Hallo,
so ich habe nun meine ersten Versuche durchgeführt, doch leider war das
Ergebnis nicht so wie ich gehofft hatte.
Schaltung ist im Anhang.
Fotodiode ist, wie hier im Forum vorgeschlagen die BPW 21.
OP ist ein TL 081CP.
Widerstände hab ich variiert (22 kOhm bis 1,2 MOhm).
Bei Raumlicht hat es gut funktioniert, Wenn ich die FD leicht
abgedunkelt habe, ist die Spannung weniger geworten.
Im Freien (bei Sonnenschein) hatte ich jedoch immer eine Spannung von
~4,5V, egal wie stark ich abgedunkelt habe.
Wie oder was muss ich an der Schaltung ändern, damit ich auch
Unterschiede bei starker Helligkeit erkenne?
Komisch war, dass die Spannung z.B. bei konstantem Raumlicht zu erst mit
geringeren Widerstände (MOhm-Bereich) ebenfalls geringer geworden ist.
Bei sehr geringen Widerständen (kOhm-Bereich) dann aber wieder größer
wurde.
Viele Grüße
Michael
> OP ist ein TL 081CP
Warum müssen unsere Hilfsingenieuere immer die ältesten Schrott-OpAmps
aus der Wühlkiste nehmen, wenn sie was aufbauen ?
Der TL081 muss mit einer deutlich negativen Versorgungsspannung versorgt
werden, wenn er was ab 0V messen soll, zumindest -3V.
Nimm was brauchbares, z.B. ein TS912, LMC6484, AD820,,wenn du bei deiner
single supply Schaltung bleiben willst.
So hab heute das Ganze mal mit nem anderen OP versucht. Und zwar mit nem
LM2904N. Einen TS912 werd ich noch bestellen. Das Ergebnis schaut besser
aus, aber bin mir da immer noch nicht sicher was die Größenordnung
angeht. Das Ganze bei 5V.
Im Freien mit Sonneinstrahlung (ca. 100.000lx):
Widerstände (2x 560k) = 368 mV
Widerstände (2x 1k) = 487 mV
Im Zimmer mit Raumlicht (ca. 1000 lx):
Widerstände (2x 560k) = 317 mV
Widerstände (2x 1k) = 389 mV
Mir erscheint die Reduzierung von 368mV im Freien auf 317mV drinnen zu
gering zu sein.
Nach meiner Rechnung:
Die BPW21:
=> 9 nA pro 1 lx also 0,9 mA bei 100.000 lx
(ca. Sonneneinstrahlung)
100.000 lx sollen 3 V entsprechen!!
=> R = U/I = 2V/0,9mA = 2,22 kOhm, also 1,11 kOhm pro Widerstand
Ich messe aber ca. 500mV (s.o.), außerdem müsste die Messung im Zimmer
um den Faktor (ca. 1000 lx) 1000 kleiner sein.
Was muss ich anders machen?
Hallo Michael,
Ich arbeite seit ca. 1 1/2 Jahren an einem vergleichbaren Projekt.
Vier Dinge würde ich Dir vorschlagen:
1. Mache einen Offsetabgleich des OPV. Wie das geht findet man in
verschiedenen Artikeln, manchmal auch im Datenblatt. Sollte kein Problem
darstellen, dies hinzukriegen.
2. Baue eine Bandbegrenzung ein, indem Du parallel zum
Rückkoppelwiderstand eine Kapazität C schaltest. Damit dämpfst Du z.B.
50Hz Störer.
3. Schirmung!!! Dein Eingang ist extrem sensibel und jede Leiterschleife
wirkt wie eine Antenne und sammelt alles ein, was an Feldern existiert.
Ich dachte tagelang meine Schaltung geht nicht, aber nein, es waren
Einkopplungen aus dem Messobjekt.
4. Miss am Ausgang mit einem Oszi, alles was dort nicht DC ist, ist ein
Problem, welches Du beseitigen mußt.
Bitte schreibe mal, ob's geholfen hat und was eventuell wirksam war.
Gruss
- Frank
Hallo Frank,
danke für deine Vorschläge. Bin gerade dabie sie umzusetzen, bzw. es zu
versuchen.
Frank schrieb:> 1. Mache einen Offsetabgleich des OPV. Wie das geht findet man in> verschiedenen Artikeln, manchmal auch im Datenblatt. Sollte kein Problem> darstellen, dies hinzukriegen.
So einfach scheint das gar nicht, hab ewig gegoogelt bis ich etwas
Verständliches gefunden habe. Letzenendes habe ich eine Schaltung zum
Spannungsabgleich gefunden (s. Anhang). Im Anhang ist auch der TS912.
Blöde Frage, aber welche Pins nehm ich als Offset-Pins?
