¿Cómo utilizar correctamente el fotodiodo IR SFH235?

Tengo un fotodiodo ir SFH235 (cuya hoja de datos se puede encontrar aquí ) y solo conocimientos básicos de electrónica.

Quiero conectar el fotodiodo a un Arduino (el gran plan es agregar un diodo ir y construir un sensor de distancia).

Entiendo que el fotodiodo produce corriente, y produce más corriente cuanto más intensa es la luz que cae sobre él.

He visto esquemas que conectan fotodiodos de la misma manera que se conectan los fotorresistores. Otros lo conectan a un "opamp" (¿por qué?) Y esos también son esos artículos que dicen que necesito amplificar la corriente. También he visto capacitores agregados al circuito.

¿Cuál es la forma correcta para mi aplicación? ¿Cómo puedo conectar el fotodiodo a la entrada analógica de Arduino (que mide voltaje)?

Respuestas (2)

La forma más sencilla de conectar un fotodiodo (incluso un LED se puede usar de esta manera como fotosensor) es la siguiente:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tenga en cuenta que el fotodiodo tiene polarización inversa a través de la resistencia R1 de 1 Mega. La fotocorriente generada por el diodo se opone al flujo de corriente de fuga a través de este diodo polarizado inversamente, aumentando dicha oposición con más luz en la unión del diodo. Por lo tanto, el voltaje en el punto de unión aumenta con el aumento de la luz.

El esquema de la izquierda tendrá un voltaje bastante bajo en el pin ADC. Para aumentar este voltaje, se puede usar un amplificador operacional como amplificador no inversor, como se muestra en el esquema de la derecha. En el ejemplo que se muestra, esta ganancia es Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182.

Esta ganancia de voltaje da como resultado una mayor lectura en el pin del ADC, lo que podría hacer uso de una mayor parte del rango de voltaje de entrada del ADC.

Otras aplicaciones de amplificadores operacionales para fotodiodos incluyen:

  • como amplificador de transimpedancia, para amplificar directamente la fotocorriente, sin usar una resistencia de polarización
  • como seguidor de voltaje (búfer de ganancia unitaria) para el divisor de voltaje formado entre el diodo y la resistencia de polarización

Nota:
Sin embargo, se debe asegurar que el voltaje después de la amplificación no exceda el suministro de 5 voltios. Si el amplificador operacional se alimenta con el mismo suministro de 5 voltios que el Arduino, esto se soluciona automáticamente, ya que la salida del amplificador operacional se recorta en su riel de suministro superior, o incluso más bajo si el amplificador operacional no es un riel. -a tipo de riel.

Si uso la forma simple (esquema de la izquierda), ¿cómo puedo calcular el voltaje de entrada en el ADC? ¿Cómo elijo un valor de R1? Lo que me confunde es que cuando medí el voltaje, la corriente y la resistencia del fotodiodo, los tres cambiaron con una mayor intensidad de luz ir, estaba pensando que solo el valor actual es un parámetro que puedo usar para representar la intensidad ir.
@Artium Debería medir realmente el voltaje utilizando un método de alta impedancia (como una sonda 10x, o mejor, 100x en un osciloscopio). Del mismo modo, simplemente comience con R1 = 1M, luego pruebe 470k y 2.2M, para ver cuál funciona mejor. El acto de medir el voltaje o la corriente cambiaría el valor, ya que la magnitud de la fotocorriente es realmente muy pequeña, y la fuga a través de una sonda de multímetro económica típica consumiría muchos de esos femtoamperios.
Entonces, para los rieles de entrada implícitos en el amplificador operacional en el circuito de la derecha, ¿el riel positivo estaría conectado a 5V y el riel negativo a tierra?
@imallett Sí, los rieles de suministro implícitos se conectarían a +5v y a tierra, como usted dice.
"El voltaje en el punto de unión aumenta de voltaje con el aumento de la luz". Usando el circuito de la izquierda (con batería en lugar de Arduino; midiendo el voltaje en el punto de unión relativo a tierra con un multímetro), obtengo exactamente lo contrario.

Como los miembros han dicho anteriormente, el voltaje y la corriente de los fotodiodos pueden ser muy pequeños, especialmente con IR. El OSRAM SFH203PFA que se muestra por ejemplo puede generar 0,25-0,35 bajo iluminación ambiental o de red, pero sin polarización genera solo una onda de 0,003 3 milivoltios golpeada por el láser IR en mi osciloscopio Phillips. La amplificación con un amplificador operacional funciona para mí.

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