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korkenzieher(R)

23.08.2017,
01:51
(editiert von korkenzieher
am 23.10.2017 um 01:11)
 

Detektion (Elektronik)

Hallo,

ich bin momentan an einer Arbeit dran und wollte mal fragen, ob da jemand vielleicht schon Erfahrungen hat oder ein paar Ideen.
Es geht darum, dass in einem dunklen "Raum" bestimmt werden soll, ob dort kleine Lichtmengen vorhanden sind. Dazu soll eben ein relativ einfacher Detektor gefertigt werden, mit einer Fotodiode, einem Fototransistor o.ä.

Was wäre dafür am Besten geeignet? Und wie setzt man dies am Besten um? Also mit welcher Schaltung, usw.?

Danke & Viele Grüße

Kendiman(R)

23.08.2017,
09:18
(editiert von Kendiman
am 23.08.2017 um 09:21)


@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» Hallo,
»
» ich bin momentan an einer Arbeit dran und wollte mal fragen, ob da jemand
» vielleicht schon Erfahrungen hat oder ein paar Ideen.
» Es geht darum, dass in einem dunklen "Raum" bestimmt werden soll, ob ein
» Stoff dort vorhanden ist. Dies soll über die typische Fluoreszenz erfolgen.
» Eine Fläche soll mit einer UV-LED einer best. Wellenlänge angestrahlt
» werden, wodurch der Stoff zum Fluoreszieren angeregt wird, und im Anschluss
» soll die Fluoreszenz des Stoffes (ca. 430 nm Wellenlänge) detektiert werden
» (sofern der Stoff vorhanden ist). Dazu soll eben ein relativ einfacher
» Detektor gefertigt werden, mit einer Fotodiode, einem Fototransistor o.ä.
»
» Was wäre dafür am Besten geeignet? Und wie setzt man dies am Besten um?
» Also mit welcher Schaltung, usw.?
» Bin in dem Gebiet nicht ganz so bewandert.
»
» Danke & Viele Grüße

Sich mal nach - Transimpedanzverstärker - oder - Lichtempfänger -
Das sind Lichtverstärker mit Photodioden.

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
23.08.2017,
11:27

@ Kendiman

Fluoreszenz Detektion

Hi,

vielleicht wirst Du hier fündig

https://www.edmundoptics.de/products/

Gruß
Ralf

» »
» » ich bin momentan an einer Arbeit dran und wollte mal fragen, ob da
» jemand
» » vielleicht schon Erfahrungen hat oder ein paar Ideen.
» » Es geht darum, dass in einem dunklen "Raum" bestimmt werden soll, ob ein
» » Stoff dort vorhanden ist. Dies soll über die typische Fluoreszenz
» erfolgen.
» » Eine Fläche soll mit einer UV-LED einer best. Wellenlänge angestrahlt
» » werden, wodurch der Stoff zum Fluoreszieren angeregt wird, und im
» Anschluss
» » soll die Fluoreszenz des Stoffes (ca. 430 nm Wellenlänge) detektiert
» werden
» » (sofern der Stoff vorhanden ist). Dazu soll eben ein relativ einfacher
» » Detektor gefertigt werden, mit einer Fotodiode, einem Fototransistor o.ä.
»
» »
» » Was wäre dafür am Besten geeignet? Und wie setzt man dies am Besten um?
» » Also mit welcher Schaltung, usw.?
» » Bin in dem Gebiet nicht ganz so bewandert.
» »
» » Danke & Viele Grüße
»
» Sich mal nach - Transimpedanzverstärker - oder - Lichtempfänger -
» Das sind Lichtverstärker mit Photodioden.

korkenzieher(R)

23.08.2017,
15:46

@ Kendiman

Fluoreszenz Detektion

» Sich mal nach - Transimpedanzverstärker - oder - Lichtempfänger -
» Das sind Lichtverstärker mit Photodioden.

Hallo,

danke für die Antwort. Auf die Idee mit dem Transimpedanzverstärker bin ich auch bereits gekommen und habe da eine Schaltung aufgebaut. Habe dazu den OPV TL072 gewählt und die Fotodiode BPW34. Als Spannungsversorgung für den OPV habe ich mich für 12V-Batterien entschieden. Habe 4 10 Mega Ohm Widerstände als Rückkopplung in Reihe geschaltet, um eine möglichst hohe Verstärkung zu haben. Mein Problem ist, dass die Ausgangsspannung trotzdem ziemlich klein ist bei der Messung. Hast du da eine Idee, was man da noch verändern könnte?

