Hallo zusammen,
ich beschäftige mich erst seit kurzem mit Schaltungen, deshalb
entschuldigt bitte mein Halbwissen.
Ich möchte gerne eine Lichtmessung mit Hilfe eines Fototransistors
durchführen. dazu also einfach die Spannung daran auslesen. Soweit so
einfach. Ich bin mir jetzt aber nicht sicher, wie rum ich den
Fototransistor schalten muss. Kann es sein, dass man einen
Fototransistor in beide Richtungen schalten kann, er nur in einer
empfindlicher ist als in die andere Richtung? ich habe leider auf die
Frage was passiert, wenn man einen Fototransistor "falsch herum" einbaut
keine befriedigende Antwort finden können.
Danke schonmal für die Hilfe!
Anneliese schrieb:> Ich möchte gerne eine Lichtmessung mit Hilfe eines Fototransistors> durchführen. dazu also einfach die Spannung daran auslesen.
Nein das funktioniert nicht.
Die Spannung hängt stark nichtlinear von der Lichtintensität ab und ist
allenfalls zur Prüfung einer Schaltschwelle brauchbar.
Für eine Messung ist eine Fotodiode im Kurzschlussbetrieb, z.B. mit
einem Transimpedanzverstärker (TIA) wesentlich sinnvoller.
Anneliese schrieb:> Kann es sein, dass man einen Fototransistor in beide Richtungen schalten> kann, er nur in einer empfindlicher ist als in die andere Richtung?
Nein.
Bevor wir jetzt alles von den Grundlagen her erklären: lies ein
Grundlagenbuch.
"Elementare Elektronik", "Bauelemente", "Grundschaltungen",
"Meßtechnik", "Sensorschaltungstechnik", Vogel, leichtverstaendlich,
Formeln, 33 EUR pro Band
"Bauelemente der Elektronik und ihre Grundschaltungen".
Bohler/Kähler/Weigt, Stam-Verlag, 3823702149
Ein Phototransistor ist nur sinnvoll wenn man SCHALTEN will, ein und
aus, egal ob nach plus oder nach Masse.
Will man die Helligkeit MESSEN nimmt man eine Photodiode und einen
Transimpedanzverstärker.
Photodioden lassen sich tatsächlich in 2 Varianten benutzen, in
Sperrrichtung mitt man den Soerrstrom, in Leitrichtungisdtan den
erzeugten Photostrom.
Das einzige, was man nie misst, ist die Spannung, denn die hängt beim
Siliziumhalbleiter eher von der Temperatur als von der Helligkeit ab.
Anneliese schrieb:> Kann es sein, dass man einen Fototransistor in beide Richtungen> schalten kann, er nur in einer empfindlicher ist als in die> andere Richtung?
Ja, das ist genauso, wie bei anderen Transistoren auch. Unterschiedlich
ist nur die Quelle des Basisstromes (Basis-Pin vs. Photoelektronen).
Super, danke für die Antwort :) die anderen Punkte bzgl der Linearität
der Zusammenhänge ist mit bewusst, ist für meine Anwendung aber wegen
einer Kalibrierung egal. die Verwendung einer Fotodiode habe ich bereits
probiert, leider waren da die Fehler nach Verstärkung mit
Transimpedanzverstärker deutlich größer als mit einem Fototransistor.
Meine Schaltung funktioniert auch schon, nur die Schaltrichtung des
Fototransistors hat mich jedes Mal verwirrt..
MaWin schrieb:> Ein Phototransistor ist nur sinnvoll wenn man SCHALTEN will,
Das kenne ich aber anders. Die angehängte Schaltung eignet sich durchaus
zur Erkennung der Helligkeit in Wohnräumen. Damit will ich nicht
behaupten, dass dies die technisch beste Methode sei.
Anneliese schrieb:> Ich bin mir jetzt aber nicht sicher, wie rum ich den> Fototransistor schalten muss.
Der Emitter muss immer zum Minus Pol (GND) zeigen.
Anneliese schrieb:> Ich möchte gerne eine Lichtmessung mit Hilfe eines Fototransistors> durchführen.
Ein Mittelweg zwischen "grobe Schätzung" und Messung wäre z.B. so ein
Chip:
https://www.osram.com/ecat/Chip%20LED%20SFH%205711/com/en/class_pim_web_catalog_103489/prd_pim_device_2219526/
Der hat ein Farbfilter und liefert eine Spannung, die dem menschlichen
Helligkeitseindruck entspricht; immerhin von 3 bis 80000 Lux.
Edit: So ähnliche Chips gibt es auch mit I2C, für Leute, die keinen
A/D-Wandler übrig haben.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Die angehängte Schaltung eignet sich durchaus zur Erkennung der> Helligkeit in Wohnräumen.
Licht an, Licht aus.
Der Analogwert ist alles andere als ein Messwert.
