Fotodioden-Verstärkerschaltung

Ich stelle eine Morsecode-Decoderschaltung mit Arduino zusammen (ein Fotodiodensensor, der mit einem analogen Pin verbunden ist, der Arduino dekodiert dann die hohen und niedrigen Lichtimpulse, die die Fotodiode als Punkte und Striche empfängt), und ich arbeite derzeit daran Sensorteil der Schaltung.

Ich habe die folgende Verstärkerschaltung, um das von der Fotodiode kommende Signal zu verstärken.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Außerdem habe ich von einem alten Barcode-Lesegerät den optischen Filter abgenommen und über die Fotodiode gestülpt, damit hauptsächlich das Licht des roten Laserstifts, mit dem ich auf den Detektor (10 Meter entfernt) strahle, durchkommen sollte.

Die Geschwindigkeit, mit der ich den Laser moduliere, erweist sich als das Hauptproblem; Ich moduliere den Laser, indem ich ihn alle 50 - 200 Mikrosekunden ein- und ausschalte; Wenn Sie eine einfache Fotodiode alleine verwenden, wartet die Fotodiode, anstatt dies als Höhen und Tiefen zu lesen, nur, bis sie genügend Impulse erhalten hat, um den Sensor zu sättigen, und schaltet sich dann ein. Sie wirkt eher wie ein Tiefpassfilter.

Also habe ich mich entschieden, stattdessen diese Verstärkerschaltung zu verwenden, aber ich habe Mühe, die richtigen Widerstandswerte zu erhalten, um mir die Empfindlichkeit zu geben, die ich brauche; Ich habe es von 10k bis etwa 5Mohm versucht, aber alles ist entweder zu empfindlich oder wird nicht einmal registriert.

Kann jemand einige Widerstandswerte für die obige Schaltung oder eine andere Verstärkerschaltung empfehlen, die möglicherweise besser für die von mir benötigte Empfindlichkeit und Geschwindigkeit geeignet ist?

Für zusätzliche Informationen denke ich darüber nach, das Umgebungslicht, das zum Sensor gelangt, weiter zu reduzieren, indem ich entweder den Sensor und den Laser auf eine Oberfläche ein paar mm vom Detektor aus richte und die Reflexionen messe oder indem ich ein dünnes Stück davon anlege Papier über den Sensor, das der Laser durchscheinen und so auf den Sensor treffen würde.

Jede Hilfe sehr geschätzt

Bearbeiten 2: Hier ist die aktuelle Schaltung nach den Vorschlägen von Photon.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Schaltung ist direkt mit einem Arduino IO-Pin verbunden? Oder an einen ADC-Eingangspin? Ist der Pin in jedem Fall bei negativer Eingangsspannung in Ordnung?
Es sollte ein ADC-Pin sein, aber die negative Spannung ist ein guter Punkt, obwohl ich meinem Operationsverstärker keine negative Spannung zugeführt habe. Würde er versuchen, eine negative Spannung zu liefern, wenn ich ihm eine negative Versorgung zur Verwendung auf dem -ve geben würde Stift?
Ja, diese Schaltung benötigt eine negative Versorgung und erzeugt einen negativen Ausgang. Wenn Sie die PD umkehren und Vbias negativ machen, erhalten Sie eine positive Ausgabe. Aber Sie brauchen immer noch einen Operationsverstärker mit wirklich echten Rail-to-Rail-IOs.
Bitte teilen Sie auch den Schaltplan der Schaltung, die Sie tatsächlich gebaut haben. Es ist viel einfacher, eine hilfreiche Antwort zu geben, wenn Sie das tun.
Cheers, habe gerade meine Schaltung in ihrer aktuellen Form zum Hauptbeitrag hinzugefügt; Ich werde die nicht invertierende Operationsverstärkerschaltung ausprobieren und sehen, ob ich bessere Ergebnisse erziele.
Sie verstehen dies wahrscheinlich bereits aus meinen früheren Kommentaren, aber Ihre neue Schaltung wird nicht funktionieren.
Danke für die bisherige Hilfe, ich werde stattdessen die invertierte Schaltung ausprobieren, ich werde berichten.
Okay, ich habe die neue Schaltung hinzugefügt, die viel besser funktioniert, vielen Dank, Photon.
Als Schaltung ohne Werte und Teilereferenzen nützt es nicht viel.
Das ist es, was ich hierher wollte, um zu fragen, der Operationsverstärker ist ein Standard-lm 324n und die Fotodiode ist nur eine Standard-5-mm-Fotodiode, die aus einer unbenannten Tüte von ebay stammt, aber in Bezug auf die Widerstände habe ich ' Ich bin mir nicht sicher, was ich verwenden soll, ich habe im Moment einen 1,5-Mohm-Widerstand, der ungefähr zu funktionieren scheint, aber ich bin mir nicht sicher, ob es eine Strategie gibt, sie für diesen Verstärker auszuwählen (dh wenn ich höhere Widerstände auswähle). = mehr Empfindlichkeit, aber mehr Rauschen usw. und wo der Mittelweg wäre).
Nur ein Nebenkommentar ... da es so aussieht, als würden Sie nur versuchen, Licht (= hohe Leistung) und Dunkel (= niedrige Leistung) zu erkennen, haben Sie darüber nachgedacht, einen Komparator anstelle eines Operationsverstärkers zu verwenden? Alles andere gleich, Komparatoren (die abhängig von den relativen Spannungen des Eingangs hoch oder niedrig ausgeben, ähnlich wie ein Operationsverstärker, der auf die Schienen trifft) haben eine höhere Anstiegsgeschwindigkeit als Operationsverstärker. Hier finden Sie ein Beispiel für eine Fotodioden-Komparatorschaltung: playwithrobots.com/light-sensors

Antworten (1)

Sie können die Fotodiode im "Photovoltaik"-Modus betreiben und benötigen dann keine negative Versorgung. In diesem Fall erzeugt die Diode wie eine Solarzelle einen Strom. Sie können auf diese Weise auf etwas Geschwindigkeit und Empfindlichkeit verzichten.

Es erfordert einen Operationsverstärker, der an den Eingängen mit Null Volt arbeiten kann (der LM324 kann), diese werden oft als Operationsverstärker mit "Einzelversorgung" bezeichnet. Ein Operationsverstärker mit CMOS-Eingang wäre besser, da der Vorspannungsstrom keine Probleme verursacht.

Die Schaltung ist unten. Abhängig von der Kapazität der Diode und der Verkabelung (keine langen Leitungen zur Fotodiode verwenden) benötigen Sie möglicherweise den Kondensator C1, um Instabilitäten zu vermeiden.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Präzisions-Operationsverstärker mit JFET-Eingang, niedrigem Eingangsstrom (pA-Pegel) und niedriger Offsetspannung (Pegel von einigen nV) funktionieren meiner Meinung nach im Photovoltaikmodus gut.
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