Senderkedel vermessung mit Photodiode

[ollivah]

Hallo,

ich muss für mein Projekt den Sendekegel einer IR-Diode ausmessen. Dazu habe ich mir folgendes überlegt:
Da ich einen vorhandenen Versuchsaufbau verwenden muss, kann ich nicht weiter herum experimentieren.
Als Schaltung habe ich mir gedacht: VCC - Widerstand - Diode - GND
Von der Diode soll dann noch ein MM abgehen, dass die Veränderungen der Spannung anzeigt.
Da ich absoluter Neuling bin, weiß ich nicht mal, ob ich das so schalten kann.
Um den Widerstand auszurechnen, benötige ich allerdings ja auch noch Daten wie Spannung und Strom. Leider werde ich aus dem Datenblatt der Diode nicht so recht schlau. Ich kann z.B. nirgends die Betriebsspannung finden, denke aber dass die Durchlassspannung es nicht ist. Das ist ja die Spannung, die die Diode verbarucht, oder?
Kann mir hier vielleicht jemand helfen, und sagen welche Daten hier wichtig sind?

Das Datenblatt liegt hier:
http://breadboard.solarbotics.net/datasheets/IR_sfh205.pdf

[Thomas$]

Hi
Ich würd mal sagen
Spannung von 1,3 Volt Durchlasspannung bis 32 V Sperrspannung
mfg $thomas

[ollivah]

Erstmal Danke für die Antwort.
Ich würde die gesamte Schaltung dann mit 5 V betreiben.

Hmmz, ich probiers jetzt einfach mal aus. Muss mal vorankommen.
Dennoch danke

[Besserwessi]

Die Diode und den Widerstand sollte man von der Reihenfolge her vertauschen. Das externe Licht bestimmt den Strom durch die Fotodiode. Man mißt also besser die Spannung am Widerstand, und damit den Strom. Für die langsamen Messungn ist die Spannung die an der Fotodiode anliegt ziehmlich egal, solange sie in Sperrichting bleibt und nicht über die maximalen 32 V geht. 5 V sind also völlig in Ordnung.

Die Durchlassspannung der Fotodiode wäre etwa 0,6 V ist aber völlig uninteressant, da man besser in Sperrichtung bleibt.

Wichtige Daten der Fotodiode sind für diese Anwending wohl die spektrale empfindlichkeit für die interessante Wellenlänge der LED und die größe der empfindlichen Fläche.

[Thomas$]

Hast du nen Multimeter mit Dioden tester die Flussspannung gibt an ab wann es losgeht also leuchtet. Ich würd 5V und 100 ohm oder 200 wiederstand nehmen
warum ir das sieht doch keiner ? ich hab das problem bei ir lasern wenn man reinkuckt ob sie geht kann man sich die Augen zerstören ohne das man es merkt .Also kuck ich nicht rein aber weis nicht ob sie geht.

[Thomas$]

Was willst du messen das teil hat ne Tageslichtsperre.

[oberallgeier]

Hallo ollivah,

wie wärs, wenn Du Osram und Siemens - Abteilung "Entwicklung Photodioden" - anschreibst und die fragst, wie Du das mit (einfachen? kostengünstigen? oder so) Mitteln anstellen kannst.

[the_Ghost666]

Da ich momentan in meiner Bachelorarbeit mit Photosensoren rumspiele, kann ich dir einen Rat für eine Schaltung geben.
Einfachste Maßnahme ist wie Besserwessi sagte, wenn du es genauer haben willst, weil du schon hohe Widerstände oder Photoströme brauchst, um mit nem Multimeter zu messen, dann folgendes:
Wenn du einen Operationsverstärker rumliegen hast, dann würde ich dir empfehlen nen einfachen Transimpedanzverstärker aufzubauen.
Nichtinvertierender Eingang an Masse, Anode der Photodiode an Masse, Kathode an den invertierenden Eingang und ein Gegenkopplungswiderstand von Ausgang zu invertierendem Eingang. Der Photostrom ist dann U/R, wenn du den Widerstand hoch genug wählst (10k - einige Meg) bekommst du ne schöne Aussteuerung bei entsprechendem Lichteinfall und einen linearen Spannungsausgang für die Messung mit nem Multimeter.

[Besserwessi]

Auch wenn die Photodiode einen Filter hat, wird man bei kleinen Intensitäten auch aus der Umgebung etwas unetergrund habe. Man wird also vermutlich Abwechselnd mit LED an / Aus messen und dann die differenz bilden.

