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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Photodioden über Funktion aneinander angleichen


Autor: Chrissi (Gast)
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Hallo,
ich habe 4 Photodioden die zur Positionsbestimmung einer Lichtquelle 
dienen sollen.
Die Dioden werden im Kurzschluss betrieben und die entstehenden 
Spannungen A/D gewandelt. Die Dioden haben eine Empfindlichkeit +-2%, 
dass verursacht eine Abweichung bei der Positionsberechnung.

Ich habe vom min. Licht bis max. Licht, Messwerte aufgenommen. Und per 
linearer Regression die Geradengleichungen bestimmt.
Damit habe ich die unterschiedlichen Steigungen und den jeweiligen 
Offset bestimmt:
1.Diode: y1 = 48x-42
2.Diode: y2 = 47x -27
3.Diode: y3 = 49x -23
4.Diode: y4 = 46x-26

yn = Intensitätswert der angezeigt wird ; x = Lichtintensität.

Ich suche nun eine Funktion, mit der ich z.B. Gl. 2 an Gl.1 anpassen 
kann, für variable Intensitäten.
Wenn ich die Gleichungen nur umstelle kann ich einen Faktor für eine 
bestimmte Lichtintensität bestimmen. Ich suche jedoch eine (lineare) 
Funktion, die für alle Intensitäten gültig ist. Ich suche einen Ansatz 
wie man das berechnen könnte. Mathe war leider noch nie meine Stärke ;(

Grüße Chrissi

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mir scheint das Messprinzip unpassend zu sein wenn man absoluten 
Gleichlauf fuer Photodioden verlangt. Wie ist denn der Messaufbau ?

Autor: Floh (Gast)
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Chrissi schrieb:
> Die Dioden werden im Kurzschluss betrieben und die entstehenden
> Spannungen A/D gewandelt.

Also ich würd persönlich die Dioden eher in Sperrrichtung mit einem 
Widerstand als Spannungsteiler (oder Luxusvariante mit Stromquelle) 
aufbauen.
So ist die Spannung, die bei den Dioden anliegt, größer und deswegen 
nicht so störanfällig.
Also:

     Vcc - Widerstand - |<| Diode - Masse
gemessen wird hier    ^^

Autor: Tilo (Gast)
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Kurzschlussbetrieb mit Transimpedanzverstärker ist schon eine gute Wahl. 
In diesem Aufbau wird jedes Elektronen/Loch Paar direkt abgesaugt und 
dynamische Effekte minimiert.

Autor: WHorn (Gast)
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Chrissi schrieb:
> Ich suche nun eine Funktion, mit der ich z.B. Gl. 2 an Gl.1 anpassen
> kann, für variable Intensitäten.

Hi, Chrissi,

wirst Du auch den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Kennlinien 
messen?

Die Alternative zur Aufnahme der vier Kennlinien ist der Vergleich des 
Messsignals gegen ein Referenzsignal.
Das Referenzsignal speist beispielsweise eine Leuchtdiode ein, die im 
gemeinsamen Blickfeld aller Photodioden liegt.

Lass diese Referenzdiode blinken, und Du auf allen Photoströmen reitet 
ein Rechteck - der für alle Photodionden gleich sein sollte. Und wenn er 
nicht gleich ist, dann siehst Du in der Ungleichheit die Ungleichheit 
der Kennlinien.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Falls die richtungsabhaengige Empfindlichkeit der dioden nicht identisch 
sind...

Autor: Tom Ekman (tkon)
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Auch wenn ich wahrscheinlich bei deiner Frage nicht vollständig 
verstanden habe wo das Problem liegt, hier mein Vorschlag:

Um die > 2.Diode: y2 = 47x -27 and die > 1.Diode: y1 = 48x-42
anzupassen, setzte doch einfach die zweite Gleichung in die erste ein:
y1 = 48 * ( (y2+27)/47 ) - 42
Damit solltest du dann einen Messwert der zweiten Diode in die 
"Skalierung" der ersten umrechnen können.

Ein Problem bleibt allerdings: Durch die Verwendung von linearen 
Funktionen geht jegliche diodentypische Nichtlinearität verloren und die 
Fehler "unangenehm" nichtlinear.

Autor: ulrich (Gast)
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Auch im quasi Kurzschlu sind Fototdioden recht gut linear. Die 
Umrechnung kann man so wie oben machen, oder man macht die Umrechung 
direkt, wie bei den einzelenen Gradengleichungen, und dann für alle 4 
Fotodioden. Also z.B.
x = (y1+42)*(1/48)  - ggf. skaliert um mit Ganzzahlen rechnen zu können.

Die Temperaturabhängigkeit bei Fotodioden ist normal recht gering, außer 
an der langwelligen Grenze. Dazu wird die Temperaturabhängigkeit auch 
noch sehr ähnlich sein für die verschiedenen Exemplare.

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