Viele Grüße

Hartwig(R)

23.08.2017,
16:26

@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

Hallo,
die BPW34 hat bei 340nm keine große Empfindlichkeit mehr - eine PIN-Diode für UV wäre da besser, aber wohl auch deutlich teurer (Hamamatsu etc).
Was heisst "ziemlich klein" in Bezug auf die Ausgangsspannung??? Zumindest die Größenordnung der aufzunehmenden Strahlungsintensität sollte bekannt sein, dann kann man die Betriebsbedingungen für die Diode bzw. den I/U Umsetzfaktor des Transimpedanzverstärkers festlegen. Wahrscheinlich wirst Du mindestens eine weitere Stufe zur nachfolgenden Spannungsverstärkung benötigen. Es gibt auch einige Systeme, die mit einem optischen Chopper arbeiten: Eine vor der Diode rotierende Lochscheiben unterbricht den optischen Eingang in schneller Folge zur Messung, so daß "Dunkelwert" und Messwert ständig im Wechsel erfasst werden. Daraus ergibt sich eine Dunkelstromkompensation, das Signal ist eine Wechselspannung und dadurch einfach zu verstärken. Welcher Weg für dich zu wählen ist hängt von dem Meßbedingungen und den Anforderungen an die Genauigkeit sowie Empfindlichkeit ab.
Grüße
Hartwig

Kendiman(R)

23.08.2017,
16:28

@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» » Sich mal nach - Transimpedanzverstärker - oder - Lichtempfänger -
» » Das sind Lichtverstärker mit Photodioden.
»
» Hallo,
»
» danke für die Antwort. Auf die Idee mit dem Transimpedanzverstärker bin ich
» auch bereits gekommen und habe da eine Schaltung aufgebaut. Habe dazu den
» OPV TL072 gewählt und die Fotodiode BPW34. Als Spannungsversorgung für den
» OPV habe ich mich für 12V-Batterien entschieden. Habe 4 10 Mega Ohm
» Widerstände als Rückkopplung in Reihe geschaltet, um eine möglichst hohe
» Verstärkung zu haben. Mein Problem ist, dass die Ausgangsspannung trotzdem
» ziemlich klein ist bei der Messung. Hast du da eine Idee, was man da noch
» verändern könnte?
»
» Viele Grüße

Der Transimpedansverstärker ist ein Strom-Spannungswandler.
Im eigentlichen Sinn ist er gar kein Verstärker, sondern ein Wandler
Die 4 x 10 MOhm stellen auch keine "Rückkopplung" dar.
Aber egal, es komm ja darauf an eine Spannung zu erhalten,
wenn auf die BPW 34 Licht fällt.
Mit 40 MOhm wird aus 25 pA Photodiodenstrom eine Ausgangsspannung von 1 mV
U = I * R
Mit einem nachgeschaltetem OP kann man diese 1 mV weiter verstärken,
um noch kleinere Photodiodenströme zu detektieren.
Dann ist aber ein solider Aufbau notwendig.

Der OP NE 5532 ist rauscharmer. Wäre vielleich besser geeignet.
Statt der 4 x 10 MOhm kann man auch eine in Sperrrichtung
geschaltete Diode 1 N 4148 nehmen.

Steffen

23.08.2017,
17:05

@ Hartwig

Fluoreszenz Detektion

» Hallo,
» die BPW34 hat bei 340nm keine große Empfindlichkeit mehr

430nm und das ist eher blau/ violett.
Man weiß jetzt allerdings nicht wie dicht er mit dem Sensor an den Stoff kommt und wie gut sein Stoff ist....ähm leuchtet.
Vielleicht funktioniert es ja mit einer LED als Sensor.

Gruß Steffen

Altgeselle(R)

E-Mail

23.08.2017,
17:52

@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» » Sich mal nach - Transimpedanzverstärker - oder - Lichtempfänger -
» » Das sind Lichtverstärker mit Photodioden.
»
» Hallo,
»
» danke für die Antwort. Auf die Idee mit dem Transimpedanzverstärker bin ich
» auch bereits gekommen und habe da eine Schaltung aufgebaut. Habe dazu den
» OPV TL072 gewählt und die Fotodiode BPW34. Als Spannungsversorgung für den
» OPV habe ich mich für 12V-Batterien entschieden. Habe 4 10 Mega Ohm
» Widerstände als Rückkopplung in Reihe geschaltet, um eine möglichst hohe
» Verstärkung zu haben. Mein Problem ist, dass die Ausgangsspannung trotzdem
» ziemlich klein ist bei der Messung. Hast du da eine Idee, was man da noch
» verändern könnte?
»
» Viele Grüße

Hallo,
vielleicht stimmen einige Details an deiner Schaltung nicht.
Stell doch mal ein Schaltbild rein.
Grüße
Altgeselle

Kendiman(R)

23.08.2017,
18:07
(editiert von Kendiman
am 23.08.2017 um 18:41)


@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» » Sich mal nach - Transimpedanzverstärker - oder - Lichtempfänger -
» » Das sind Lichtverstärker mit Photodioden.
»
» Hallo,
»
» danke für die Antwort. Auf die Idee mit dem Transimpedanzverstärker bin ich
» auch bereits gekommen und habe da eine Schaltung aufgebaut. Habe dazu den
» OPV TL072 gewählt und die Fotodiode BPW34. Als Spannungsversorgung für den
» OPV habe ich mich für 12V-Batterien entschieden. Habe 4 10 Mega Ohm
» Widerstände als Rückkopplung in Reihe geschaltet, um eine möglichst hohe
» Verstärkung zu haben. Mein Problem ist, dass die Ausgangsspannung trotzdem
» ziemlich klein ist bei der Messung. Hast du da eine Idee, was man da noch
» verändern könnte?
»
» Viele Grüße

