Hey Leute, ich möchte ein Luxmeter bauen der ca. 1-200 000Lux erfassen kann(mittels einem Logarithmierer). Hier im Forum wird dazu die BPW21 Fotodiode empfohlen. Wenn ich jedoch ins Datenblatt schaue(siehe Anhang), ist raus zu lesen dass diese nur bis 2500lx ausgelegt ist. Quelle Datenblatt von Siemens: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A501/BPW21_SIE.pdf
Angehängte Dateien:
-
Strom_Lux.PNG
43 KB
Kostik M. schrieb: > dass diese nur bis 2500lx ausgelegt ist. Dann schalte doch ein passendes (bewegliches) Graufilter davor.
Die BPW21 wird in ernstgemeinten Photobelichtungsmesser wie dem Gossen Profi-Six verwendet, dort ohne Graufilter o.ä. Der Profi-Six ist für einen Messbereich von 0.17 lx bis 350000 lx spezifiziert. Das Datenblatt, bzw. das von Dir dort gefundene Diagramm, beschreibt also nicht das, was mit dieser Photodiode bei ernsthafter Anwendung möglich ist.
Kostik M. schrieb: > ich möchte ein Luxmeter bauen der ca. 1-200 000Lux erfassen kann(mittels > einem Logarithmierer). Hab gemacht, ist nicht trivial ;-) > Hier im Forum wird dazu die BPW21 Fotodiode empfohlen. Wenn ich jedoch > ins Datenblatt schaue(siehe Anhang), ist raus zu lesen dass diese nur > bis 2500lx ausgelegt ist. Die kann auch deutlich mehr... Ansonsten: ND-Filter vorschalten. Gruß, Marek
Danke für die schnellen Antworten. Mein Ziel ist es die Daten über ein Arduino per Bluetooth an mein Handy zu übertragen und diese über eine App(die ich selber programmieren werde) auszuwerten. Deshalb möchte ich die Graufilter meiden. Ich habe sogar ein Bauteil(TSL230) gefunden, welches mir die Werte digital ausgibt, so dass ich die direkt an das Arduino geben kann. Jedoch möchte ich diesen einfachen Weg nicht benutzen...und jetzt kommts... ich was lernen möchte, deshalb der Weg mit dem Logarithmierer. Ihr schreibt dass diese Diode mehr kann. Ist diese dann in diesem Bereich noch linear? Schon einer von euch dies selbst getestet? Ich bin jetzt nicht auf die BPW21 angewiesen, wenn Ihr eine bessere alternative habt, lasst es mich bitte wissen. Marek Lewandowski schrieb: >> ich möchte ein Luxmeter bauen der ca. 1-200 000Lux erfassen kann(mittels >> einem Logarithmierer). > > Hab gemacht, ist nicht trivial ;-) Welche Fotodiode hast du dafür gewählt? Gruß Kostik
:
Bearbeitet durch User
Wenn digital (µC, I2C) für dich eine Alternative ist, dann schau dir den BH1750 an. http://www.rohm.com/products/databook/sensor/pdf/bh1750fvi-e.pdf
Kostik M. schrieb: >>> ich möchte ein Luxmeter bauen der ca. 1-200 000Lux erfassen kann(mittels >>> einem Logarithmierer). >> >> Hab gemacht, ist nicht trivial ;-) > > Welche Fotodiode hast du dafür gewählt? die "Deine" BPW21... hab' mir einen Belichtungsmesser für die DuKa gebaut. Für mich waren es die low-light Messungen, die problematisch waren. Die 100pA-1nA Bereiche halt... Der Haken dran war: es sollte langzeit stabil werden und "absolut" geeichte Werte liefern (eine relative Messung ist einfacher)... Gruß, Marek
Kostik M. schrieb: > ist raus zu lesen dass diese nur > bis 2500lx ausgelegt ist. Das heisst zunächst mal nur, dass das Diagramm nicht weiter geht. Der Zusammenhang Strom/Licht ist ja erfreulicherweise linear, und Extrapolieren ergibt 2 mA bei 200000 lx. Das überschreitet nirgends die Maximum Ratings, es spricht also viel dafür, dass das realisierbar ist. Ob in dem Bereich der Zusammenhang noch linear ist, kannst du ja auch testen: nimm eine entsprechend helle Lichtquelle und variiere den Abstand um Wurzel aus 2, dann muss sich der Strom wie 1:2 verhalten. Eine Messelektronik mit einer Dynamik von 1 : 200000 ist allerdings auch eine Herausforderung, ein 18 bit ADC für 200000 lx liefert bei 1 lx noch 1 Bit. Ohne Bereichsumschaltung wird das nicht gehen. Georg
Kostik M. schrieb: > ich möchte ein Luxmeter bauen der ca. 1-200 000Lux erfassen kann(mittels > einem Logarithmierer). > Hier im Forum wird dazu die BPW21 Fotodiode empfohlen Sicher nicht dafür. Für den Messbereich ist die viel zu ungenau. Es gibt auch keine ausreichend genauen analogen Logarithmierer. Man nimmt dafür so was wie eine TSL230, auch hier im Forum http://www.mikrocontroller.net/attachment/115876/TSL230_ReadMe_110717.pdf Aber auch die schützt dich nicht davor, daß du die Schaltung kalibrieren musst, also brauchst du ein mindestens ebenso genaues Messgerät, um überhaupt mal festlegen zu können, ob es 100000 oder 110000 oder 98000 lux sind. Ich habe hier auch so ein Luxmeter, aber mit einem schlechteren Vergleich kalibriert und daher eher ungenau.
