Betrieb als Fotoelement

[Marko (Gast)]

Hallo liebes Forum,

ich möchte die Lichtintensität mit eine Fotodiode messen. Dazu möchte 
ich die Schaltung "Betrieb als Fotoelement" realisieren (siehe Anhang, 
Bild aus einem anderem Beitrag genommen).
Im Großen und Ganzen verstehe ich das Prinzip der Schaltung.

Nur leider weiß ich nicht wie ich den Widerstand R1 dimensionieren muss. 
Kann ich hier einen beliebigen Wert nehmen?

Ich vermute mal, dass der Kondensator C1 zum stabilisieren notwendig ist 
(damit kein Schwingen auftritt). Wie dimensioniere ich diesen?
Kann mir außerdem jemand erklären, wie es zur "Schwingung" des Signals 
kommen könnte?

Danke für eure Hilfe!

LG

[W.S. (Gast)]

Also erstens:
Der OpV ist für diesen Einsatz Mist. Such dir lieber einen heraus, der 
nen echt hochohmigen Eingang hat.

Den R1 dimensionierst du so, daß bei der größten von dir vorgesehenen 
Beleuchtungsstärke der OpV noch nicht am Anschlag mit seinem Ausgang 
ist.

Den C1 machst du so klein wie möglich, und schalte in Reihe mit ihm 
einen kleineren Widerstand. Im Prinzip kannst du als Überschlagsrechnung 
die Zeitkonstante R1*C1 nehmen, die gibt dir so etwa die 
Reaktionsgeschwindigkeit deiner Schaltung.

Zum Auswerten brauchst du hier unbedingt einen richtig hoch 
auflösenden ADC, denn gerade bei Lichtmessungen hast du es immer mit 
Zehnerpotenzen im Verhältnis von Hell zu dunkel zu tun. Wir sehen 
logarithmisch, die Schaltung arbeitet linrear und 1:10000 ist keine 
Seltenheit. Denk mal an die Werbesprüche zum Kontrastumfang von 
TFT-Bildschirmen...

W.S.

[Georg (Gast)]

Marko schrieb:
> Nur leider weiß ich nicht wie ich den Widerstand R1 dimensionieren muss.
> Kann ich hier einen beliebigen Wert nehmen?

Natürlich nicht (sowas kommt in der Elektronik so gut wie nie vor), 
sondern du musst dich nach Herrn Ohm richten: R = Ua (gewünscht) / 
Fotostrom. Das Problem ist wahrscheinlich, dass du den Fotostrom nicht 
kennst, obwohl du den aus dem Datenblatt der Fotodiode berechnen 
könntest, der hängt von der Grösse der Diode und der Beleuchtungsstärke 
ab, aber die kennst du wahrscheinlich auch nicht. Da musst du also 
experimentieren oder du misst den Fotostrom direkt - dazu brauchst du 
aber u.U. ein Amperemeter, das Pico- oder Nano-Ampere messen kann.

Wie W.S. schon erwähnt hat, möglicherweise kommst du mit einem Wert für 
R1 nicht aus, sondern musst umschalten. Kommt auf die Messaufgabe an, 
ein Luxmeter für Mondlicht bis helle Sonne muss etwa ein Verhältnis von 
1 : 1 Mio verkraften.

Georg

[Marko (Gast)]

Danke für die Antworten,

weil mir W.S. den Tipp gegeben hat, dass dieser OPV für diese Anwendung 
nicht geeignet ist, und dass ich einen OPV mit hochohmigen Eingang 
nehmen soll.

Woher weiß ich, welcher OPV einen einen hochohmigen Eingang hat? Ich 
finde diesbezüglich keine Daten im Datenblatt!

Kann mir jemand Beispiele geben, welche OPVs für diese Anwendung 
geeignet wären?

Danke!

[Harald W. (wilhelms)]

Marko schrieb:

> ich möchte die Lichtintensität mit eine Fotodiode messen. Dazu möchte
> ich die Schaltung "Betrieb als Fotoelement" realisieren

Dann solltest Du auch einen nicht invertierenden Verstärker
und keinen Transimpedanzverstärker nehmen.

> Im Großen und Ganzen verstehe ich das Prinzip der Schaltung.

Sicher? Das typische beim Fotoelementverstärker ist, das die
Ausgangsspannung in etwa dem Logarithmus der Beleuchtungs-
stärke entspricht. Damit kann man relativ einfach mehrere
Dekaden auswerten.

> Kann mir außerdem jemand erklären, wie es zur "Schwingung" des Signals
> kommen könnte?

Durch Phasendrehungen im Verstärker.
Gruss
Harald

[Helmut S. (helmuts)]

> Woher weiß ich, welcher OPV einen einen hochohmigen Eingang hat

Wenn da steht Eingangsstrom typisch xxpA. p steht für pico.