Wenn der Aufbau richtig ist und funktioniert aber ausgereizt ist, dann sind andere Schaltungen sinnvoller.
Zuerst muss eine Photodiode her, die in dem gewünschten Lichtwellenbereich optimal funktioniert.
Im violett-blauen Bereich ist die BPW 34 nicht sehr effizient.
Dann, wie Hartwig vorschlägt, mit einem Chopper aus Gleichlicht ein Wechsellicht machen.
Der Aufwand wird dadurch größer. Aber Wechelspannung kann man besser handhaben.
Dann eine für violett hochempfindliche APD (Avalanche Photo Diode) verwenden.
Dazu benötigt man aber eine höhere Spannung (meist > 180 V)

korkenzieher(R)

23.08.2017,
19:33

@ Kendiman

Fluoreszenz Detektion

» Mit einem nachgeschaltetem OP kann man diese 1 mV weiter verstärken,
» um noch kleinere Photodiodenströme zu detektieren.
» Dann ist aber ein solider Aufbau notwendig.

Wie genau müsste die Schaltung denn aussehen? :-)

korkenzieher(R)

23.08.2017,
19:34

@ Altgeselle

Fluoreszenz Detektion

» Hallo,
» vielleicht stimmen einige Details an deiner Schaltung nicht.
» Stell doch mal ein Schaltbild rein.
» Grüße
» Altgeselle

anbei mal das Schaltbild.

korkenzieher(R)

23.08.2017,
19:35
(editiert von korkenzieher
am 23.08.2017 um 19:35)


@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» » Hallo,
» » vielleicht stimmen einige Details an deiner Schaltung nicht.
» » Stell doch mal ein Schaltbild rein.
» » Grüße
» » Altgeselle

» anbei mal das Schaltbild.

und nun mein tatsächlicher Aufbau.

Steffen

23.08.2017,
19:53

@

Fluoreszenz Detektion

» » Vielleicht funktioniert es ja mit einer LED als Sensor.
»
» Eine LED kann auch als Sensor angewendet werden? Das wusste ich gar nicht
» :-D

Wenn du eine farbige mit klarem Gehäuse hast, klemm mal ein Multimeter dran und halte sie ins Licht.

Gruß Steffen

Altgeselle(R)

E-Mail

24.08.2017,
10:10

@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» » » Hallo,
» » » vielleicht stimmen einige Details an deiner Schaltung nicht.
» » » Stell doch mal ein Schaltbild rein.
» » » Grüße
» » » Altgeselle
»
» » anbei mal das Schaltbild.
»
» und nun mein tatsächlicher Aufbau.
»
»
Es sieht so aus, als ob du den TL072 mit +- 1,5V versorgst.
Das ist viel zu wenig.
Dein Schaltbild zeigt einen LM358.
Der ist wegen seiner Bipolar-Transistoren im Eingang ungeeignet.
Wenn nur +- 1,5V zur Verfügung stehen, sollte ein RR-OP mit
CMOS-Eingängen und geringer Offset-Spannung eingesetzt werden,
zum Beispiel OPA2376.

Kendiman(R)

24.08.2017,
10:57
(editiert von Kendiman
am 24.08.2017 um 11:07)


@ korkenzieher

Fluoreszenz Detektion

» » Mit einem nachgeschaltetem OP kann man diese 1 mV weiter verstärken,
» » um noch kleinere Photodiodenströme zu detektieren.
» » Dann ist aber ein solider Aufbau notwendig.
»
» Wie genau müsste die Schaltung denn aussehen? :-)

Hier ein Vorschlag:
Aber mindestens +/- 9 Volt als Betriebsspannung
Um die Schaltung zu testen, benötigst du eine absolut dunkle Kiste,
in die du die Schaltung unterbringst.
Zusätzlich eine einstellbare geringe Beleuchtung mit der gewünschten Lichtfarbe.
Messanzeige lichtdicht herausführen.


Transimpedanzverstärker

Steffen

24.08.2017,
12:30

@ Altgeselle

Fluoreszenz Detektion

» » » » Hallo,
» » » » vielleicht stimmen einige Details an deiner Schaltung nicht.
» » » » Stell doch mal ein Schaltbild rein.
» » » » Grüße
» » » » Altgeselle
» »
» » » anbei mal das Schaltbild.
» »
» » und nun mein tatsächlicher Aufbau.
» »
» »
» Es sieht so aus, als ob du den TL072 mit +- 1,5V versorgst.
» Das ist viel zu wenig.
» Dein Schaltbild zeigt einen LM358.
» Der ist wegen seiner Bipolar-Transistoren im Eingang ungeeignet.
» Wenn nur +- 1,5V zur Verfügung stehen, sollte ein RR-OP mit
» CMOS-Eingängen und geringer Offset-Spannung eingesetzt werden,
» zum Beispiel OPA2376.

Da kommt eher ein Stapel Knofzellen rein.
Z.B. sowas wie LRV08.

Gruß Steffen