MaWin schrieb: > Sicher nicht dafür. Für den Messbereich ist die viel zu ungenau. Und was macht dann Gossen? Wissen die nicht, wie man Belichtungsmesser baut?
Rufus Τ. Firefly schrieb: > Und was macht dann Gossen? Wissen die nicht, wie man Belichtungsmesser > baut? 3% Abweichung bei 3 1/2 Stellen Anzeige mit Bereichsumschaltung, kein Logarithmierer.
MaWin schrieb: > Sicher nicht dafür. Für den Messbereich ist die viel zu ungenau. Eine Behauptung ohne jeden Beleg, ein echter MaWin halt. Im Datenblatt findet sich dafür keine Begründung. Dass man ein bestimmtes Exemplar kalibrieren muss, ist ja keine Frage, aber das kann man Gossen wohl zutrauen. Das gilt im übrigen für jedes Messgerät, auch ein primitives Voltmeter muss erst mal kalibriert werden, das sollte einem Elektroniker aber bekannt sein. Selbst billige Photodioden sind zudem sehr stabil in den Werten, weil sie einfach die einfallenden Photonen in elektrischen Strom wandeln, und das ist ein fester physikalischer Zusammenhang. Daher auch die Linearität über viele Dekaden. Was soll also an einer BPW21 "viel zu ungenau" sein? Georg
MaWin schrieb: > Sicher nicht dafür. Für den Messbereich ist die viel zu ungenau. > Es gibt auch keine ausreichend genauen analogen Logarithmierer. > > Man nimmt dafür so was wie eine TSL230, auch hier im Forum > http://www.mikrocontroller.net/attachment/115876/TSL230_ReadMe_110717.pdf Ja das mit dem Logarithmierer macht mir die größte Sorgen. Zu dem TSL230 zu einem ist dieser komischerweise schwer herzubekommen, zum anderen, was viel wichtiger ist, ist dieser nicht für das Spektrum des menschlichen Auge ausgelegt: "Allerdings je nach Spektrum der Lichtquelle mit teilweise deutlicher Abweichung. Insbesondere Glühlampenlicht mit seinem hohen Infrarotanteil liefert wesentlich höhere Messwerte als zu erwarten. Noch gravierender sind die Abweichung bei IR-Dioden: während das Auge überhaupt keine Helligkeit wahrnimmt, träumt der Sensor von tropischer Sonne"(Michael S, http://www.mikrocontroller.net/attachment/115876/TSL230_ReadMe_110717.pdf)
MaWin schrieb: >> Hier im Forum wird dazu die BPW21 Fotodiode empfohlen > Sicher nicht dafür. Für den Messbereich ist die viel zu ungenau. Interessante, völlig unbegründete Aussage, vor Allem konfrontiert mir der Empfehlung einen TSL230 als Alternative... > Es gibt auch keine ausreichend genauen analogen Logarithmierer. Noch interessantere Aussage. Der OP hat noch gar keine Anforderungen an die Genauigkeit gestellt... > 3% Abweichung genauer als das geht aber schon auf jedem Fall... Allerdings billig wird's nicht und in einem IC wird's auch nicht verbaut. Nur ob's Sinn macht ist natürlich gänzlich offen. Hint: Gossen muss auch auf seine Kosten schauen (!) und bietet sicherlich nicht die absolut beste Lösung an, sondern eine für die Funktion ausreichende. Ist aber auch nicht unbedingt die einfachste zum Nachbauen (!!). Gruß, Marek
MaWin schrieb: > Rufus Τ. Firefly schrieb: >> Und was macht dann Gossen? Wissen die nicht, wie man Belichtungsmesser >> baut? > > 3% Abweichung bei 3 1/2 Stellen Anzeige mit Bereichsumschaltung, kein > Logarithmierer. Antwort passt nicht zur Frage. Frage war nach BELICHTUNGsmesser Gossen ProfiSix, Antwort bezieht sich auf einen MAVO Lichtmessgerät. Nichts besseres, als Äpfel mit Birnen vergleichen. Der Mavo macht aber absolut so um +/-3% vom Messbereich, nicht vom Messwert, also ausgerechnet die unteren Lichtstärken fallen da ein wenig kurz. Gruß, M.
