SFH235 IR Fotodiyot Nasıl Doğru Kullanılır?

Bir SFH235 ir foto-diyot (bu veri sayfasını burada bulabilirsiniz ) ve elektronik hakkında sadece temel bilgiye sahibim .

Fotodiyotu bir Arduino'ya bağlamak istiyorum (büyük plan bir ir diyot eklemek ve bir mesafe sensörü oluşturmaktır).

Fotodiyotun akım ürettiğini anlıyorum ve üzerine düşen ışık ne kadar yoğun olursa o kadar fazla akım üretir.

Fotodiyotları fotodirençlerin bağlandığı şekilde bağlayan şemalar gördüm. Diğerleri onu bir "opamp" a bağlar (neden?) Ve bu da akımı yükseltmem gerektiğini söyleyen makaleler. Devreye kondansatörler eklendiğini de gördüm.

Başvurum için doğru yol hangisidir? Fotodiyotu Arduino'nun analog girişine nasıl bağlayabilirim (voltajı ölçer)?

arduino infrared photodiode

— Artium
kaynak

Bir fotodiyot bağlamanın en basit yolu (bir LED bile bir fotosensör olarak kullanılabilir) aşağıdaki gibidir:

şematik

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Fotodiyotun 1 Meg direnç R1 boyunca ters yönde eğimli olduğuna dikkat edin. Diyot tarafından üretilen foto-akım, bu ters yönlü diyottan kaçak akım akışına karşıdır, bahsedilen karşıtlık diyot bağlantısında daha fazla ışıkla artar. Bağlantı noktasındaki voltaj böylece ışıkta artış ile voltajda yükselir.

Soldaki şematik, ADC piminde oldukça düşük voltaja sahip olacaktır. Bu voltajı arttırmak için, sağdaki şemada gösterildiği gibi, bir op amplifikatör evirmeyen bir amplifikatör olarak kullanılabilir. Gösterilen örnekte bu kazanç Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182.

Bu voltaj kazanımı, ADC pininde daha büyük bir okuma ile sonuçlanır ve potansiyel olarak ADC'nin giriş voltaj aralığının daha büyük bir kısmını kullanır.

Fotodiyotlar için diğer op-amp uygulamaları şunlardır:

bir transimpedans amplifikatörü olarak, biasing direnci kullanmadan, foto akımı doğrudan yükseltmek için
diyot ve biasing direnci arasında oluşan gerilim bölücü için bir gerilim takipçisi (birlik kazanç tamponu) olarak

Not:
Amplifikasyondan sonraki voltajın 5 Volt beslemesini aşmadığından emin olunmalıdır. Op-amp Arduino ile aynı 5 Volt beslemeden besleniyorsa, op-amp'in çıkışı üst besleme rayına kırpıldığı için veya otomatik olarak op-amp bir ray değilse daha da düşük olduğu için bu otomatik olarak halledilir. -ray tipi.

— Anindo Ghosh
kaynak

Basit yolu (sol şematik) kullanırsam ADC'deki giriş voltajını nasıl hesaplayabilirim? R1 değerini nasıl seçerim? Beni şaşırtan şey, fotodiyodun voltajını, akımını ve direncini ölçtüğümde, üçünün de daha yüksek ir ışık yoğunluğuyla değiştiğini, sadece akım değerinin ir yoğunluğunu temsil etmek için kullanabileceğim bir parametre olduğunu düşünüyordum.

— Artium

@Artium Gerilimi yüksek bir empedans yöntemi (bir osiloskopta 10x veya daha iyi, 100x prob gibi) kullanarak ölçmeniz gerekir. Benzer şekilde, R1 = 1M ile başlayın, sonra hangisinin en iyi olduğunu görmek için 470k ve 2.2M'yi deneyin. Gerilim veya akımı ölçme eylemi, değeri değiştirir, çünkü foto-akım büyüklüğü gerçekten çok küçüktür ve tipik bir ucuz multimetre probundan sızıntı, bu femtoAmper'lerin çoğunu boşaltır.

— Anindo Ghosh

Peki sağdaki devrede op-amp üzerindeki örtülü giriş rayları için, pozitif ray 5V'ye ve negatif ray toprağa bağlanacak mı?

— imallett

@imallett Evet, dediğin gibi, örtülü tedarik rayları + 5v ve toprağa bağlanır.

— Anindo Ghosh

"Bağlantı noktasındaki voltaj böylece ışıkta artış ile voltajda yükselir." Soldaki devreyi kullanarak (Arduino yerine pil ile; bağlantı noktasında toprağa göre voltajı multimetre ile ölçme), tam tersini yaparım.

— imallett

Üyelerin yukarıda söyledikleri gibi, Fotodiyotlardan gelen Gerilim ve Akım, özellikle IR ile çok küçük olabilir. Eşgörünüm için gösterilen OSRAM SFH203PFA, Ortam veya Şebeke aydınlatması altında 0.25-0.35 yapabilir, ancak Bias olmadan Phillips Osiloskopumda IR Laser tarafından sadece 0.003 3 Milivolt dalga vurur. Op Amp kullanarak amplifikasyon benim için işe yarıyor.

— Dave Bond
kaynak