Ich würde gerne mit einer Photodiode (BPW 34) messen wie stark diese "beleuchtet" wird. Wo ich mir jezt etwas unsicher bin, wie ich das am geschicktesten messe. bzw verstehe ich einige Angaben im Datenblatt nicht. Erstmal meßverfahren, hab ich mir gedacht das ich einfach + --> Diode --> 50k Ohm --> GND und dann den Spannungsabfall über dem Widerstand messe, das sollte mir doch ein Maß für den Strom durch die Diode geben oder bin ich da auf dem Holzweg? Zum Datenblatt: Dort ist immer die Rede von einem V_R (bspw 5V) was ist damit gemeint? Auch finde ich keinen konkreten Wert bei X Lux beleuchtung gibt es Y nA /mA Stromfluß (oder man muss das zusammen mit dem ominösem V_R berechnen) auf jedenfall bin ich da unsicher, vieleicht kann mir da jemand weiterhelfen? Datenblatt habe ich mit angehangen.
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Verschoben durch Moderator
Eine Fotodiode liefert einen beleuchtungsabhängigen Strom. Den kannst Du mit einem Bürdewiderstand oder besser mit einem Transimpedanzverstärker in eine Spannung wandeln und die Spannung dann messen. An die Diode wird im Normalfall keine Spannungsquelle angeschlossen.
V_R steht für die angelegte Spannung in Sperrrichtung. Auf Seite 4 oben in der Mitte siehst du auch ein Diagramm für den Photostrom in Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke.
@Johnny Maxwell: Also +5V --> Diode in Sperrichtung --> ADC? @Johannes M. Hast du zufällig ein Schaltungsbeispiel? Ich wollte eigentlich ohne großartig viel Zusatzhardware auskommen, deshalb wäre die Widerstandslösung ganz gut bin mir aber über die verschaltung nicht sicher :)
> Also +5V --> Diode in Sperrichtung --> ADC?
Ich weiß nicht genau wie du das meinst, aber du musst den Strom der
durch die Photodiode fließt messen. Da sich der typischerweise im uA bis
mA Bereich bewegt wäre ein Transimpendanzverstärker wie mein
Namensvetter vorgeschlagen hat sicher eine Idee.
Es gibt im Prinzip drei Möglichkeiten: 1. (und einfachstens): Der Diode wird ein Widerstand parallelgeschaltet, an dem eine dem Fotostrom proportionale Spannung abgegriffen werden kann. Nachteil: Fotostrom ist u.U. sehr klein, sehr hochohmige Messung erforderlich, sonst geht die Linearität völlig flöten. 2.: An die Fotodiode wird eine Spannung in Sperrichtung angeschlossen, die zu einer Verstärkung des Fotostromes führen kann (auf die Beschaltung beziehen sich offensichtlich die Angaben im Datenblatt, V_R wird in Sperrichtung angelegt und über einen Widerstand im Kreis kann wieder eine stromproportionale Spannung abgegriffen werden). Nachteil: U.a. geringere Linearität (sollte in diesem Fall lt. Datenblatt aber unproblematisch sein). 3. (und elegantestens sowie präzisestens): Der Fotostrom wird mit einem Transimpedanzverstärker in eine niederohmig messbare Spannung gewandelt. Nachteil: Höherer Schaltungsaufwand. Für Dich ist wahrscheinlich tatsächlich Methode 2 am sinnvollsten, allerdings hast Du noch nicht erzählt, womit Du messen willst...
Okay... Also die Schaltung (Transimpedanzwandler) dazu hab ich gefunden, mir ist nur nicht ganz klar wie ich jezt aus der Photodiode eine stromquelle bastel, oder ob ich einfach die Diode da dranklemmen kann (dann weiß ich aber nicht wie die vorspannung realisiert werden soll) bin also etwas ratlos :( Messung soll ein AVR übernehmen.
Läubi Mail@laeubi.de wrote: > mir ist nur nicht ganz klar wie ich jezt aus der Photodiode eine > stromquelle bastel, Die Fotodiode ist eine Stromquelle (und zwar eine lichtabhängige)! Eine Fotodiode ist im Prinzip eine kleine Solarzelle (ist das selbe Funktionsprinzip). Bei Beleuchtung fließt ein Sperrstrom...