Angehängte Dateien:
-
Lx_ueber_Spannung.PNG
1,1 KB
Ruhig Blut Leute. Gleich könnt ihr mich für meinen alternativen Vorschlag töten. Mein 2ter Gedanke ist es nicht die Lux über Strom zu ermitteln(wofür ja Logarithmierer notwendig wäre), sondern über die Spannung. Da keine große Bandbreite nötig ist dachte ich an die Schaltung im Anhang. beachtet man die Kennlinie im ersten Post von mir ist zu erkennen, dass ebenfalls die Spannung sich proportional zur Lichtstärker ändert, nur um einen kleineren Faktor als es der Strom tut. Da ich sowieso einen INA bei mir rumfliege habe, würde ich ihn nehmen(auch wenn es kostengünstigerer OP den Zweck erfüllt). Mit der Spannung könnte ich das komplette Spektrum erfassen. Aber irgendwie habe ich das Gefühl dass es nicht funktioniert da es viel zu einfach wäre.
Kostik M. schrieb:Ja > > beachtet man die Kennlinie im ersten Post von mir ist zu erkennen, dass > ebenfalls die Spannung sich proportional zur Lichtstärker ändert, nur um > einen kleineren Faktor als es der Strom tut. Das ist leider falsch. Beachte, dass es sich um ein doppellogarithmisches Diagramm handelt!
Kostik M. schrieb: > Mein 2ter Gedanke ist es nicht die Lux über Strom zu ermitteln(wofür ja > Logarithmierer notwendig wäre), sondern über die Spannung. Da keine > große Bandbreite nötig ist dachte ich an die Schaltung im Anhang. > beachtet man die Kennlinie im ersten Post von mir ist zu erkennen, dass > ebenfalls die Spannung sich proportional zur Lichtstärker ändert, nur um > einen kleineren Faktor als es der Strom tut. Nun grabst Du noch die Kennlinie U=f(Temperatur) aus und es wird klar, warum dies keine so tolle Idee ist :o) Ich lege Dir diesen hier ans Herz: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/log102.pdf Ist nicht gerade billig, für einen Hobbyprojekt aber recht einfach in der Verarbeitung. Achtung: Thema Stabilität und Leckströme sind an dem unteren Ende der Messkala wirklich kritisch zu betrachten. Gruß! Marek
Die Leerlaufspannung zu messen heißt die Diode selber als Logarithmierer zu nutzen. So abwegig ist der Weg nicht, wenn es der Weg über den Logarithmierer sein muss. Der einwand von MaWin betrifft vermutlich auch mehr den Logarithmierer - der ist nämlich das größere Problem als die Photodiode. Selbst ohne Abgleich gibt die Photodiode schon recht gute Werte und auch über den vollen Bereich sollte es noch gut linear sein. Die Frage ist also eher wie man den Strom über so einen großen Bereich misst. Wenn es genau und einfach werden soll, sollte man den Logarithmierer ersetzen, die Diode ist OK. Es gibt da auch verschiedene Alternativen: Wegen 100 Hz Anteil im Kunstlicht sollte man mit der Integrationszeit etwas aufpassen und vielfache von 20 ms vorsehen. Einfacher wäre heutzutage eher eine Umschaltung des Bereichs. Etwa in 3 Bereichen auf den µC internen ADC. Möglich wäre auch eine Integration des Stromes über eine Variable Zeit, und dann nach 10 ms, 20 ms , .... 1 s die Spannung messen, ggf. mit zusätzlicher Verstärkung. Mit einem Hochauflösenden Wandler wäre ggf. auch einfach die direkte lineare Messung, also etwa mit Transimpedanzverstärker und dann ein LTC2400 als ADC dazu.
Hallo Kostik, die BPW21 ist vom Schichtaufbau so gestaltet, dass sie sich zum einen hoch linear zur Beleuchtungsstärke verhält, zum anderen bis 200kLux nicht sättigt. Sie kann für ein Luxmeter gut verwendet werden, allerdings ist das aktive Material Reinsilizium, wass eine hohe IR Empdindlichkeit mitbringt und das Ergebnis verfälschen kann. Anbei zeige ich eine Messung des Kurzschlußstromes, welche ich mit einem Sonnensimulator durchgeführt habe. Gruß Didi
Hey danke für die zahlreichen Tipps!!! Das hilft mir extrem. Didi S. schrieb: > Anbei zeige ich eine Messung des Kurzschlußstromes, welche ich mit einem > Sonnensimulator durchgeführt habe. Welches Simulationsprogramm nutzt du eigentlich?