Frank schrieb:> 2. Baue eine Bandbegrenzung ein, indem Du parallel zum> Rückkoppelwiderstand eine Kapazität C schaltest. Damit dämpfst Du z.B.> 50Hz Störer.
(=> s. S2)
=> C2 = 1/(2PI*R2*50) ; oder muss ich R1 auch berücksichtigen?
Bsp: R2 = 1kOhm; f = 50 Hz
=> C2 = 1/(2*3,14*50*1000) = 3,18*10-6 F = 3,18 µF !
Frank schrieb:> 3. Schirmung!!! Dein Eingang ist extrem sensibel und jede Leiterschleife> wirkt wie eine Antenne und sammelt alles ein, was an Feldern existiert.> Ich dachte tagelang meine Schaltung geht nicht, aber nein, es waren> Einkopplungen aus dem Messobjekt.
Reicht es wenn ich das Ganze einfach mit Alu-Folie einwickel?
Frank schrieb:> 4. Miss am Ausgang mit einem Oszi, alles was dort nicht DC ist, ist ein> Problem, welches Du beseitigen mußt.
Hab leider kein Oszi zur Verfügung.
Frank nochmals besten Dank. Werd mich jetzt mal ran machen und dich/euch
auf dem Laufenden halten.
Grüße
Hallo Michael,
zu Deinen Frage:
1. Dein OPV hat keine dedizierten Eingänge dafür, schau Dich deshalb
hier mal um: http://www.national.com/an/AN/AN-31.pdf Seite 6
2. Ehrlich gesagt, würde ich R1 weglassen und er geht auch nicht mit in
die Berechnung ein.
3./4. Alufolien hilft. Aber sie ist dünn und über Zuführungskabel
(Stromversorgung, Fotodiode) kommen auch Störungen.
Ohne Oszi ist das gaaanz schlecht. Nehmen wir an Du hast eine Störung,
dann ist sie am Eingang immer Gleichspannungsfrei (Mittelwert 0). Dein
OPV kann aber am Ausgan nur in eine Richtung verstärken, und siehe da,
plötzlich ist am Ausgang ein DC-Offset da. Den bekommst Du ohne Oszi
zwar mit, aber Du weißt nicht, ob es ein echter DC ist. Letztlich wird
es schwierig ohne vernünftige Messtechnik. Die Erfordernis bzw.
Wirksamkeit Deiner Schirmmaßnahemn kannst Du auch nicht einschätzen.
Gruss
- Frank
(keep me up-to-date!)
Hallo Frank,
also hab heut meine ersten Versuche (mit LM2904) abgeschlossen. Es
ergibt sich ein schöner Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der
Helligkeit. Der Verlauf ist der eine e-Funktion (glaub e^-x oder so)
Als zweiten Versuch habe ich den Vorwiderstand weggelassen. Der Verlauf
ähnelt sehr dem vom ersten Versuch. Draußen, also bei hoher Helligkeit
sind die Werte ca. um die Hälfte kleiner. Im Zimmer ist kaum ein
Unterschied zu sehen, die geringe Differenz die vorhanden ist könnte
auch aufgrund der anderen Außenhelligkeit resultieren.
Bei Verwendung von nur 1 Widerstand scheinen mir so 6 kOhm die richtige
Größenordnung zu sein.
Hab heut den TS 912 bekommen und werd den zweiten Versuch wiederholen.
Gruß
> 1. Mache einen Offsetabgleich des OPV. Wie das geht findet man in> verschiedenen Artikeln, manchmal auch im Datenblatt. Sollte kein Problem> darstellen, dies hinzukriegen.
Nimm gleich einen "zero-offset-OP"
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente#Operationsverst.C3.A4rker,
mein Favoriten wären MAX4238 oder OPA333/335, mit denen habe ich schon
einige Mess-Schaltungen aufgebaut.
hi, super danke. werd ich auch noch ausprobieren.
könnt ihr mir bitte nochmals in einfachen worten erklären, warum die OPs
TL 081CP oder LM2904 zu den von euch genannten nicht besonders geeignet
sind.
gruß
michael
Hallo,
bin mir nicht sicher ob ich das mit dem Offset-Abgleich richtig
verstanden habe.
Im Anhang ist die Schaltung 1 mit der ich die FD auswerten möchte. Wenn
jetzt U1 = 0V (also ohne FD) habe ich bei U2 dennoch einen Spannungswert
= Offset-Spannung. Dieser verfälscht mein Ergebnis und kann durch einen
Abgleich ausgeglichen werden.
Abgleich:
Dazu die Schaltung 2. Den Poti so einstellen, dass U2 = 0V.
Dann den eingestellten Widerstand des Poti drin lassen und die FD ganz
"normal" auswerten => Schaltung 3?
Ist das so richtig? Was ist denn ein geeignetes Poti?