Hier Beitrag "Re: Helligkeit mit Fototransistor messen" habe ich auf einen allerdings französischen Artikel verwiesen, der eine Auswerteschaltung für die Photodiode BPW21 beschreibt. Vorteil dieser ist das dem menschlichen Sehvermögen angepasste Spektralverhalten.
Johnny Maxwell wrote: >> Eine Fotodiode ist im Prinzip eine kleine Solarzelle > > Nicht nur im Prinzip. Ja, ist ja gut...;-)
Angehängte Dateien:
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photodiode_opv.png
3,4 KB
Also so? Was für ein OPV würde sich den da anbieten? Hätte z.B: LM2/358 (Geschwindigkeit ist nicht so kritisch, soll eher ne konstante Messung werden)
> Was für ein OPV würde sich den da anbieten? Der verwendete OPV sollte einen geringen Eingangsruhestrom haben. > Hätte z.B: LM2/358 (Geschwindigkeit ist nicht so kritisch, soll eher ne > konstante Messung werden) Der LM358 hat afaik schon einen relativ geringen Eingangsruhestrom, der sollte also passen.
@Andreas Kaiser: Huiii, auf solche Ideen muss man auch erst mal kommen. Interessante Variante...
Das schöne an dieser Variante ist, dass man den gesamten Bereich messen kann ohne mehr umschalten zu müssen als den Prescaler vom Timer des µC. Mit Analogwertmessung geht das nicht.
Wirklich interessant! Wie ist die ausgegebene Frequenz zu deuten? Ist sie proportional zu irgendwas, oder ist die Umrechnung komplizierter?
Ich würde vermuten: Proportional zum Strom der Diode ;) Naja ich habs mal aufgebaut, scheint zu Funktionieren, zumindest gibts mal mehr, mal weniger Impulse (meine erste Schaltung mit dem NE555 die auch geht LOL). Naja in der Beschreibung steht man soll ggf noch nen FlipFlop hinter schalten, ist das nötig? Oder kann der AVR diese "very short pulses" auch so erkennen? Leider steht da nicht WIE kurz die Impulse sind :( hatte gedacht an ICP oder einfach an Pulszählung im 10Sek Raster.
Die Frequenz solle ziehmlich proportional zum Strom und damit der Helligkeit sein. Etwas Abweichung bei hohen Frequenzen/Strömen gibt es durch die Pulszeit. Da der TLC555 kaum über 1 Mhz geht, sollten die Pulse lang genug für den ICP Eingang sein. Man kann die durch einen Extra Widerstand aber notfalls auch verlängern (auf Kosten der Linearität). Der NE555 solle wegen der Eingangsströme weniger für geringe Helligkeit geeignet sein. Ps. Man sollte eventuell besser die Photodioden nicht an den Ausgang sondern nach VCC schalten, und dafür Pin7 zum Entladen nutzen. Zumindestens bei sehr kleinen oer großen Photodioden könnte das sonst probleme geben.
Hallo, bin gerade dabei, für meine Wetterstation Beleuchtungssensoren zu bauen. Habe im Pronzip die Schaltung vom Läubi verwendet, nur parallel zum Widerstand (1-10MOhm) noch einen 100pF-Condi geschaltet (als Tiefpass). Als OpAmp verwende ich den TLC272, wobei der 2. noch als Zusatzverstärker dient. Servus, Helmut.
Helmut -dc3yc wrote: > Hallo, > > bin gerade dabei, für meine Wetterstation Beleuchtungssensoren zu bauen. > Habe im Pronzip die Schaltung vom Läubi verwendet, nur parallel zum > Widerstand (1-10MOhm) noch einen 100pF-Condi geschaltet (als Tiefpass). > Als OpAmp verwende ich den TLC272, wobei der 2. noch als > Zusatzverstärker dient. > > Servus, > Helmut. Magst du mal einen Schaltplan machen + vieleicht ne Art erfahrungsbericht wie es so funktioniert? :)
So, nun kommt der Schaltplan im Anhang. Da ist noch ein normaler HC4052 drin, mir ist aber ein 74LV4052 von TI in die Finger gekommen, welchen ich auch noch testen möchte. Der ist speziell für Ubatt von 2-5.5V ausgelegt und braucht keine negative Spannung. Ansonsten tut's die Schaltung einwandfrei. Servus, Helmut.