MaWin schrieb: > Rufus Τ. Firefly schrieb: >> Und was macht dann Gossen? Wissen die nicht, wie man Belichtungsmesser >> baut? > > 3% Abweichung bei 3 1/2 Stellen Anzeige mit Bereichsumschaltung, kein > Logarithmierer. Du weißt, was ein Profisix ist?
Hallo Kostik, ich habe mich verkehrt ausgedrückt. Ein Sonnensimulator ist eine mächtige Lichtquelle, die das Spektrum der Sonne in Hardware nachbildet. In meinem Fall habe ich den Standard "Zypern" verwendet mit einem breitbandigen Spektrum bei etwa 2800K Farbtemperatur. Solche Simulatoren werden verwendet, um die Strom/Spannungskennlinie für terrestrische und exterrestrische Solarzellen im Labor zu vemessen. Die Messung an der BPW Diode habe ich für einen Kunden durchgeführt, der ein Wide Range Luxmeter aufbauen wollte ;-) Übrigens MUSS die BPW21 im Kurzschlußmodus verwendet werden. Im Leerlauf ist die Diode nicht nur in kleinen Arbeitsbereichen halbwegs linear. Zudem ist die Temperaturempfindlichkeit der Leerlaufspannung hinderlich. Gruß Didi
Verstehe Didi danke dir! meine letzte Frage bevor ich das Ganze in der Praxis anwende. Weißt einer von euch wie sich die Kurve(erster Post) verschiebt bei einen quasi Kurzschluss-Betrieb? Das Diagramm zeigt ja den Verlauf beim Sperrrichtung-Betrieb(Vr 5V). Gruß
-- heir stand nicht viel sinnvolles, muss selber nachschauen - - - Gruß! Marek
:
Bearbeitet durch User
Kostik M. schrieb: > Weißt einer von euch wie sich die Kurve(erster Post) verschiebt bei > einen quasi Kurzschluss-Betrieb? Garnicht, die Wandlung Photonen -> Strom ist fest vorgegeben durch die Physik. Was sich ändert, ist der Dunkelstrom, der ist bei Spannung Null wesentlich geringer, und die Schaltgeschwindigkeit, die dich vermutlich nicht interessiert. Georg
Perfekt! Dann kann ich ja ran an den Speck :-). Großes Danke nochmal an alle! Ich werde euch mein Ergebnis wissen lassen.
Der Photostrom bei angelegter Sperrspannung ist immer größer, als der Photostrom im Kurzschlußfall. Schaue Dir mal eine Kennlinie eines pn-Überganges an. Zum Beispiel: http://de.wikipedia.org/wiki/Diode#mediaviewer/File:Kennlinie_Diode_1N914.svg In Sperrichtung (blauer Bereich) haben wir eine mehr oder weniger horizontale Linie, aber eben nie ganz horizontal. Bei VR=5V fliesst ein größerer Strom als bei VR=0V. Schaue Dir hierzu auch einmal die logaritmische IR=f(VR) Kurve im Datenblatt an. Je näher Du der Durchbruchspannung kommst, umso mehr musst Du einen vom Lichteinfall unabhängigen Konstantstrom berücksichtigen! Wenn Du Dein Luxmeter mit konstanter VR betreibst ist aber wirklich egal, da Du bei sehr kleinen Lux-Werten ohnehin kalibrieren musst. Gruß Didi
:
Bearbeitet durch User
Didi S. schrieb: > Sie kann für ein Luxmeter gut verwendet werden, allerdings ist das > aktive Material Reinsilizium, wass eine hohe IR Empdindlichkeit > mitbringt und das Ergebnis verfälschen kann. Die Funkschau (Franzis Verlag, nehm ich immer gern wieder hervor für sowas) hatte eine entsprechende Bauanleitung und wies dort auf den Eeinsatz einens Korrekturfilters hin. 100 kLux war dort ausgelegt, aber keine Einschränkung gemacht das es nicht hauch höher geht. Fazir: Mit der Sonnensimulator Messung und Filter für'S Spektrumkorrektur sollte dies Projekt machbar sein. Versuche es doch einfach mal!
Didi S. schrieb: > aktive Material Reinsilizium, wass eine hohe IR Empdindlichkeit > mitbringt und das Ergebnis verfälschen kann. Diese Verfälschung sollte doch eigentlich durch das eingebaute Filter verhindert werden.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.