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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fototransistor: Dimensionierungshilfe


Autor: Michael H. (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe noch nie mit Fototranistoren gearbeitet. Daher brauche ich eure 
Dimensionierungshilfe.

Grundsätzlich ist es die Aufgabe des Fototransistor "dunkelheit" zu 
erkennen. Bei reichelt habe ich mir den SFH 320 FA rausgesucht, da der 
auf der IR-Ebene arbeitet.

Wie dimensioniere ich nun (rechnerisch!) den Vorwiderstand vor dem 
Fotowiderstand? Leider werde ich aus dem Datenblatt nicht ganz schlau.

Schon mal vielen Dank für Eure Hilfe!

Michael

Autor: Marcus Woletz (mwoletz)
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Die Antwort auf Deine Frage hängt (wie immer) von Randbedingungen ab, 
die wir noch nicht kennen.

Grundsätzlich fließt durch den Fototransistor ein Strom, der 
proportional zur Beleuchtungsstärke ist. Dazu gibt es ein Diagramm im 
Datenblatt (im Siemens-Datenblatt Ipce (strom durch den Transistor) in 
Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke (angegeben in mW/cm^2).

Nun musst Du nachschauen, welcher Bereich der Beleuchtungsstärke Dich 
interessiert. Dann berechnest Du den Widerstand so, dass am Widerstand 
bzw. Transistor bei der gewählten Beleuchtungsstärke eine Spannung 
abfällt, die die nachfolgende Auswerteschaltung dann auswertet.

Beispiel: Ub = 5V (Betriebsspannung).

Deine Auswerteschaltung soll eine Eingangsspannung von 2,5V bei einer
Beleuchtungsstärke von 0,1mW/cm^2 eine Spannung von 1V erhalten.

Bei 0,1mW/cm^2 beträgt der Strom im Bereich um 30uA.

Mit R=U/I = 2,5V / 30uA = 83kOhm. Also könntest Du z.B. 100kOhm nehmen.

Beachte, dass der Fotostrom noch von Uce (Spannung am Transistor) und 
der Temperatur abhängt.

Evtl. ist es günstiger, den Fototransistor in den Gegenkopplungszweig 
eines OP zu hängen und dann mit einem Trimmer die Verstärkung 
einstellbar zu machen. Aber in den heutigen modernen Zeiten gehe ich mal 
davon aus, dass das ganze an einen uC-ADC soll ;-)

Link für das von mir verwendete Datenblatt:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/SFH320.pdf

Autor: Michael H. (Gast)
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Vielen Dank schon mal für deine sehr hilfreiche Antwort. Damit kann ich 
nun so Pi-mal-daumen bestimmen.

Unklar ist mir aber noch, wieviel 0.1mW/cm^2 sind? Angenommen, die 
Solarkonstante hier ist 1000W/m^2 dann ist das 1mW/mm^2? D.h. also ich 
habe den ausgerechneten Strom in deinem Beispiel oben bei einer 
Solarkonstante von 100W/m^2? Richtig?

Ich arbeite mit 3V3, und habe mir mal eine Formel zurechtgebastelt für 
den Aufbau: R-M-Fototransistor-GND, wobei M der Messpunkt ist. Ist aber 
nicht mehr als 'ne Widerstandsformel umgeformt.

Messpunkt=Usupply-R*Ifototransistor

Problem ist jetzt, dass ich einen vergleichsweise geringen 
Eingangsbereich habe, sprich der Transistor scheint mir extrem sensibel 
zu sein. Wie kann ich denn den Eingangsbereich erweitern? (URef des ADCs 
ist 1.1 Volt - nach Möglichkeit bitte eine Lösung ohne Spannungsteiler!)

Vielen Dank Marcus für deine Hilfe

Michael

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn möglich sollte man den Fototransistor und Widerstand tauschen. Dann 
hat man eine Spannung von R*I(Photo). Das macht die Auswertung einfach, 
und man kann auch kleine Helligkeiten noch sinnvoll messen. Wenn man es 
andersherum haben will, hilft eine Widerstand parallel zum 
Fototransistor. Dann hat man aber sozusagen einen Spannungsteiler, 
anders gehts aber kaum.

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