Comprensión del voltaje y la corriente de un fototransistor con resistencia de colector

Lee la hoja de datos . Debería indicarle cuál será la corriente de fototransistor esperada. Aparentemente, eso no es suficiente para causar 5 V a través de una resistencia de 10 k

Haz los cálculos . Con la iluminación completa, el A / D lee 900 de un rango de escala total de 0 a 1023, que es de 5 V. Esto significa que la salida está a 4,4 V, lo que significa que hay 600 mV en la resistencia de 10 kΩ, lo que significa que La corriente es de 60 µA. Aparentemente, esa es la corriente que su fototransistor puede soportar con la iluminación que está suministrando.

Hay varias cosas que puedes hacer al respecto:

1. Nada . Como están las cosas ahora, puede leer la iluminación de una parte en 123, o básicamente en 7 bits. ¿Es eso quizás ya lo suficientemente bueno? ¿Qué estás realmente tratando de medir? Para muchas aplicaciones, 7 bits en abundancia.

2. Use una resistencia más grande . En este caso, la resistencia pullup se está utilizando como un convertidor de corriente a voltaje. Puedes pensar en la resistencia como la ganancia de la conversión. Una resistencia de 20 kΩ le daría el doble de voltaje, por ejemplo.

   La desventaja de esto es que la impedancia de la señal de voltaje aumenta. Verifique la hoja de datos A / D para ver qué tan alta es la impedancia de la fuente con la que se especifica para trabajar. Para algunos A / D, se puede tolerar una impedancia de fuente más alta si se alarga el tiempo de adquisición. De nuevo, consulte la hoja de datos de A / D para ver qué necesita su A / D.

3. Amplificar . Tiene una señal de 600 mV que desea estar más cerca de una señal de 5 V. Eso es exactamente lo que hacen los amplificadores.

   En ese caso, probablemente activaría el fototransistor y la resistencia para que la señal comience a 0 V sin luz y suba con más luz. Una ganancia de 8 casi lo haría.

   Si el valor en niveles de luz bajos es importante, entonces asegúrese de usar un indicador que pueda manejar las señales a tierra tanto en la entrada como en la salida. O bien, use un pequeño suministro negativo de una bomba de carga o algo así para que 0 V esté bien dentro de la región lineal de opamps.

4. Utilice una resolución más alta A / D . Muchos microcontroladores tienen 12 bit A / D en la actualidad. Cambiar solo el A / D de 10 bits a un A / D de 12 bits le da 4 veces la resolución, o aproximadamente 9 bits en este caso. ¿Es suficiente?

Puede estar malinterpretando la forma en que funciona el circuito. El pin de entrada analógica de Arduino debe tener una alta impedancia, y por lo tanto debe tener poco efecto en la acción del circuito.

Entonces, en una aproximación cercana, toda la corriente en el circuito se extiende desde la fuente de alimentación + ve, a través de la resistencia de 10k, a través del fototransistor, a tierra.

Lo que está variando es la corriente que el transistor está permitiendo pasar. Cuantos más fotones lleguen al transistor, más electrones dejará pasar.

Su circuito está midiendo el voltaje a través del transistor, que es igual a 5V menos el voltaje a través de la resistencia, a cualquier corriente que el transistor esté permitiendo .

De manera realista, el voltaje a través del transistor nunca será cero, porque es un transistor, no un interruptor. Y la corriente que deja pasar estará limitada por la cantidad de luz que puedas introducir en ella.

El voltaje a través del fototransistor no puede ir a cero, incluso si se golpea con un láser IR de muchos vatios.

El Vce (sat) de su hoja de especificaciones de fototransistor es 0.8V. Por lo tanto, si Arduino da 1023 para + 5v, eso significa que la lectura más baja para su transistor (cuando se encuentra en la luz del sol, etc.) el Arduino reportaría un valor de 164 (= 0.8 / 5 * 1023).

Si reemplazar el 10K con un 330K no soluciona el problema, entonces use un voltímetro para verificar el voltaje real a través del fototransistor. ¿Qué tan bajo es cuando el LED IR brilla sobre él? También intente disparar con una linterna no LED de estilo antiguo, también una bombilla incandescente de 100 vatios, o algo de sol al aire libre. Y encienda dos o tres de sus LED IR y apúntelos al fototransistor.

Verifique que el pin de entrada Arduino D / A en realidad esté midiendo un intervalo de 5 V cuando informe 1023: por ejemplo, aliméntelo a 1.6v desde una nueva celda alcalina y vea si informa aproximadamente 330 (= 1.6 / 5 * 1023). Aliméntelo a 0 V y asegúrese de que informe un valor muy cercano a cero.

PS

Agregue un LED vis-rojo en serie con la resistencia de 10K. De esa manera, puede "ver" cualquier cambio en la corriente del fototransistor.

Una vez que descubras el problema original, luego intenta conectar un LED IR en serie con el fototransistor, luego apúntalos uno al otro. Se convierte en un flip-flop que detecta la luz IR. Un breve impulso de la luz IR del ambiente encenderá el circuito y luego se mantendrá encendido a través del LED IR. Luego, para apagarlo nuevamente, debes apagar momentáneamente tu LED (o pegar un cartón entre los dos). También agrega un LED vis-rojo en serie, para que puedas ver que esto ocurre sin un Arduino o un voltímetro.