Làm thế nào để sử dụng đúng SFH235 IR Photodiode?

Tôi có một diode quang ảnh SFH235 (có thể tìm thấy bảng dữ liệu ở đây ) và chỉ có kiến thức cơ bản về điện tử.

Tôi muốn kết nối photodiode với Arduino (kế hoạch lớn là thêm một diode ir và chế tạo cảm biến khoảng cách).

Tôi hiểu rằng photodiode tạo ra dòng điện và nó tạo ra dòng điện càng lớn thì ánh sáng chiếu vào nó càng mạnh.

Tôi đã thấy các sơ đồ kết nối các điốt quang giống như cách mà các chất quang dẫn đang được kết nối. Những người khác kết nối nó với một "opamp" (tại sao?) Và đó cũng là những bài báo nói rằng tôi cần khuếch đại dòng điện. Tôi cũng đã thấy các tụ điện được thêm vào mạch.

Đó là cách chính xác cho ứng dụng của tôi? Làm thế nào tôi có thể kết nối photodiode với đầu vào tương tự của Arduino (đo điện áp)?

arduino infrared photodiode

— Artium
nguồn

Cách đơn giản nhất để kết nối một photodiode (thậm chí một đèn LED có thể được sử dụng theo cách này như một bộ cảm quang) như sau:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Lưu ý rằng photodiode bị phân cực ngược qua điện trở 1 Meg. Dòng quang được tạo ra bởi diode chống lại dòng chảy rò rỉ thông qua diode phân cực ngược này, cho biết sự đối lập ngày càng tăng với nhiều ánh sáng trên đường giao nhau của diode. Do đó, điện áp tại điểm tiếp giáp tăng điện áp khi tăng ánh sáng.

Các sơ đồ bên trái sẽ có điện áp khá thấp ở chân ADC. Để tăng điện áp này, một op amp có thể được sử dụng như một bộ khuếch đại không đảo, như thể hiện trong sơ đồ bên phải. Trong ví dụ hiển thị, mức tăng này là Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182.

Mức tăng điện áp này dẫn đến kết quả đọc lớn hơn ở chân ADC, có khả năng sử dụng phần lớn hơn của dải điện áp đầu vào của ADC.

Các ứng dụng khác của op-amps cho photodiodes bao gồm:

như một bộ khuếch đại transimpedance, để khuếch đại trực tiếp dòng quang, mà không sử dụng điện trở phân cực
như một tín hiệu điện áp (bộ đệm đạt được sự thống nhất) cho bộ chia điện áp được hình thành giữa diode và điện trở phân cực

Lưu ý:
Tuy nhiên, người ta phải đảm bảo rằng điện áp sau khi khuếch đại không vượt quá nguồn cung cấp 5 Volt. Nếu op-amp được cấp nguồn từ cùng nguồn cung cấp 5 Volt như Arduino, thì điều này sẽ tự động được quan tâm, vì đầu ra của op-amp bị cắt ở đường ray cung cấp trên của nó, hoặc thậm chí thấp hơn nếu op-amp không phải là đường ray loại đường ray.

— Anindo Ghosh
nguồn

Nếu tôi sử dụng cách đơn giản (sơ đồ bên trái), làm thế nào tôi có thể tính được điện áp đầu vào trên ADC? Làm cách nào để chọn giá trị của R1? Điều khiến tôi bối rối là khi tôi đo điện áp, dòng điện và điện trở của photodiode, cả ba đều thay đổi với cường độ ánh sáng cao hơn, tôi đã nghĩ rằng chỉ có giá trị hiện tại là tham số tôi có thể sử dụng để biểu thị cường độ ir.

— Artium

@Artium Bạn sẽ thực sự cần phải đo điện áp bằng phương pháp trở kháng cao (chẳng hạn như đầu dò 100x hoặc tốt hơn, 100x trên máy hiện sóng). Tương tự, chỉ cần bắt đầu với R1 = 1M, sau đó thử 470k và 2.2M, để xem cái nào hoạt động tốt nhất. Hành động đo điện áp hoặc dòng điện sẽ thay đổi giá trị, vì cường độ dòng quang thực sự rất nhỏ và rò rỉ qua đầu dò vạn năng rẻ tiền điển hình sẽ làm mất đi rất nhiều những xương đùi đó.

— Anindo Ghosh

Vì vậy, đối với các đường ray đầu vào ngầm trên op-amp trong mạch ở bên phải, đường ray dương có được kết nối với 5V và đường ray âm chạm đất không?

— imallett

@imallett Có, đường ray cung cấp ngầm sẽ được kết nối với + 5v và mặt đất, như bạn nói.

— Anindo Ghosh

"Điện áp tại điểm tiếp giáp do đó tăng điện áp khi tăng ánh sáng." Sử dụng mạch ở bên trái (với pin thay vì Arduino; đo điện áp tại điểm tiếp giáp so với mặt đất với đồng hồ vạn năng), tôi hoàn toàn ngược lại.

— imallett

Như các Thành viên đã nói ở trên, Điện áp & Dòng điện từ điốt quang ảnh có thể rất nhỏ, đặc biệt là với IR. OSRAM SFH203PFA được hiển thị cho Instance có thể tạo ra 0,25-0,35 dưới ánh sáng Ambient hoặc Mains, nhưng không có Bias chỉ tạo ra sóng 0,00 3 Millivolt bằng IR Laser trên Máy tạo dao động Phillips của tôi. Khuếch đại sử dụng Op Amp hoạt động với tôi.

— Dave Bond
nguồn