Comment utiliser correctement la photodiode infrarouge SFH235?

J'ai une photo-diode SFH235 ir (dont la fiche technique peut être trouvée ici ) et seulement des connaissances de base en électronique.

Je veux connecter la photodiode à un Arduino (le grand plan est d'ajouter une diode infrarouge et de construire un capteur de distance).

Je comprends que la photodiode produit du courant, et elle produit plus de courant plus la lumière qui y tombe est intense.

J'ai vu des schémas qui connectent les photodiodes de la même manière que les photorésistances sont connectées. D'autres le connectent à un "opamp" (pourquoi?) Et ce sont aussi ces articles qui disent que j'ai besoin d'amplifier le courant. J'ai également vu des condensateurs ajoutés au circuit.

Quelle est la bonne façon pour ma candidature? Comment puis-je connecter la photodiode à l'entrée analogique d'Arduino (qui mesure la tension)?

arduino infrared photodiode

— Artium
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La manière la plus simple de connecter une photodiode (même une LED peut être utilisée de cette manière comme photocapteur) est la suivante:

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Notez que la photodiode est polarisée en inverse à travers la résistance 1 Meg R1. Le photocourant généré par la diode s'oppose à la circulation du courant de fuite à travers cette diode polarisée en inverse, ladite opposition augmentant avec plus de lumière sur la jonction de la diode. La tension au point de jonction monte donc en tension avec augmentation de la lumière.

Le schéma de gauche aura une tension assez basse sur la broche ADC. Pour augmenter cette tension, un ampli op peut être utilisé comme amplificateur non inverseur, comme indiqué dans le schéma à droite. Dans l'exemple illustré, ce gain est Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182.

Ce gain de tension se traduit par une lecture plus élevée au niveau de la broche ADC, utilisant potentiellement une plus grande partie de la plage de tension d'entrée de l'ADC.

Les autres applications des amplificateurs opérationnels pour les photodiodes comprennent:

comme amplificateur à transimpédance, pour amplifier directement le photocourant, sans utiliser de résistance de polarisation
comme suiveur de tension (tampon de gain unitaire) pour le diviseur de tension formé entre la diode et la résistance de polarisation

Remarque:
Il faut cependant s'assurer que la tension après amplification ne dépasse pas l'alimentation 5 Volts. Si l'ampli-op est alimenté par la même alimentation 5 volts que l'Arduino, cela est automatiquement pris en charge, car la sortie de l'ampli-op est écrêtée sur son rail d'alimentation supérieur, ou même plus bas si l'ampli-op n'est pas un rail -à type rail.

— Anindo Ghosh
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Si j'utilise la méthode simple (schéma de gauche), comment puis-je calculer la tension d'entrée sur l'ADC? Comment choisir une valeur de R1? Ce qui m'embrouille, c'est que lorsque j'ai mesuré la tension, le courant et la résistance de la photodiode, les trois ont changé avec une intensité lumineuse ir plus élevée, je pensais que seule la valeur actuelle est un paramètre que je peux utiliser pour représenter l'intensité ir.

— Artium

@Artium Vous devez réellement mesurer la tension à l'aide d'une méthode à haute impédance (telle qu'une sonde 10x, ou mieux, 100x sur un oscilloscope). De même, commencez simplement avec R1 = 1M, puis essayez 470k et 2,2M, pour voir celui qui fonctionne le mieux. Le fait de mesurer la tension ou le courant changerait la valeur, car la magnitude du photocourant est vraiment très petite, et la fuite à travers une sonde multimètre peu coûteuse drainerait beaucoup de ces femtoAmperes.

— Anindo Ghosh

Donc, pour les rails d'entrée implicites sur l'ampli-op dans le circuit à droite, le rail positif serait-il connecté à 5V et le rail négatif à la masse?

— imallett

@imallett Oui, les rails d' alimentation implicites seraient connectés à + 5v et à la terre, comme vous le dites.

— Anindo Ghosh

"La tension au point de jonction augmente donc de tension avec l'augmentation de la lumière." En utilisant le circuit à gauche (avec batterie au lieu d'Arduino; mesure de la tension au point de jonction par rapport à la terre avec un multimètre), j'obtiens exactement le contraire.

— imallett

Comme les membres l'ont dit plus haut, la tension et le courant des photodiodes peuvent être très petits, en particulier avec l'IR. L'OSRAM SFH203PFA montré pour l'instance peut faire 0,25-0,35 sous un éclairage ambiant ou secteur, mais sans polarisation ne produit qu'une onde de 0,003 3 millivolts frappée par le laser IR sur mon oscilloscope Phillips. L'amplification à l'aide d'un ampli opérationnel fonctionne pour moi.

— Dave Bond
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