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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kalibrierung von Photodioden


Autor: Thomas Pototschnig (pototschnig)
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Hallo,

ich hatte vor einiger Zeit mal eine Scanner-Zeile an einen 
PC-Framegrabber adaptiert und mir ist da aufgefallen, dass die 
Scannerzeile irgendwie kalibriert werden muss. Ich hatte damals mit ein 
paar trivialen linearen Funktionen versucht die Kalibrierung 
durchzuführen, aber das klappte nicht gescheit.

Jetzt hab ich wieder ein ähnliches Problem, bei dem ich ein paar 
Photo-Dioden verwende und die verhalten sich ähnlich wie die Zeile 
damals.

Weiß jemand wie man Photodioden (pro Diode ist ein Min und ein 
Max-Messwert bereits vorhanden) richtig kalibriert?

Vielen Dank im Voraus

Mfg
Thomas Pototschnig

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Ich weiss zwar nicht genau, was du vor hast, aber ich meinte mal gelesen 
zu haben, wie das bei CCDs gemacht werden musss (wird bei Photodioden 
ähnlich sein):

Zuerst mal müssen die Photodioden ins Dunkle. Also vollkommen abdecken, 
sodass wirklich kein Licht auf die Diode kommt. Jetzt kannst du die 
"Dunkelspannung" oder wie man das nennen will messen.

Dann genau das umgekehrte: Jetzt sollen die Photodioden auf eine 
gleichmässige, helle, weisse Fläche "gucken". Dann kannst du die 
"Hellspannung" messen. Somit kennst du von jeder deiner Photodioden den 
Spannungsbereich.

Hoffe du kannst damit was anfangen.
Grüsse
   Tobias

Autor: Thomas Pototschnig (pototschnig)
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> Hoffe du kannst damit was anfangen.

Nein leider nicht. Die Min- und Max-Werte hab ich schon. Das Problem 
ist, was soll ich damit anfangen? Eine ganz normale Lineare Funktion hat 
nicht das gewünschte gebracht.

Die Photo-Dioden sind ja alle unterschiedlich empfindlich, müssten aber 
wohl eine ähnliche Kennlinie haben und ich bräuchste eine Funktion um 
die Kennlinien in Abhängigkeit von den Min- und Max-Werten anpassen zu 
können.

Das ist bei einer Scannerzeile auch so. Bei meinen damaligen Tests waren 
die "Pixel" alle unterschiedlich empfindlich, es ist aber offenbar 
möglich die so zu kalibrieren, dass alle Pixel die fast identische 
Empfindlichkeit und Kennlinie haben. Sonst wären in gescannten 
Dokumenten hässliche Vertikale Streifen drin, weil manche Pixel anders 
empfindlich sind.

Ich hoffe du verstehst, wo ich mein Problem hab.

Mfg
Thomas Pototschnig

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Hallo Thomas,
Klar, ich weiss wo dein Problem liegt.
Aber ich bin mir fast sicher, dass es mit einer linearen Funktion gehen 
muss! Wenn du die min- und max-Werte der Dioen kennst, kannst du in 
diesem Bereich davon ausgehen, dass die Photodioden eine lineare 
Kennlinie haben. Oder zumindest annähernd, auf 1/1000000 Volt wirds 
nicht stimmen. Aber ungefähr sollte schon, meine ich.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Thomas,
da es mich grade auch sehr interessiert, war ich kurz auf Wikipedia:

Wird die Fotodiode im Kurzschluss betrieben, liefert sie einen über 
viele Größenordnungen linear von der Bestrahlungsstärke abhängigen 
Strom. Sie ist hierzu oft an einen Transimpedanzverstärker geschaltet - 
einer Schaltung, die aus dem Fotostrom ein proportionales 
Spannungssignal erzeugt und einen virtuellen Kurzschluss darstellt. 
Damit lassen sich Bestrahlungsstärken sehr genau messen.

Nun - was das mit dem Kurzschluss soll, stelle ich mir ungefähr so vor: 
wahrscheinlich wird die Photodiode über eeinen Shunt mit einer 
Spannungsquelle verbunden. Nun muss nur noch die Spannung über dem Shunt 
gemessen werden. Irgendwie so - oder habe ich das falsch interpretier? 
;)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ja, eine Fotodiode ist ziemlich linear. Ich frage mich, was du da viel 
kalibrieren willst. Das einzige was man kalibrieren kann, ist der 
Dunkelstrom, der dazu aber noch stark temperaturabhängig ist. Ganz so 
einfach ist es also nicht. Und dann gibt es noch die Empfindlichkeit. Da 
du diese Werte schon hast, reicht eine einfache Geradengleichung um 
Steigung und Offset zu berechnen.

Autor: Thomas Pototschnig (pototschnig)
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Danke für eure Hilfe ...

Ich dachte man bräuchte irgendeine logarithmische Funktion oder so ... 
war nur geraten und das wohl auch noch schlecht ;-) Dachte da mal was 
gehört zu haben, aber egal ...

Dann hab ich die Min-/Max-Bestimmung wohl noch nicht so gut wie sie sein 
sollte.

Ich werd noch a bisserl spielen und wenn ich noch was interessantes 
rausfind dann nochmal hier posten.

Demnächst werd ich dann auch mal posten wofür das alles ist ...

Mfg
Thomas Pototschnig

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