Beleuchtungsstärke (Lux) messen

[DarkFire]

Hallo!

Ich suche nach einer einfachen Möglichkeit, wie ich mit meinem AT MEGA32 die Beleuchtungsstärke in Lux messen kann. Der Messwert sollte relativ genau sein, wenn möglich linear.
Ich dachte da an so etwas wie einen Phototransistor bzw. Photodiode oder LDR. Nur weiß ich nicht, welches Bauteil am besten geeignet wäre, bzw. wie ich die Beschaltung realisieren soll.
Kann mir da vielleicht jemand weiterhelfen?

Chris

[ruediw]

Wenn Du es genau und stabil messen willst und es linear sein muss,
gibt es eigendlich nur eines:
Nimm eine Photodiode zusammen mit einem OP-Amp.
Der OP-Amp sorgt für die notwendige Verstärkung.

[Wolferl]

Von welchen Lichtquellen willst du denn die Beleuchtungsstärke messen?
Die Beleuchtungsstärke über die Augenempfindlichkeit bewertet. Dh wenn du es wirklich genau nimmst und beliebige Quellen vermessen willst mußt du das Spektrum messen.
An sonsten: Wikipeda -> Transimpedanzverstärker
Wolfgang

[DarkFire]

Ich wollte mit der Schaltung eigentlich die Beleuchtungsstärke der Sonneneinstrahlung messen.

Ich weiß, das um auf die lichttechnische größe zu kommen, die strahlungsphysikalische Größe mit der Hellempfindlichkeitskurve des Auges multipliziert, über den Sehbereich integriert und dann noch mit dem photometrischen Strahlungsäquivalent multipliziert wird.
Von mir aus reicht es mit auch, die strahlungsphysikalische Größe zu messen.

Übrigens habe ich zuletzt ein kleines Solarmodul aus einem alten Taschenrechner gefunden (1,5V).
Wenn ich dieses als Sensor verwende, bekomme ich dann genauere bzw. lineare Messwerte, oder wäre doch ein LDR bzw. Phototransistor besser?

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen einem Phototransistor und einer Photodiode?

Chris

[RG]

ein Fototransistor ist ein Transistor, bei dem der Basisstrom quasi in Form von Photonen zugeführt wird. Der Ausgangsstrom wird dadurch größer als bei Verwendung einer Fotodiode, die ja diesen Stromverstärkungseffekt nicht hat. Dafür kann die Fotodiode als Spannungsquelle arbeiten, das geht beim Fototransistor nicht.
Aber solche Fragen werden bei Wikipedia sicher viel präziser und didaktisch wertvoller beantwortet.

[DarkFire]

Das heißt, bei Verwendung eines Phototransistors könnte ich mir unter Umständen den Verstärker mit OPV sparen?
Wie sieht es mit der Linearität aus?
Bei Wikipedia steht, das Photodioden in einem gewissen Bereich ziemlich linear sind, beim Transistor steht allerdings nichts.
Und wie würde es sich mit meiner Solarzelle verhalten?
Könnte ich diese verwenden und vielleicht direkt die Spannung messen?Ich glaube aber, soweit ich das noch richtig in Erinnerung habe, das bei Solarzellen die Spannung nur sehr gering von der Lichtintesität abhängig ist.

Chris

[ruediw]

Die Photodiode verhält sich wie eine Solarzelle, d.h. eine Solarzelle
ist im Prinzip eine Serieschaltung von Photodioden die auf hohe
Ausbeute gezüchtet sind.
Im Gegensatz zur Solarzelle die als Spannungsquelle benutzt wird,
wird bei der Lichtmessung die Photodiode als Stromquelle benutzt.

Bei genauen und linearen Lichtmessern wird der Strom gemessen.
Das heisst, der Strom denn die Diode liefert (quasi im Kurzschluss)
fliesst durch denn Widerstand der vom Ausgang des OP-Amp
zum Invertierenden Eingang des OP-Amp geschaltet wird.
Dieser Strom wird dadurch in eine Spannung umgewandelt und gleichzeitig
verstärkt. Je hochomiger dieser Widerstand gewählt wird, umso empfindlicher wird die Messung.

Die Vorteile sind:
1. Sehr linear auch über einen weiten Bereich
2. Sehr stabil.

Ist natürlich abhängig davon was für einen OP-Amp wählst.

[Blackbird]

Und nicht vergessen:
die üblichen Fotodioden und -transistoren haben eine spektrale Empfindlichkeit in der Nähe von infraroter Strahlung. Das sollte wohl nicht gemessen werden, denn da kommen ganz andere Werte für die Sonnenscheindauer raus, trotz Umrechnung.
Für Tageslicht gibt es spezielle Fotodioden. Die Schaltung ist aber genauso - also als Fotoelement mit Verstärker.

Blackbird

[DarkFire]

Danke für die zahlreichen Hinweise!

Ich werde dann wohl doch eine Photodiode + OPV nehmen.
Welchen OPV würdet ihr empfehlen, bzw. auf was muss ich beim OPV achten? Ich habe normalerweise nämlich nicht so viel mit OPVs zu tun, daher auf diesem Gebiet eher wenig Erfahrung.

Chris

[ruediw]

Kommt darauf an...

wie die tiefste Leuchtstarke sein soll.
Für normale Anwendunge (Tageslicht) würde ein einen OP-Amp
wie LM358 (2-fach) oder LM324 (4-fach) oder einen
"Rail to Rail" OP-Amp wählen. Die kannst du problemlos
mit einer Einfachspeisung betreiben. Bei Uralt OP-Amp's wie
dem Klassiker 741 musst Du eine 2-fach Speisung haben
(+5V / -5V bis +15V / -15V) damit sie vernünftig funktionieren.

Bei meinem Letzten Job haben wir z.Bsp den TLC272 erfolgreich
eingesetzt.

Gehe doch mal zu Wikipedia, dort findest du viele Infos die
es hier in der Wicki nich gibt.

[repi64]

Ist das Thema noch aktuell?
Als Fotodiode eignet sich die BPW21 durch die gute Linearität besonders gut.
Als OPAMP ist, wie schon erwähnt, der TLC272 nicht verkehrt.