Viele Grüße
Michael
Hallo,
Falls von diesem Beitrag noch jemand am Leben ist - gibt's Fortschritte
in euren Photodiodenausleseprojekten ?
Würde mich interessieren da ich an ähnlichen Problemen rumknappere !
Danke: Hermann
Hm, dies war zwar nicht meine Frage aber in der Hoffnung auf
konstruktive Beitraege warum nicht:
Ich will damit einen "Kleeblattdetektor" bauen. Vier Solarzellendie die
an einer Ecken zusammenstossen sollen als Sonnenpositionsdetektor
wirken. Ein durch einen kleinen Spiegel ausgesendeter Sonnenstrahl soll
(ueber ein wenig Optik) auf den Kleeblattdetektor fallen. Ziel ist es
durch eine entsprechende Mechanik das Bild (optisch gesprochen) der
Sonne staendig im Stosspunkt der Solarzellen zu halten.
Dazu sollen die Zellen ausgelesen (4xAVR ADC's) und die Mechanik so
angesteuert werden so alle 4 Zellen staendig gleich viel Licht
abbekommen.
Die Bandbreite is dabei wurscht (1-2Hz reichen locker), auch die
Linearitaet ist eher zweitrangig (habe eh' an einen logaritmischen
Verstaerker gedacht) dafuer sollte die Stabilitaet (Temperatur-Drift,
Langzeitstabilitaet)
Rauschunempfindlichkeit an oberster Stelle stehen.
Die Sollarzellen sind ca. 2x5cm gross und liefern wie eine Diode ca 0.6V
Ausgangsspannung und einen Strom von max. 200 - 300 mA (wenn ich mich
recht erinnere).
Hermann
> Falls von diesem Beitrag noch jemand am Leben ist -> gibt's Fortschritte in euren Photodiodenausleseprojekten ?
Scheinbar nicht ,
offenbar bauen sie die Photodiode immer noch verpolt rein.
http://www.electrooptical.net/www/frontends/frontends.pdf
>Ich will damit einen "Kleeblattdetektor" bauen
Sag das doch gleich! Vergebene Liebsmüh. Die einzig sinnvolle Methode
Solarzellen nachzuführen ist über die Tageszeit. Die Sonnenbahn ist
schließlich bekannt. Die ganzen Tracking-Applikationen bringen nix, da
sie anfangen jeder Wolke hinterherzuhecheln.
Zudem reicht es bei Solartrackern, die Photodioden über einen hohen
Widerstand kurzzuschließen und die Spannung zu messen. Es sollen ja nur
4 x die gleichen Werte rauskommen, der genaue Wert ist ja Wumpe.
Danke: "How I learned to stop worrying and to love the bomb"
Leider sind die Dinge etwas komplizierter: Der Heliostat wird nur dann
den Wolken nachhecheln wenn ich ihn lasse ! Im Klartext heißt das dass
sobald die Sonne weg is' (wird über unabhängige Diode gemessen) der
Heliostat wie von dir erwähnt in den "mathematischen Modus" übergeht.
Ich brauche aber eine Stellgenauigkeit von (deutlich) besser als 1/10
Grad da der Abstand zwischen Spiegel und Target bei 200 bzw 400m liegt.
Dies will ich über dieses System erreichen.
Zum Detektor: Wie du das beschreibst (hochohmiger R) habe ich schlicht
und ergreifend die Befürchtung dass über mehrere Grössenordnungen an
Photonenfluß (oder "Lichtstärke" für den der's anders will) immer nur
0.6V rauskommen !
Falls ich etwas übersehen habe lasse ich mich aber gern etwas besseren
belehren.
Grüäzi: Hermann
> Falls ich etwas übersehen habe
Na ja, du hast halt übersehen, daß Mike recht hat
und deine Vorstellungen nicht realistisch sind
bzw. glatt falsch (0.6V sind nicht 0.6000V und 1mV
ist für Komparatoren die leichteste Übung).
Schon klar,
letztlich zuckle ich nur auf der I/U Kurve der Diode (ein wenig) hin und
her.
Es tut mir aber in der Seele weh eine dynamische Breite von ein paar uA
bis mehrere hundert mA einfach zu verschenken wo ich denke das es
möglich sein müsste diese mit wenig Aufwand weitgehendst zu erhalten !
Danke Oktav,
Du hast nicht völlig unrecht (schliesslich will ich ja nicht dem Mond
folgen !) Dennoch bleibt die Frage: Wie ?
Ein hochohmiger R überzeugt mich nicht, wenn dann eher wenig Ohm und ein
nichtinvertierenter Op-amp mit ca. 0.4V-0.5V Referenzspannung. Selbst 2
Ohm gibt bei 300mA U=R.I theoretisch schon 0.6V.
Hermann
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