[the_Ghost666]

Ich denke, wenn er den Abstrahlwinkel messen wird, sollte diese geringe Restlicht-Störung kaum etwas ausmachen, meist sind die Filter doch sehr schmalbandig, man sollte nur nicht mit ner Leuchtstoffröhre oder Sonnenlicht messen.
Denk dran, dass die Abstrahlwinkel bei LEDs so ermittelt werden, dass es der Winkel ist, bei dem die Leuchtstärke auf 50% gesunken ist.

[Besserwessi]

Die Filter bei den IR Fototransistoren sind alles andere als Schmalbandig. Oft gibt der Filter einen untere Grenze für die Wellenlänge bei etwa 800 nm vor. Die obere Grenze legt dann das Silizium bei etwa 1000 nm fest.

[the_Ghost666]

Interessant, hatte bisher keine Probleme damit.
Ich soll für meinen Prof auch noch einen Sensor aufbauen, der Lichtstärke detektieren soll. Vorraussichtlich mit einer Photodiode als Sensor und einer zweiten, blind geschaltet (abgedunkelt) um Temperatureinfluss mittels Differenzbildung rauszunehmen, würde man diese zweite Diode noch dem Umgebungslicht aussetzen, hätte man die gewünschte Kompensation.
Ist sicher zuviel für ollivahs Anwendung, bin aber mal gespannt, wie gut es geht, da auch hohe Bandbreiten her sollen.

[Besserwessi]

Die 2 te Photodiode für die Temperaturkompensation wird da kaum sinvoll sein. Der Dunkelstrom schwankt ohnehin relativ stark von Exemplar zu Exemplar und das solle der wesentliche Tempearturefekt sein.

[the_Ghost666]

Der Prof will es so, hast du da Erfahrung? Mir solls fast egal sein, ich geh nur davon aus, dass der weiß, was er will, wenn er Vorlesungen zu Optoelektronik und so hält.

[ollivah]

Prinzipiell würde ich jetzt den Aufbau mal so machen, wie bewsserwissi es geschrieben hat. Allerdings bin ich mir unsicher, wieviel Ampere ich da nehmen sollte. Laut Datenblatt sind 25µA der Kurzschlussstrom. muss ich drunterbleiben? Oder ist das der Strom, ab dem da was läuft?

Und danke für die Antworten

Unf für die Berechnung des Widerstandes würde ich jetzt 5V - durchlassspannung (=3,7V) / Stromstärke nehmen.
Wenn ich als Stromstärke die 25µa nehme, komme ich auf 148KOhm.
Klingt für mich eigentlich durchaus ok...

[Besserwessi]

Die Fotodiode wirkt als Lichtgesteuerte Stromquelle. Man braucht also keine externe Stromquelle, sondern man braucht etwas um den Stom zu messen, in diesem Fall den Widerstand.
Die 25 µA sind ein typischer Stromwert für einen Vorgegebene Beleuchtung. Bei viel Licht kann das auch deutlich mehr sein (bis ein paar mA) bei sehr intensiver Beleuchtung. Die Durchlaßspannung der Fotodiode ist völlig egal, denn man betreibt die Fotodiode nicht in Durchlassrichtung. Der Widerststand wird so dimensioniert das man bei miximal auftretendem Strom (das müssen nicht die 25 µA sein) die maximale sinnvolle Spannung auftritt. Mit einen DMM wohl 2 V oder auch 0,2 V.

[ollivah]

Wenn ich also das Messgerät direkt an die Photodiode klemme, dann müsste ich doch die Stromstärke messen können. (Die Eingänge des Messgerätes sind ja durch einen kleinen Widerstand verbunden) Und wenn hier nicht genug Stomankomt, um zu messen, benötige ich noch einen Messverstärker, richtig?

[Besserwessi]

Man kann die Fotodiode wie beschrieben auch ganz ohne extra Spannungsquelle, nur mit einem Lastwiderstand betreiben. Die Spannung am Lastwiederstand sollte nur relativ klein (unter etwa 0,4 V) bleiben, damit der Sensor gut linear bleibt. Mit dem DMM wird man wahrscheinlich mit 200 mV an der Diode auskommen. Damit eingekoppelte Spannungn nicht zu sehr stören, sollte man paralell zur Diode noch einen Kondensator (z.B. 1-100 nF) schalten, wenn der Widerstand groß wird.
Wenn man mit einem Widerstand von etwa 5-10 MOhm nicht auskommt, dann braicht man einen Verstärker.