Vidlákovo elektro 32. Měření intenzity světla

21. února 2013 v 5:42 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Zdálo by se, že slovem "fotodioda" se můj blog jenom hemží, ale přesto jsme neprobrali všechno. Představte si, že existuje velice jednoduchá metoda jak jednou fotodiodou v logaritmické stupnici změřit intenzitu světla - počínaje světlem hvězd v temném lese a konče lupou soustředěným slunečním světlem.

Všichni, kteří jste sledovali můj zápas s Trávoměrem a logaritmickými zesilovači jste teď patrně strnuli hrůzou - zase nás čeká 10 dílů blogu a na konci - zapojení, které kdoví jestli bude vůbec fungovat, ale ne - podobně jako jsme minule probrali primitivně jednoduchý (a fungující) světelný komparátor - dnes probereme - "zapojení nezapojení" - fotodiody, které má skutečně v úvodu řečené magické vlastnosti.

Takže jestli nevěříte - nemusíte ani nic zapojovat - sežeňte si moji milovanou fotodiodu BPW34 a připojte ji k digitálnímu multimetru nastaveném na měření napětí "2 volty" vystavíte - li fotodiodu slunci bude na ní kolem 900 mV, v úplné tmě na ní pořád bude 2-3 mV - mezi tím se pohybuje měřená světelná intenzita - přesně v logaritmické stupnici.
Protože dioda připojená k multimetru je robotům na nic "obestavěl" jsem ji malinkým obvodem s LM324 který zesiluje přibližně 5x aby se signál od úplné tmy po sluneční světlo dal digitalizovat v MCU jako napětí 0-5V.
Jenom pro zopakování, jako ve škole - vlevo je fotodioda zapojená v závěrném - tzv proudovém neboli "photocoductive" režimu. Takto je dioda zapojena v Trávoměru, v CD, DVD optických kabelech a vůbec skoro všude. Proud fotodiodou je lineárně závislý na intenzitě světla a fotodioda je schopna takto pracovat až do gigahertzových frekvencí.
Vpravo je dioda zapojena v propustném směru - funguje jako zdroj napětí - odtutd napěťový, neboli "Photovoltaic" režim. Ano - BPW34 se od fotovoltaických panelů, podvodníky namontovaných všude na pole, liší jenom velikostí a tím pádem proudem, který je schopna vyrobit.

Ve fotovoltaickém režimu závisí napětí diody na logaritmu světelné intenzity, fotodioda je v tomto režimu pomalá - 10 bliknutí za vteřinu je pro BPW34 absolutní maximum. R2, R3 spolu s LM324 tvoří zesilovač pro procesor. R4 je ochraný odpor, který chrání pin AD převodníku. Úloha R5 je trochu záhadná - tvoří zátěž fotodiody a vlastně je to "spotřebič" vyrobeného proudu. Můžete jej vynechat, nebo zvětšit na 1M - v tom případě bude logaritnická odezva diody lepší, ale bude podstatně pomalejší - 1-2 měření za sekundu. Teoreticky je možné snížit jej i na 10K ale to už je dioda "přetížená" a nemá tak pěknou logaritmickou závislost napětí na osvitu.

Tím bylo o tomto velice šikovném obvodu řečeno vše - snad jenom dodatek, že úplně stejný obvod - bez zesilovače - jenom s velikou fotodiodou a ručičkovým milivoltmetrem fungoval v expozimetrech Sovětských fotoaparátů - ty pracovaly bez baterie - a jak byli všichni sovětští soudruzi spokojení.....

Zbývá už jenom tradiční rada pro brunety. Nebuďte blbé, jako blondýny, a vyhýbejte se soláriím širokým obloukem - jednak blondýny ze solárka vypadají po třicítce jako usmažené tresky a navíc muže nejvíce rajcují brunety z indického podhůří Himaláje - sice černovlasé, ale bledé a modrooké - ježiš to je žrádlo ...
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama