Ich arbeite an einem berührungslosen IR-Thermometer. Ich verwende den Artikel von Diana Friedman als allgemeinen Leitfaden. Ich plane, eine Schaltung ähnlich der in Abbildung 10 gezeigten zu verwenden.
Ich plane die Verwendung der Fotodiode SFH 203 FA , die im nahen Infrarotbereich erfasst und einen ziemlich kleinen Halbwinkel hat. Es hat auch einen eingebauten Lichtfilter.
Ich erwarte sehr kleine Leckströme (in der Größenordnung von nA), die ich messen muss. In Dianas Design verwendet sie den OPA380- Verstärker, der als „Transimpedanzverstärker“ vermarktet wird und sich ideal für diese Art von Anwendung eignet. Leider wird dies nur in SMD-Gehäusen verkauft und was ich wirklich möchte, ist eine Durchgangslochkomponente.
Ich überlege, stattdessen den Chopper-Verstärker TC7650 zu verwenden . Er hat bessere Stromeingangsvorspannung und Spannungseingangs-Offset-Eigenschaften als der OPA380, hat aber auch ein deutlich kleineres Verstärkungsbandbreitenprodukt ( 2MHzvs. 90MHz).
Ich gehe davon aus, dass dies bedeutet, dass meine maximale Abtastfrequenz 1/45die der ursprünglichen Schaltung sein wird, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich die Verstärkung für die Schaltung berechnen soll, daher habe ich keine Ahnung, ob dies ein akzeptables Opfer für meine Verwendung ist.
Wie berechne ich die Verstärkung der Schaltung in Abbildung 10 oder direkter die maximale Abtastrate für dieselbe Schaltung?
Gibt es andere Parameter über die Verstärker, die ich berücksichtigen muss? Soweit ich das beurteilen kann, habe ich die 3 großen bereits erwähnt.
Der erste Kommentar ist, dass dieser Aufbau basierend auf Abbildung 4 einfach die Temperatur der Diode misst, nicht die Temperatur eines Schwarzkörperstrahlers basierend auf IR-Strahlung. (Abbildung 4 scheint die Wärmepackung in Kontakt mit der Diode zu zeigen.) Außerdem erreicht die Schwarzkörperstrahlung bei den im Papier angegebenen Temperaturen einen Spitzenwert bei viel längeren Wellenlängen als die Grenzfrequenz von Siliziumdioden (etwa 1100 nm).
Zweiter Kommentar zur Verstärkung: Das einfache Modell für eine Fotodiode ist eine ideale Stromquelle parallel zu einem Kondensator. Vernachlässigen Sie für einen Transimpedanzverstärker wie gezeigt die Diodenkapazität, da sie mit virtueller Masse kurzgeschlossen ist. Das Rückkopplungsnetzwerk liegt parallel zu 10 meg mit 0,51 nF, was einen Pol in der Übertragungsfunktion angibt oder ungefähr 49 kHz. Dies sagt wirklich nichts über die Abtastrate aus, es ist nur, wie der Strom von der Diode von der Transimpedanzschaltung in eine Spannung übersetzt wird. Die Abtastrate wird durch den A/D-Wandler eingestellt.
Dritter Kommentar: Diese Verstärker haben eine ausreichend hohe Verstärkungsbandbreite, um für alle praktischen Zwecke dieser Schaltung als ideal angesehen zu werden. Sie können eine exakte Übertragungsfunktion ausführen, aber eine Kondensatortoleranz von 10 % würde die nicht idealen Effekte des Verstärkers überschwemmen.
Unterm Strich misst dieses Setup jedoch einfach die Temperatur der Diode. Es misst die Temperatur nicht über die IR-Antwort. Sie können einen viel genaueren Temperatursensor von TI, Analog Devices, National usw. erhalten, der auf einem einzigen Chip integriert ist. Oder Sie können einfach den Leckstrom einer Diode messen, um dasselbe zu tun.
hallowelt922
A device that measures the infrared emitted by an item using a photodiode, and then converts the measured infrared to a temperature reading.Und es gibt IR-Strahlung, die bei Raumtemperatur unter 1100 nm emittiert wird, sie ist nur sehr klein im Vergleich zu längeren Wellenlängen.Joe Hass