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
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> 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?
Der LM2904 ist nicht besser. Was du brauchst ist ein Low bias current OpAmp. Die haben in der Regel einen Fet Eingang. Zudem sollte er Rail-Rail sein.
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
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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
ok, danke. aber was bedeutet das jetzt für die offsetspannungskompensation mit nem TS912? nicht notwendig?
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.
Das hier ist auch ganz interessant http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor -> Konstantstromquelle mit Transimpedanzverstärker
>Nimm gleich einen "zero-offset-OP"
Mit der Offset Korrektur wollte man eigentlich den Dunkelstrom
wegmachen... der auch noch Temperaturabhaengig ist.
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
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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
Erst sollte man spezifizieren was man denn messen moechte. Bandbreite, dynamischer Bereich des Stromes, usw.
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 !
Ich wuerd unterhalb einer gewissen Amplitude (Lichtleistung) gar nichts mehr machen. zB 5%. Einfach stehenlassen. Also nichts mit log-amp und so.
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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