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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strom Addieren + Offset Einstellen mit Passiver Schaltung


Autor: Parvis S. (parvis)
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Hallo an Alle,

ich haette da ein kleines Problemchen was erstmal etwas trivial klingt. 
Ich habe 2 Photodioden(PD) dessen Signal(=Strom) ich voneinander 
abziehen moechte. Das Problem ist nur jetzt, dass ich die beiden Dioden 
ausbalancieren muss, so dass wenn auf beide PD's gleich viel Licht 
kommt, die Differenz tatsaechlich null ist (und das alles mit Hilfe von 
ausschliesslich passiven Komponenten). Ist das ueberhaupt moeglich??/

Beste GRuesse,

PArvis

Autor: Ganymed (Gast)
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Vieleicht so?

Autor: Jens G. (jensig)
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ich würde die Spannungquelle einfach weglassen (durchgehende 
Verbindung), und die Dioden anti-parallel schalten. Dann haste über den 
rechten R tatsächlich 0V (I=0)

Autor: Jens G. (jensig)
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@Parvis S.
Deine Frage ist etwas widersprüchlich: in der Überschrift sagst Du was 
von addieren, im Text dann von voneinander abziehen (subtrahieren) ...

Autor: Parvis S. (parvis)
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Jens G. wrote:
> @Parvis S.
> Deine Frage ist etwas widersprüchlich: in der Überschrift sagst Du was
> von addieren, im Text dann von voneinander abziehen (subtrahieren) ...

Stimmt, ich meinte eigentlich subtrahieren.

Gruss,

P.

Autor: Tobi. S (Gast)
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In welchem Quadranten willst du die Photodioden betreiben ?

Autor: Dieter S. (accutron)
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Hallo,

das geht m. E. so nicht. Die Fotodioden benötigen mindestens eine 
geringe Vorspannung in Sperrrichtung. Und das geht bei der 
antiparallelen Schaltung nicht.

Die Frage ist, was soll nachgeschaltet bzw. wie soll die Differenz des 
Fotostromes weiterverarbeitet werden.

Ich persönlich würde beide Fotoströme mit OPs bzw. einem 
Instrumentenverstärker verarbeiten. Denkbar ist auch eine 
Brückenschaltung mit nachfolgendem Differenzenverstärker.

Gruß

Dieter

Autor: Tobi. S (Gast)
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Das Problem ist, dass er die Unsymmetrie(en) eigentlich ständig
nachregeln müsste ... mit dem passiv Gedüns wird das nix ...
Die Aufgabenstellung ist Müll, jeder Ing. müsste sowas eig. sehen ....

Autor: Parvis S. (parvis)
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Dieter S. wrote:
> Hallo,
>
> das geht m. E. so nicht. Die Fotodioden benötigen mindestens eine
> geringe Vorspannung in Sperrrichtung. Und das geht bei der
> antiparallelen Schaltung nicht.
>
> Die Frage ist, was soll nachgeschaltet bzw. wie soll die Differenz des
> Fotostromes weiterverarbeitet werden.

Die Idee ist, dass man mit Hilfe eines Drehspul-Meßwerks (siehe 
Reichelt) und zweier Fotodioden, moeglichst genau die Lichtintensitaeten 
zweier Laserstrahlen so einstellt, dass beide Strahlen die gleiche 
Intensitaet haben. Der Offsets ist dann dazu da, dass man Fehler der 
Fotodioden untereinander ausgleichen kann.

Eine passive Schaltung waere da natuerlich extrem praktisch (leider ist 
mir da keine Moeglichkeit eingefallen wie man das realisieren koennte).

> Ich persönlich würde beide Fotoströme mit OPs bzw. einem
> Instrumentenverstärker verarbeiten. Denkbar ist auch eine
> Brückenschaltung mit nachfolgendem Differenzenverstärker.

Bis wieviel Ohm des "Messwiderstandes" kann ich denn damit rechnen, dass 
der Spannungs-Abfall des Stromes der Foto-Diode an einen Widerstand sich 
gemaess U=R*I verhaellt (ansonsten wird die OP-Loesung Nicht-Linear)?

