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Thema: LED als Lichtsensor

  1. #1
    Moderator Roboter Genie
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    LED als Lichtsensor

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    Hallo!
    Ich hab im Internet ne Interessante Schaltung entdeckt, bei der eine (rote) LED als Lichtsensor und als normale LED Betrieben wurde.
    Ich hab das ganze mal auf meinem Steckbrett mit ner UV-LED ausprobiert. Die Spannung die ich rausbekommen hab ist tatsächlich abhängig von der Helligkeit (ich hab die Kathode nach Gnd geschaltet und die Anode mit der Kathode über 3,28MOhm Kurzgeschlossen).

    Jetzt hab ich allerdings noch zwei fragen zu diesem Sachverhalt:

    - Inwiefern spielt die Farbe der LED eine Rolle bei dieser ganzen Geschichte? Wenn ich die LED mit 400nm bestrahlen würde, würde die Spannung dann höher steigen als bei einer anderen Wellenlänge?

    - Ist die Spannung linear zur Helligkeit? Ich würde diese Methode nämlich gern als Ersatz zu einer Photodiode/transistor/widerstand verwenden.

    Naja, vielleicht hat sich ja schonmal jemand näher mit diesem Thema beschäftigt und kann mir weiterhelfen

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    hallo
    ein fototransistor ist da mit sicherheit eine bessere lösung.
    die led mit deiner schaltung liefert sehr wahrscheinlich auch keine
    lineare ausgangsspannung

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von SprinterSB
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    Hi, ich verwende auch LEDs als Sensoren (hat Design-Gründe):

    http://www.roboternetz.de/phpBB2/zei...ag.php?t=17356

    Mit UV-LEDs habe ich keine Erfahrung. Für andere Farben siehe den Beitrag oben. Des ganze ist im Dämmerbereich ziemlich verrauscht (Steckbrett). Ob es ohne Sauerkrautverdrahtung besser wird, kann ich erst in ein paar Wochen sagen, wenn ich die Platinen fertig habe.

    Allerdings messe ich nicht die Spannung, sondern die Zeit bis eine Spannung unterschritten wird (also bis sich eine Bestimmte Anzahl von e- gesammelt haben). Die Intensität*t sollte etwa proportional sein zu C*U, wobei C auch Intensitätsanhängig ist...

    Der Vorteil über die Zeit zu gehen ist, daß ich keine externe Hardware brauche! Also auch keinen Messverstärker, den ich bei Verwendung des ADC bräuchte (ADC hat einen recht kleinen Eingangs-R, der AC aber einen sehr hohen, daher nehme ich den AC).
    Disclaimer: none. Sue me.

  4. #4
    Moderator Roboter Genie
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    @SprinterSB: Also wie ich aus deinem Thread entnehme misst du die Kapazität der LED's...?!
    Ich hab ja schon Probleme mit meinem Selbstbau C-Meter 100nF zu Messen...!

    Naja, ich hab jetzt noch ne Ultrahelle rote LED genommen, die kann ich auch direkt an den A/D-Wandler meines Mega8 anschließen. Bei voller Sonne komm ich da auf über 1Volt (mit den Widerständen sind das ca. 340nW).
    Jetzt gerade, wo nicht viel Sonne scheint (Regenwolken...) bringts die LED noch auf 15-20mV!
    Nach unten hin wird's anscheinend unlinear...naja, man kann aber gut unterscheiden wie stark es bewölkt ist

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von SprinterSB
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    Was ich eigentlich messe weiß ich gar nicht. Die Kapazität einer LED ist Spanungs- und Intensitäts(I)abhängig, die Anzahl der neu gebildeten e- ist I-abhängig, die Anzahl der verschwindenden e- ist abhängig von parasitären Effekten und Rekombinationsrate, Parallelwiderstand und das alles ist noch Temperatur-abhängig.

    Ich messe wie gesagt die Zeit und diese ist ein Maß für die Helligkeit. Ob das ganze liner ist oder nicht ist bei mir relativ egal, weil ich eh ne Kalibrierung dahinter machen muss um die Helligkeit der LEDs angenehm einzustellen -- da spielt also nochmal(!) die Helligkeit ne Rolle, die Empfindungskurve des Auges, etc.

    Die Schaltung ist im Endeffekt die gleiche wie bei einer C-Messung, nur daß hier was-weiß-ich-was gemessen wird...

    Mein selbst gebasteltes C-Meter geht super und bis ca 10pF runter Auch über den AC (ADC würd ich erst garnicht versuchen). Da muss man dann die Schaltung kalibrieren wegen parasitärer Kapazitäten etc.
    Disclaimer: none. Sue me.

  6. #6
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hallo alle zusammen

    also die Helligkeit mit einer LED zu messen ist schon an sich nicht sooo schlecht, wenn es um Design geht, oder um nicht so viel anderen kram mit einbauen zu müssen...

    Aber ich glaube mich daran zu erinnern, das die Spannung die da entsteht nicht proportional zur Helligkeit ist. jedenfalls nicht über den gesamten Bereich.

    Wenn man sich das ganze mal genau überlegt entsteht doch die Spannung in einer belichteten LED dadurch, das die Photonen aus dem Diodenmaterial Elektronen auslösen.
    Die Energie des Elektrons ist also grob gesagt die Energie des Photons minus der Energie die für die Auslösung gebraucht wird.

    Jedes Photon kann dabei immer nur ein Elektron auslösen, da das Photon dabei sofort zerstört wird. Das bedeutet ja, je mehr Photonen ( mehr Licht / Heller) desto mehr Elektronen werden ausgelöst. Damit steigt aber nicht die Energie eines Elektrons.

    Die Spannung wird also einen Maximalwert haben, der durch die Wellenlänge begrenzt wird. Nur der Strom wird sich erhöhen, und somit der Spannungsabfall an einem Widerstand, wie dem Messgerät und der Solarzelle oder halt in diesem Fall die LED.

    Solange der Widerstand des Messgerätes oder des ADCs relativ klein ist und den Strom wenig begrenzt, wird sich auch die Spannung in etwa Proportinonal zur Helligkeit erhöhen. Aber nur so lange, bis das Ganze irgendwo gesättigt ist. Bis halt so viele Elektronen ausgelöst werden, wie maximal durch den Stromkreis fließen können bei gegebener Spannung(durch die Wellenlänge definiert) und dem gegebenen Widerstand. In dem Fall wird man die maximale Spannung Messen Minus der Spannung die am Innenwiderstand der LED abfällt, egal wie viel heller man das macht.

    Allerdings weis ich nicht bei welcher Helligkeit sowas gesättigt ist... das Hängt ja auch vom gesamt Widerstand ab etc.

  7. #7
    Murus
    Gast
    Also blaue Leds kann man als Fotodioden missbrauchen, um z.B. beim Platinenbelichter zu gucken, wo die Strahlung am intensivsten ist.

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