Der Laser verursacht seine Schäden durch Verbrennung. Dafür muss Wasser verdampft werden. Dafür braucht man Energie.

    Energie ist Leistung x Zeit.

    Wenn der Laser nur die halbe Zeit eingeschaltet ist, dann hab ich auch nur die halbe Energie.

  • Wenn der Laser nur die halbe Zeit eingeschaltet ist, dann hab ich auch nur die halbe Energie.

    Falsch! Er hat die volle Energie, aber nur für die halbe Zeit. Welche physikalischen Prozess in der Netzhaut ablaufen, wenn es zu Schäden kommt, möchte ich nicht beurteilen. Aber ich würd mich nicht auf die "Kochtopftheorie" beschränken lassen. Und wie Gnatz schon sagte, weiß auch keiner, was die interne Schaltung des Lasermoduls daraus noch macht...


    Hört endlich auf, diese Scheiße hier zu verharmlosen. Ein-5 mW-Laser ist eine gefährliche Sache. Da sollte kein Anfänger mit Halbwissen und Ratschägen von wohlmeinenden Hobbyelektronikern irgendwelche Experimente machen, die dann im wahrsten Sinne des Wortes ins Auge gehen können.

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  • Wer weiß, wie kurz ein Laserimpuls ist, der ein Loch brennt, erkennt, dass die zeitliche Mittelung der Leistung nicht funktioniert. Wenn man einen Laser pulst und dabei bewegt entsteht gerade nicht durch verringerte Verdampfung eine "halbe Vertiefung" sondern eine Perforation (Loch an Loch). Da hat Gnom völlig Recht.