Como usar o fotodiodo SFH235 IR corretamente?

Eu tenho um foto-diodo SFH235 ir (que folha de dados pode ser encontrada aqui ) e apenas conhecimentos básicos de eletrônica.

Quero conectar o fotodiodo a um Arduino (o grande plano é adicionar um diodo ir e criar um sensor de distância).

Entendo que o fotodiodo produz corrente, e produz mais corrente quanto mais intensa a luz que incide sobre ele.

Vi esquemas que conectam fotodiodos da mesma maneira que fotorresistores estão sendo conectados. Outros o conectam a um "opamp" (por quê?) E esses também são os artigos que dizem que eu preciso amplificar a corrente. Eu também vi capacitores adicionados ao circuito.

Qual é a maneira correta para o meu aplicativo? Como conectar o fotodiodo à entrada analógica do Arduino (que mede a tensão)?

arduino infrared photodiode

— Artium
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A maneira mais simples de conectar um fotodiodo (até mesmo um LED pode ser usado dessa maneira como fotossensor) é a seguinte:

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Observe que o fotodiodo é polarizado inversamente através do resistor de 1 Meg R1. A fotocorrente gerada pelo diodo se opõe ao fluxo de corrente de fuga através desse diodo polarizado reverso, a referida oposição aumentando com mais luz na junção do diodo. A tensão no ponto de junção aumenta assim de tensão com o aumento da luz.

O esquema à esquerda terá uma tensão bastante baixa no pino ADC. Para aumentar essa tensão, um amplificador operacional pode ser usado como um amplificador não inversor, conforme mostrado no esquema à direita. No exemplo mostrado, esse ganho é Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182.

Esse ganho de tensão resulta em uma leitura maior no pino do ADC, potencialmente fazendo uso de uma parte maior da faixa de tensão de entrada do ADC.

Outras aplicações de amplificadores operacionais para fotodiodos incluem:

como amplificador de transimpedância, para amplificar diretamente a fotocorrente, sem o uso de um resistor de polarização
como um seguidor de tensão (buffer de ganho de unidade) para o divisor de tensão formado entre o diodo e o resistor de polarização

Nota:
No entanto, é necessário garantir que a tensão após a amplificação não exceda a fonte de 5 Volts. Se o amplificador operacional for alimentado com a mesma fonte de 5 Volts que o Arduino, isso será resolvido automaticamente, pois a saída do amplificador operacional será cortada em seu trilho de suprimento superior ou ainda mais baixa se o amplificador operacional não for um trilho tipo ferroviário.

— Anindo Ghosh
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Se eu usar da maneira simples (esquema esquemático), como posso calcular a tensão de entrada no ADC? Como escolho um valor de R1? O que me confunde é que, quando medi tensão, corrente e resistência do fotodiodo, todos os três foram alterados com maior intensidade de luz, pensei que apenas o valor atual é um parâmetro que posso usar para representar sua intensidade.

— Artium

@ Artium Você precisaria realmente medir a tensão usando um método de alta impedância (como uma sonda de 10x, ou melhor, 100x em um osciloscópio). Da mesma forma, comece com R1 = 1M e tente 470k e 2,2M, para ver qual funciona melhor. O ato de medir a tensão ou a corrente alteraria o valor, uma vez que a magnitude da fotocorrente é realmente muito pequena, e o vazamento através de uma sonda multímetro barata típica drenaria muitos desses femtoAmperes.

— Anindo Ghosh

Portanto, para os trilhos de entrada implícitos no amplificador operacional no circuito à direita, o trilho positivo seria conectado a 5V e o trilho negativo ao terra?

— precisa saber é

@imallett Sim, os trilhos de fornecimento implícitos estariam conectados a + 5v e terra, como você diz.

— Anindo Ghosh

"A tensão no ponto de junção aumenta de tensão com o aumento da luz." Usando o circuito à esquerda (com bateria em vez do Arduino; medindo a tensão no ponto de junção em relação ao terra com o multímetro), entendi exatamente o contrário.

— I28:

Como os membros disseram acima, a tensão e corrente dos diodos fotográficos podem ser muito pequenas, especialmente com o IR. O OSRAM SFH203PFA mostrado para Instância pode fazer 0,25-0,35 sob iluminação ambiente ou principal, mas sem polarização produz apenas uma onda de 0,003 3 milivolts atingida pelo laser IR no meu osciloscópio Phillips. A amplificação usando um amplificador operacional funciona para mim.

— Dave Bond
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