Gruesse,

Parvis

Autor: Jens G. (jensig)
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@Parvis S. (parvis)

ich würde es vielleicht noch etwas anders machen, denn die Schaltung von 
Ganymed scheint wohl nicht richtig funktionieren zu können:
antiparalelle Photodioden an einem Ende zusammenschalten, und auf Masse, 
die anderen beiden Enden mit jeweils einem R (vielleicht 100k-1M) 
ebenfalls auf Masse, einer davon abgleichbar. Damit hat jede Diode 
einenI/U-Wandler, wobei zwischen beiden die Differenz-U zu messen ist 
mit einem hochohmigen Multimeter (10-20M) (eigentlich kannste auch 
Strommeßbereich nehmen, wenn es nur um Null-Differenzmessung geht - also 
niederohmger). Jedenfalls haben wir dadurch beide Dioden etwas 
entkoppelt (können sich also nicht gegenseitig auf Anschlag ziehen, wie 
es bei Konstantstromquellen üblich ist - PD sind ja weitgehend KSQ'n), 
bzw. müssen immer gegen eine Last arbeiten.


@   Dieter S. (accutron)
>das geht m. E. so nicht. Die Fotodioden benötigen mindestens eine
>geringe Vorspannung in Sperrrichtung. Und das geht bei der
>antiparallelen Schaltung nicht.

Brauchst Du bei einem Solarpanel auch eine Vorspannung, um Strom zu 
bekommen? Sind schließlich nichts anderes als Fotodioden.

Autor: Dieter S. (accutron)
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@Jens: Wenn man mit dem Solarpanel Fotoströme als hinreichend 
proportionale Größe zur Beleuchtungsstärke messen möchte, dann ja. Der 
Fotostrom ist nur dann hinreichend linear, wenn man die Diode in 
Sperrrichtung vorspannt. Alle einigermaßen exakt arbeitenden 
Lichtintensitätsmesser arbeiten so.

Ohne diese Spannung geht man in Richtung Leistungsentnahme. Außerdem 
hätte man eine extreme Temperaturabhängigkeit des Spannungsabfalles am 
Widerstand, zufolge der Schleusenspannungsvariation.


Die exaktere Methode ist: Beide Fotodioden mit Katoden an Plus, Anoden 
auf getrennte Widerstände auf GND. Dazwischen kann das Messgerät, das 
jedoch nicht zu sehr belasten sollte.

@Parvis: Man muss die auftretenden Fotoströme kennen, um sicher zu 
gehen, dass am Messwiderstand nicht zu viel Spannung abfällt (die dann 
die Fotodiode wieder umpolt). Übrigens ist es weniger eine 
Offset-Einstellung, die Du mit Variation des Widerstandes vollziehst, 
sondern ein Steigungsabgleich. Das ist ja auch sinnvoller, denn häufig 
ist der Offset vernachlässigbar, die exemplarische Streuung der 
Empfindlichkeit der Dioden jedoch nicht.

Dieter

Autor: Jens G. (jensig)
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Es ging hier ja eigentlich nur um reine Null-Differenz-Prüfung. Damit 
braucht er eigentlich auch kein lineares Verhalten (die Dioden sollten 
aber vielleicht möglichst einigermaßen gleichs Steigungsverhalten 
haben). Damit auch keine externe Spannung nötig (also rein passive 
Schaltung, so wie gewünscht).
Natürlich muß man die R's so niedrig halten, daß die jeweils 
andersgepolte PD nicht in den Bereich der Uf kommt (also vielleicht 
unter 100mV bleiben). Bedeuted also letztendlich mehr oder weniger 
Kurzschlußbetrieb.
Wenn das ganze bei unterschiedlicher Beleuchtungsstärke genutzt werden 
soll, dann sollte man natürlich auf weitgehende Linearität der PD's 
achten. Wenn das erst durch entsprechende Reversespannung erreicht 
werden kann, dann muß es eben dahingehend aufgebaut werden.

Autor: Parvis S. (parvis)
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> Die exaktere Methode ist: Beide Fotodioden mit Katoden an Plus, Anoden
> auf getrennte Widerstände auf GND. Dazwischen kann das Messgerät, das
> jedoch nicht zu sehr belasten sollte.
>

Soll die Schaltung also so aussehen wie im Anhang?

Autor: Jens G. (jensig)
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Fast. Das Meßgerät ist ja kurzgeschlossen. Du mut es nach links 
verlagern, so daß es oben und unten jeweils zw. der PD und R 
angeschlossen ist.

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