Er hängt von der Photoeffektivität (wie auch bei der Photodiode bis
dahin kein Unterschied), der Stromverstärkung, dem verstärkten
Dunkel(rest)strom, der Temperatur ab (und der Spannung, die nehmen wir
mal als konstant an).
Messen geht anders.
MaWin schrieb:> Licht an, Licht aus.> Der Analogwert ist alles andere als ein Messwert.
Nein MaWin, da bekommt man schön analoge Werte. Wahrscheinlich nicht
linear aber gut brauchbar um allen Helligkeiten zu unterscheiden, die in
der Wohnung normal vorkommen.
> Messen geht anders.
Nach einem Messgerät hat hier auch niemand gefragt.
Anneliese schrieb:> ich habe leider auf die Frage was passiert, wenn man einen> Fototransistor "falsch herum" einbaut> keine befriedigende Antwort finden können.
Dann leitet er keinen Strom, so als ob es stock dunkel wäre.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Nach einem Messgerät hat hier auch niemand gefragt.
Doch, einfach mal den Eröffnungspost lesen...
Anneliese schrieb:> Ich möchte gerne eine Lichtmessung ... durchführen.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Falsch herum gepolt fließt fast kein Strom. Etwa ein fünfzigstel> bei meinem Fototransistor.
Du hast den Artikel nicht gelesen: die Stromverstärkung ist drastisch
geringer im Reversebetrieb.
Elliot schrieb:> Doch, einfach mal den Eröffnungspost lesen...>> Ich möchte gerne eine Lichtmessung ... durchführen.
Hmm, du könntest Recht haben. Anneliese, kläre uns mal auf was du mit
dem Ding vor hast.
MaWin schrieb:> Du hast den Artikel nicht gelesen: die Stromverstärkung ist drastisch> geringer im Reversebetrieb.
Den brauche ich nicht lesen, das wusste ich schon vorher, allerdings nur
bezüglich bipolarer Transistoren. Wie sich das auf den Fototransistor
auswirkt, wusste ich nicht. Ich dachte wirklich, er leitet dann gar
nicht.
Man lernt nie aus.
MaWin schrieb:> Das einzige, was man nie misst, ist die Spannung
Die Spannung ist genau proportional zum Logarithmus der
Beleuchtungsstärke. Für Messungen über große Dynamikbereiche genau
richtig.
> denn die hängt beim> Siliziumhalbleiter eher von der Temperatur als von der Helligkeit ab.
Wenn man die Differenz aus 2 gleichen, gut thermisch gekoppelten
Photodioden misst, von denen eine abgedunkelt ist, hebt sich die
Temperaturabhängigkeit auf und man bekommt ein brauchbares Signal über
einige Dekaden der Beleuchtungsstärke.
Elliot schrieb:> Die Spannung ist genau proportional zum Logarithmus der> Beleuchtungsstärke. Für Messungen über große Dynamikbereiche genau> richtig.
Unsinn.
Die Spannung ist proportional (-2mV/K) zur Temperatur, die Beleuchtung
ist nur ein Störfaktor, wie du selbst sagst schlägt sie stark unlinear
rein.
MaWin schrieb:> Elliot schrieb:>> Die Spannung ist genau proportional zum Logarithmus der>> Beleuchtungsstärke. Für Messungen über große Dynamikbereiche genau>> richtig.>> Unsinn.
Na wie du meinst. Im Anhang mal der Gegenbeweis (aus Datenblatt der
BPW34, Osram).
MaWin schrieb:> Die Spannung ist proportional (-2mV/K) zur Temperatur
Na und? Die Temperaturabhängigkeit fällt durch die Differenzmessung
zwischen 2 gleichen, thermisch gekoppelten PD raus.
Elliot schrieb:> Na und? Die Temperaturabhängigkeit fällt durch die Differenzmessung> zwischen 2 gleichen, thermisch gekoppelten PD raus
Man kann 2 PD nicht (ohne dass man monolithisch integriert) thermisch
koppeln, auf eine Licht fallen lassen und auf die andere nicht, denn die
Photodiode, auf die Licht fällt, wird Dank des miesen Umwandlungsgrades
thermisch wärmer werden.
Das ist alles mehr schätzen als messen.
MaWin schrieb:> Man kann 2 PD nicht (ohne dass man monolithisch integriert) thermisch> koppeln, auf eine Licht fallen lassen und auf die andere nicht, denn die> Photodiode, auf die Licht fällt, wird Dank des miesen Umwandlungsgrades> thermisch wärmer werden.>> Das ist alles mehr schätzen als messen.
Ja, das ist eine Frage der Ansprüche, aber es geht so einigermaßen und
man muss nicht mehr extra logarithmieren. Das lineare Messen des
Photostromes und das anschließende logarithmieren hat auch seine
Temperaturabhängigkeit, vom viel höheren Aufwand ganz zu schweigen.
