Photodiode im logarithmischen Betrieb

[Tobias (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe als Aufgabe bekommen, eine Photodiode (BPW34) im 
logarithmischen Betrieb zu betreiben. Also die Ausgangsspannung soll 
logarithmisch von der eintreffenden Beleuchtungsstärke abhängen. Die 
Beleuchtungsstärke soll von 100 - 100.000 Lux gemessen werden können, 
maximal messbare Frequenz des Lichtes ca. 20kHz.

Ich habe einen nicht invertierenden Verstärker aufgebaut aber mir fehlt 
noch der Eingang am Verstärker also der Teil mit der Photodiode.

Ich habe mich mittlerweile schon seit 2 Tagen durch Datenblätter, 
Skripte und Foren gequält aber irgendwie scheint solch eine Schaltung 
nur selten benutzt zu werden... Hier im Forum habe ich unter 
"Lichtsensor / Helligkeitssensor" zwar etwas gefunden aber ganz klar 
geworden ist es mir noch nicht. Könnte mir jemand einen Tipp geben?

Angehängt habe ich die jetzige Schaltung, wo aber der entscheidende Teil 
sicher noch nicht richtig ist.

[Purzel H. (hacky)]

Ja. In der Tat. schau dir mal den AD8304 an.

[ArnoR (Gast)]

Du hast zwei Möglichkeiten:

1. Du betreibst die PD in Sperrichtung  an einem logaritmierenden 
Stromverstärker wie beim empfohlenen AD8304.

oder

2. Du betreibst die PD als Element so wie in deiner Schaltung und misst 
einfach nur die Spannung ohne weitere Logaritmierung. Die Spannung der 
PD ist nämlich schon proportionl zum Logaritmus der Bestrahlungsstärke. 
Du musst dann nur noch den Offset abziehen.

[Falk B. (falk)]

@  ArnoR (Gast)

>PD ist nämlich schon proportionl zum Logaritmus der Bestrahlungsstärke.

Ja.

>Du musst dann nur noch den Offset abziehen.

Und alle möglichen Drifteffekte kompensieren . . .

[Leonardo (Gast)]

Hi,
einfacher zu handhaben sind sind SFH5711 und BH1600, die passen auch 
besser zu deiner schon vorhandenen Schaltung.
Grüße Leo

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

ArnoR schrieb:
> 2. Du betreibst die PD als Element so wie in deiner Schaltung und misst
> einfach nur die Spannung ohne weitere Logaritmierung.

Zu beachten ist bei dieser Beschaltung, dass die Fotodiodenkapazität bei
geringer Beleuchtungs- bzw. Bestrahlungsstärke sehr stark in Erscheinung
tritt, so dass die 20kHz evtl. Schwierigkeiten bereiten.

[MaWin (Gast)]

> Also die Ausgangsspannung soll
> logarithmisch von der eintreffenden Beleuchtungsstärke abhängen

Wird sie nicht.

Sie hängt vor allem von der Umgebungstemperatur ab.

Eine Photodiode im Spannungsbetrib ist nichts anderes als eine linear 
mit der Beleuchtungsintensität steigende Stromquelle die durch eine in 
Leitrichtung parallel geschaltetet Diode abgewürgt wird.

Zwar verhält sich die Spannung logarithmisch zum Strom, aber vor allem 
linear von der Temperatur.

Und weil eine kleine Temperaturänderung zu einer grossen geglaubten 
Helligkeitsänderung führt, machen das andere Leute nicht so :-)

[Tobias (Gast)]

Danke euch allen für die Hinweise.

Ich habe nun die Schaltung aufgebaut und sie funktioniert. Ich werde 
mich dann nur noch um die Temp Komp. kümmern müssen.

[Wolfgang (Gast)]

MaWin schrieb:
> Und weil eine kleine Temperaturänderung zu einer grossen geglaubten
> Helligkeitsänderung führt, machen das andere Leute nicht so :-)

Tobias schrieb:
> Ich habe nun die Schaltung aufgebaut und sie funktioniert. Ich werde
> mich dann nur noch um die Temp Komp. kümmern müssen.

Und warum machst du es nicht wie die anderen Leute, die schon lange über 
das Problem nachgedcht haben und deshalb die die PD im Kurzschlußbetrieb 
betreiben und das Signal separat logarithmieren.

[Eddy C. (chrisi)]

Najo, ist doch logisch, dass man den eingebauten Logarithmierer versucht 
mitzubenutzen, wenn man ihn schon geschenkt bekommt.

Es ist wahrscheinlich kein Zufall, dass die Aufgabe nicht bei 1 Lux 
sondern bei angenehmen 100Lux beginnt. Der Aufgabensteller hat 
sicherlich eine klare Lösung im Hinterkopf. Wer da mit AD-Wandler und 
DSP anrückt, ist durchgefallen ;-)

Ich täte eine zweite BPW34 als Referenzdiode abdunkeln, in die Nähe der 
Messdiode setzen (Temperaturkopplung) und mit einem Strom beschicken, 
welcher dem Output bei 100Lux entspricht. Dann einen Differenzverstärker 
und ein Poti für den Offsetabgleich.