Circuito amplificador de fotodiodo

Estoy armando un circuito decodificador de código Morse con Arduino (un sensor de fotodiodo conectado a un pin analógico, el Arduino luego decodificará los pulsos de luz altos y bajos que el fotodiodo recibe como puntos y rayas) y actualmente estoy trabajando en el parte del sensor del circuito.

Tengo el siguiente circuito amplificador para amplificar la señal proveniente del fotodiodo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Además de esto, también quité el filtro óptico de un viejo lector de código de barras y lo puse sobre el fotodiodo para que pasara principalmente la luz del lápiz láser rojo que estoy brillando en el detector (a 10 metros de él).

La velocidad a la que estoy modulando el láser está demostrando ser el principal problema; Estoy modulando el láser encendiéndolo y apagándolo cada 50 - 200 microsegundos; si usa un fotodiodo simple por sí solo, el fotodiodo en lugar de leer esto como altos y bajos simplemente espera hasta que haya recibido suficientes pulsos para saturar el sensor y luego se enciende, actúa más como un filtro de paso bajo.

Así que elegí usar este circuito amplificador en su lugar, sin embargo, estoy luchando por obtener los valores de resistencia correctos para obtener la sensibilidad que necesito; He intentado desde 10k hasta aproximadamente 5Mohm, pero todo es demasiado sensible o ni siquiera se registra.

¿Alguien puede recomendar algunos valores de resistencia para el circuito anterior u otro circuito amplificador que podría ser más adecuado para la sensibilidad y la velocidad que necesito?

Para obtener información adicional, además de lo anterior, estoy pensando en reducir aún más la luz ambiental que llega al sensor apuntando el sensor y el láser a una superficie a unos pocos mm del detector y midiendo los reflejos o colocando una pieza delgada de papel sobre el sensor a través del cual brillaría el láser y golpearía el sensor de esa manera.

Cualquier ayuda muy apreciada

Edición 2: Aquí está el circuito actual después de las sugerencias de Photon.ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Este circuito está conectado directamente a un pin Arduino IO? ¿O a un pin de entrada ADC? De cualquier manera, ¿está bien el pin con voltaje de entrada negativo?
Debería ser un pin ADC, pero el voltaje negativo es un buen punto, aunque no he suministrado un voltaje negativo a mi amplificador operacional, ¿estaría tratando de dar un voltaje negativo si le di un suministro negativo para usar en el -ve? ¿alfiler?
Sí, este circuito necesita un suministro negativo y produce una salida negativa. Si invierte el PD y hace que Vbias sea negativo, obtendrá una salida positiva. Pero aún necesitará un amplificador operacional con E/S de riel a riel realmente reales.
También comparta el esquema del circuito que realmente construyó. Es mucho más fácil dar una respuesta útil si haces eso.
Saludos, acabo de agregar mi circuito en su forma actual a la publicación principal; Probaré el circuito del amplificador operacional no inversor y veré si obtengo mejores resultados.
Probablemente ya entienda esto de mis comentarios anteriores, pero su nuevo circuito no funcionará.
Gracias por la ayuda hasta ahora, voy a probar el circuito invertido en su lugar, informaré de nuevo.
Bien, agregué el nuevo circuito que funciona mucho mejor, muchas gracias Photon.
No sirve de mucho como circuito sin valores y referencias de piezas.
Eso es lo que vine a preguntar aquí, el amplificador operacional es un lm 324n estándar y el fotodiodo es solo uno estándar de 5 mm que salió de una bolsa sin nombre de eBay, sin embargo, en términos de resistencias. No estoy tan seguro de qué usar, tengo una resistencia de 1.5 Mohm en este momento que parece funcionar aproximadamente, pero no estoy seguro de si hay una estrategia para elegirlos para este amplificador (es decir, si elige resistencias más altas = más sensibilidad pero más ruido, etc. y donde estaría el término medio).
Solo un comentario adicional ... ya que parece que solo está tratando de detectar luz (= salida alta) frente a oscuridad (= salida baja), ¿ha considerado usar un comparador en lugar de un amplificador operacional? En igualdad de condiciones, los comparadores (que producen una salida alta o baja dependiendo de los voltajes relativos de la entrada, como un amplificador operacional golpeando los rieles) tienen una velocidad de respuesta más alta que los amplificadores operacionales. Aquí hay un circuito comparador de fotodiodos de ejemplo: playwithrobots.com/light-sensors

Respuestas (1)

Puede operar el fotodiodo en modo "fotovoltaico" y luego no necesita un suministro negativo. En este caso, el diodo genera una corriente de la misma manera que una celda solar. Puede renunciar a algo de velocidad y sensibilidad operado de esta manera.

Requiere un opamp que pueda operar con cero voltios en las entradas (el LM324 puede), a menudo se los denomina opamps de "suministro único". Un opamp de entrada CMOS sería mejor ya que la corriente de polarización no causará problemas.

El circuito está abajo. Dependiendo de la capacitancia del diodo y el cableado (no use cables largos al fotodiodo), es posible que necesite el capacitor C1 para evitar la inestabilidad.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La entrada JFET, la corriente de entrada baja (niveles de pA) y el voltaje de compensación bajo (nivel de algunos nV) funcionarán bien en el modo fotovoltaico, creo.
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