C8 gehört aber nicht zwischen Pin 5 und 6, sondern zwischen 6 und 7 (Tiefpass). Ausserdem sollte er mit umgeschaltet werden, damit sich die Grenzfrequenz nicht verschiebt (ok, ist jetzt bei einer Wetterstation nicht sooo wichtig). Also 2M2 // 10p, 220k // 100p, 22k // 1n, 2k2 // 10n.
Sieht alles ganz nett aus. Der zweite "Verstärker" ist ein reiner Spannungsfolger und daher kein Verstärker.. Ich vermute mal, er dient zusammen mit R1 und C7 noch mal als zusätzlicher Tiefpass mit anschließender Impedanzwandlung um den A/D-Wandler (¿?War zu faul zum nachschauen.). Soweit die Schaltung richtig analisiert? GG
Angehängte Dateien:
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Fotodiode.png
14 KB
Johannes M. schrieb: > Es gibt im Prinzip drei Möglichkeiten: Auch wenn dieser Artikel schon ziemlich alt ist, passt meine Frage hier ziemlich gut rein. Johannes M. schrieb: > 1. (und einfachstens): Der Diode wird ein Widerstand parallelgeschaltet, > an dem eine dem Fotostrom proportionale Spannung abgegriffen werden > kann. Nachteil: Fotostrom ist u.U. sehr klein, sehr hochohmige Messung > erforderlich, sonst geht die Linearität völlig flöten. Hier wird wahrscheinlich die Schaltung aus dem angehängten Bild gemeint sein. Was ist hier der Unterschied zur Variante 3? Bei beiden berechnet sich die Ausgangsspannung zu U=R*Fotostrom. Mir erscheint es so, als würde ich bei Variante 3 nur zusätzliche Bauteile verwenden. Wo liegt hier der Vorteil/Unterschied? Und was wird mit einer hochohmigen Messung gemeint? Spannungsmessungen sind doch immer hochohmig (im Gegensatz dazu Strommesungen niederohmig)? Also ganz normal mit einem Oszi oder Multimeter messen?
plober schrieb: > Nachteil: Fotostrom ist u.U. sehr klein, sehr hochohmige Messung >> erforderlich, sonst geht die Linearität völlig flöten. > > Hier wird wahrscheinlich die Schaltung aus dem angehängten Bild gemeint > sein. Die Linearität geht unabhängig von der Hochohmigkeit der Messung Flöten, weil der Spannungsabfall an der Bürde den Photostrom verringert (Sättigungseffekt). Die hohe Linearität über einen weiten Beleuchtungsbereich hat man nur im Kurzschlussbetrieb.
Die Variante 3 hat auch gleich einen gepufferten Ausgang. Bei einfach nur dem Widerstand als Bürde ist der Ausgang immer noch hochohmig - bei der Messung kleiner Photoströme hat man ggf. einen Widerstand im MOhm Bereich. Im Vergleich zu Widerstand und Impedanzwandler ist dann der Transimpedanzverstärker nicht mehr wesentlich (ggf. ein Kondensator) Aufwändiger.
Lurchi schrieb: > Bei einfach > nur dem Widerstand als Bürde ist der Ausgang immer noch hochohmig - bei > der Messung kleiner Photoströme hat man ggf. einen Widerstand im MOhm > Bereich. Ich verstehe nicht, was das Problem an einem MOhm Widerstand ist. An diesem kann ich doch ganz normal mit dem Multimeter/Oszi die Spannung messen?
plober schrieb: > Ich verstehe nicht, was das Problem an einem MOhm Widerstand ist. An > diesem kann ich doch ganz normal mit dem Multimeter/Oszi die Spannung > messen? Was passiert wohl, wenn man parallel zu einem MΩ ein Oszi mit einem Eingangswiderstand von typisch 1MΩ schaltet und das mit dem Wert vergleicht, den ein eventuell deutlich hochohmigeres Multimeter anzeigt? Hausnummern wird man messen.
Wolfgang schrieb: > Die hohe Linearität über einen weiten > Beleuchtungsbereich hat man nur im Kurzschlussbetrieb. Auch im Betrieb im Sperrbereich?!? (vorausgesetzt die negative Spannung an der Photodiode ist konstant). In welchem Betrieb befindet sich die Photodiode beim Bild von plober? Wird sie hier als Photoelement betrieben?
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