Як правильно використовувати SFH235 ІЧ-фотодіод?

У мене є фотодіод SFH235 ir (який можна знайти тут ) та лише базові знання з електроніки.

Я хочу підключити фотодіод до Arduino (грандіозний план - додати діод ir та побудувати датчик відстані).

Я розумію, що фотодіод виробляє струм, і він виробляє більше струму, чим інтенсивніше світло, яке падає на нього.

Я бачив схеми, що з'єднують фотодіоди так само, як підключаються фоторезистори. Інші підключають це до "оппампа" (чому?) І це також ті статті, які говорять, що мені потрібно посилити струм. Я також бачив конденсатори, додані в ланцюг.

Який правильний спосіб моєї заявки? Як можна підключити фотодіод до аналогового входу Arduino (який вимірює напругу)?

arduino infrared photodiode

— Артію
джерело

Найпростіший спосіб підключити фотодіод (навіть світлодіод може бути використаний таким чином як фотосенсор):

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Зауважимо, що фотодіод є зворотним зміщенням через резистор 1 Мг R1. Фотострум, що генерується діодом, протистоїть потоку витоку через цей зворотний зміщений діод, причому зазначене протиставлення збільшується із збільшенням світла на діодному з'єднанні. Напруга в точці стику, таким чином, зростає у напрузі зі збільшенням світла.

Схема зліва матиме досить низьку напругу на штирі АЦП. Щоб збільшити цю напругу, підсилювач можна використовувати як неінвертуючий підсилювач, як показано на схемі праворуч. У наведеному прикладі це посилення Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182.

Це посилення напруги призводить до більшого зчитування на контактному АЦП, потенційно використовуючи більшу частину діапазону вхідної напруги АЦП.

Інші додатки підсилювачів для фотодіодів включають:

як підсилювач перехідного режиму, щоб безпосередньо підсилити фотострум без використання зміщення резистора
як послідовник напруги (буфер посилення єдності) для дільника напруги, утвореного між діодом і зміщенням резистора

Примітка.
Однак слід впевнитись, що напруга після посилення не перевищує напругу 5 вольт. Якщо підсилювач напруги живиться від тієї ж 5-вольтової напруги, що і Arduino, це автоматично береться до уваги, оскільки вихідний підсилювач буде затиснутий у верхній подачі або навіть нижче, якщо підсилювач не є рейкою -для залізничного типу.

— Аніндо Гош
джерело

Якщо я використовую простий спосіб (ліва схема), як я можу розрахувати вхідну напругу на АЦП? Як вибрати значення R1? Що мене бентежить, що коли я вимірював напругу, струм та опір фотодіоду, всі три змінилися з більшою інтенсивністю світла, я думав, що лише значення струму є параметром, який я можу використовувати для представлення інтенсивності ir.

— Артій

@Artium Вам потрібно буде фактично виміряти напругу, використовуючи метод високого опору (наприклад, 10-кратний або краще, 100-кратний зонд на осцилограмі). Аналогічно, почніть з R1 = 1M, а потім спробуйте 470k та 2.2M, щоб побачити, що найкраще працює. Акт вимірювання напруги чи струму змінив би значення, оскільки величина фотоструму насправді дуже мала, а витік через типовий недорогий мультиметровий зонд витяг би багато цих фемтоамперів.

— Anindo Ghosh

Так для неявних вхідних рейок на підсилювачі в ланцюзі праворуч, чи буде позитивна рейка підключена до 5 В, а негативна рейка - до землі?

— imallett

@imallett Так , як ви кажете , неявні рейки подачі будуть підключені до + 5В та землі.

— Анніндо Гош

"Напруга в точці стику, таким чином, зростає у напрузі зі збільшенням світла". Використовуючи схему зліва (з батареєю замість Arduino; вимірюючи напругу в точці стику відносно землі із мультиметром), я отримую саме навпаки.

— imallett

Як говорили члени групи вище, напруга та струм від фотодіодів може бути дуже малим, особливо це стосується ІЧ. OSRAM SFH203PFA, показаний для Instance, може становити 0,25-0,35 при освітленні Ambient або Mains, але без зміщення робить лише 0,003 3 мілілівольтної хвилі, що потрапила ІК-лазером на моєму осцилоскопі Phillips. Підсилення за допомогою Op Amp працює для мене.

— Дейв Бонд
джерело