Photodioden-Spannung am AVR-ADC in Sperrichtung messen

[Usb N. (spawnb)]

Hallo Zusammen,
gleich vorweg bin kein Profi im uMC-Bereich, aber lernfähig  :-)

Kurz und knapp, mein Problem ist die Spannungsmessung einer Photodiode 
in Sperrichtung.

Ziel: schnelle (ns) Hell-Dunkel-Erkennung mit Hilfe einer Photodiode.
Problem: ADC-Werte kommen nur bei Anschluss eines Multimeters. Sobald 
das Multimeter aus der schaltung genommen wird, lieg am ADC dauerhaft 0V 
an.

Schaltung: siehe angehängtes Bild....

uM-Controller: ATMEGA32U4 - "Teensy 2.0"
Link: http://www.pjrc.com/teensy/pinout.html
Datenblatt: http://www.pjrc.com/teensy/atmega32u4.pdf

Photodiode: Model BP 104 S
Link: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/152965/PIN-PHOTODIODE-BP104S/SHOP_AREA_26428&promotionareaSearchDetail=005
Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/152965-da-01-ml-PIN_Photodiode_BP104S_de_en.pdf

Spannung wurde mit Multimeter überprüft, bei Helligkeit ~4,7V und bei 
Abdunklung ~0,4V.

Wie oben geschrieben, funktioniert die adc messung einwandfrei wenn ich 
das Multimeter in der Schaltung lasse, nehme ich es herraus, misst der 
adc dauerhaft 0V.
Mein Frage, durch welche Komponente müsste ich das Multimeter ersetzen, 
damit am ADC nicht dauerhaft 0V anliegt ?

[spess53 (Gast)]

Hi

>Wie oben geschrieben, funktioniert die adc messung einwandfrei wenn ich
>das Multimeter in der Schaltung lasse, nehme ich es herraus, misst der
>adc dauerhaft 0V.

Wenn man den ADC-Eingang mit Masse verbindet kann nichts anderes 
herauskommen.

>Mein Frage, durch welche Komponente müsste ich das Multimeter ersetzen,
>damit am ADC nicht dauerhaft 0V anliegt ?

Widerstand?

MfG Spess

[Werner (Gast)]

Usb Newby schrieb:
> Wie oben geschrieben, funktioniert die adc messung einwandfrei wenn ich
> das Multimeter in der Schaltung lasse, nehme ich es herraus, misst der
> adc dauerhaft 0V.

In deiner rechnten Schaltung hast du deinen Spannungsmesser nicht nur 
herausgenommen, sondern durch einen Kurzschluß ersetzt.
Anders wäre es bei einem Strommesser.

[Usb N. (spawnb)]

Hi,
ja sowas hab ich mir schon gedacht :-), nur habe ich hier an 
Wiederständen rumliegen:

1Ω
4,7Ω
100Ω
220Ω
470Ω
1kΩ
10kΩ

egal was ich wie in der 2 Schaltung dazwischen setze, Ergebnis bleibt 
gleich adc==0......

[Peter R. (gelb)]

Usb Newby schrieb:
> durch welche Komponente müsste ich das Multimeter ersetzen,
> damit am ADC nicht dauerhaft 0V anliegt ?

Welchen Innenwiderstand hat dein Multimeter?

Grüße, Peter

[Michael S. (captain-stone)]

Servus (wer immer sich hinter Usb Newby verbirgt),


> ja sowas hab ich mir schon gedacht :-), nur habe ich hier an
> Wiederständen rumliegen:

ich glaube, dass das so nix wird. Da fehlen die Grundlagen. Schau Dir 
doch einmal einen Spannungsteiler an:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Spannungsteiler

Nur probieren reicht nicht. Rechne es zuerst aus, damit Du weißt, in 
welche Region von Potenzen Du überhaupt musst. Dazu musst Du die Daten 
Deiner Diode (die übrigens als Schaltsymbol anders aussieht als auf 
Deiner Zeichnung) studieren.

Lieben Gruß

Michael ;-)

[Anon Y. (avion23)]

Der AVR erwartet am ADC Eingang eine Impedanz von < 10kΩ. Du bist bei 
mehreren MΩ.

Intelligenter ist es zu messen wie groß der Photostrom ist. Und das kann 
man sehr einfach in dem man mit diesem Strom eine Kapazität entlädt. Für 
mehr siehe 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#LED
Funktioniert bei mir sehr gut.

[Usb N. (spawnb)]

Danke schon mal für die Antworten:

@Peter, Multimeter haben immer einen sehr hochohmigen Innenwiederstand, 
ich denke mal ehr liegt so bei > 10MΩ

@Michael, ja da werde ich mich ein wenig mehr belesen müssen und den 
Spaanungsteiler schau ich mir an, danke...

@Anon, danke für den Tip, aber wenn ich lese "Kapazität entlädt", 
bedeutet das nicht längere reaktionszeiten, wenn möglich würde ich gern 
im ns-bereich bleiben ?

...

[spess53 (Gast)]

Hi

>@Anon, danke für den Tip, aber wenn ich lese "Kapazität entlädt",
>bedeutet das nicht längere reaktionszeiten, wenn möglich würde ich gern
>im ns-bereich bleiben ?

Bei Wandlungszeiten im µs-Bereich?

MfG Spess

[Usb N. (spawnb)]

Gut, sagen wir mal, Wünschenswert währe eine Erkennungszeit von max 
250µs für den kompletten Prozess beim wechsel von dunkel nach hell.

[spess53 (Gast)]

Hi

>Gut, sagen wir mal, Wünschenswert währe eine Erkennungszeit von max
>250µs für den kompletten Prozess beim wechsel von dunkel nach hell.

Warum nimmst du dann den ADC und nicht den Analog-Komparator? Außerdem 
wäre dann ein Fototransistor passender als eine Diode.

MfG Spess

[Usb N. (spawnb)]

tja dachte ich kriegs aus den komponenten hin, die ich ier rumliegen hab 
;) daher die diode....

[(Gast) (Gast)]

So ein Fotodiodenstrom ist schon seeehr klein, das mach die Sache 
schwierig. Auch ich empfehle die Verwendung eines Fototransistors; 
alternativ könntest Du Dir sowas aus Deiner Fotodiode und einem 
Transistor selbst zusammenbasteln.

[Mike J. (emjey)]

Mit einer Photodiode klappt das bei mir sehr gut, also lass dich nicht 
entmutigen.

Schnelle Schaltung:
http://www.elektrikforen.de/elektronik-allgemein/8989-rauschen-berechnen.html


Hast du noch irgend einen einfachen OpAmp in deinem mini-Lager?

Der Strom sollte über einen 100k bis 1M Ohm Widerstand rüber fließen, 
dann ist der Spannungsabfall recht hoch (2 bis 3V).

Diese Spannung wird nicht direkt zum ADC geleitet, davor kommt noch ein 
Spannungsfolger den du am einfachsten mit einem OpAmp aufbaust.

Wenn du das Signal noch etwas entstören willst kannst du ein paar pF 
oder einen nF parallel zum Photodioden-Widerstand setzen.

Am ADC sollten auch eine kleine Kapazität sitzen (1nF bis 100nF) , damit 
das Spannungssignal nicht jedes mal verfälscht wenn sich der 
Sample&Hold-Kondensator füllt.

[Usb N. (spawnb)]

Hi,
ja die Sachen hab ich da, werde mich am Wochenende hin setzen und es 
zusammenbauen, danke für den Tipp  :-)