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Lichtstärkesensor Photodiode und OPA (Bauelemente)

verfasst von Kendiman, 08.02.2021, 09:18 Uhr

» Servus Zusammen,
»
» ich möchte gerne die Lichtstärke (Helligkeit) messen und hab mir dazu nach
» einigen Recherchen eine Schaltung ausgesucht die ich (hoffentlich) mit
» Bauteilen realsieren kann, die ich schon da habe.
»
»
» Photodiode BPW34 hätte ich da, Widerstände und KerKos sollten auch nicht
» das Problem sein. Nur welchen OpAmp verwende ich da am besten? Ich habe nur
» +12V, +5V und 0V für die Versorgung zur Verfügung. Die OPAs die ich da habe
» sind:
» * LM741CN
» * LM324
» * LM358N
» * TCA520B
» * TLC227IP
» * TL071IP
»
» Wäre da einer geeignet? Und nach welchen Kriterien dimensioniere ich dann
» Rf und Cf? Ich will so ungefähr abschätzen können ob es ein Sonniger oder
» eher diesiger (bewölkt/nebelig) Tag ist. Das muss nicht super-genau sein,
» ein Schätzeisen sollte vorerst reichen.
»
» So nebenbei, was wäre denn ein general purpose OPA den man unbedingt in der
» Bastelkiste vorrätig haben sollte?
»
» Hintergrund für das Ganze ist, dass ich grad an meiner Zeitschaltuhr für
» die Pflanzleuchte bastel. Die nötigsten Features sind schon umgesetzt
» (gelötet und gecoded), nur hätte ich gerne noch ein paar Erweiterungen.
» Eine davon ist, dass sich die LEDs bei genügend Sonnenlicht nicht
» einschalten sollen. Zumindest ab dem Zeitpunkt wo die Pflanzen nicht mehr
» im Mini-Gewächshaus stehen, sondern auf der Fensterbank. Die LED-Panels
» werden dann mit ausreichend Abstand über den Pflanzen hängen (also ohne die
» Pflanzen zu beschatten).
»
» Gruß
» Bastelix

Die Schaltung ist für die Lichtmessung gut geeignet.
Der OP ist als Strom-Spannungswandler geschaltet (Transimpedanzwandler)
Als OP eignet sich jeder Standard OP ( LM 741 )
Die Photodiode BPW 34 ist einsetzbar.
Etwas problematisch ist die Versorgungsspannung von 12 V
Ein OP benötigt eigentlich 2 Spannungen plus 12 V und minus12 V
Mit einem Trick kann man auch mit nur einer Spannung auskommen.
Man teilt +12 V in 2 x 6 V auf. Das geschieht durch die beiden Widerstände R1 und R2
Rf ist in 3 umschaltbare Widerstände aufgeteilt. (R3, R4, R5 )
Rf berechnet sich Rf = U / I (Polarität nicht berücksichtigt)
U = maximale Spannung am OP-Ausgang (ca.5 V)
I = Strom der Photodiode BPW 34
Bei normaler Arbeitsplatzbeleuchtung ca. 50 uA
Bei großer Helligkeit ca. 5 mA
Cf ist ein Neutralisationskondensator
Er ist abhängig von;
1 dem verwendeten OP
2. dem Aufbau der Schaltung
Meist reicht ein Kondensator von 10 pF (testen ob die Schaltung schwingt)
Das in der Schaltung gezeichnete Voltmeter bezieht sich auf die halbe
Betriebsspannung und zeigt bei Dunkelheit 0V.
Bei absoluter Dunkelheit ist die Ausgangsspannung am OP = halbe Betriebsspannung
Bezogen auf GND.
Für eine weitere Verarbeitung des Signals (zum Schalten von Leuchtmitteln)
muss der Ausgang noch angepasst werden.