Determinar la corriente de un LED infrarrojo utilizado como fotodiodo

La cantidad de corriente producida por un fotodiodo está relacionada con la potencia luminosa que recibe en vatios y el "factor de rendimiento" al convertir vatios en amperios. Todos los fotodiodos reconocidos tienen una especificación para esto.

Entonces, comience por analizar el emisor: si un emisor está produciendo "tantos" milivatios desde (aparentemente) una fuente puntual, puede calcular la densidad de potencia (vatios por metro cuadrado) a cualquier distancia.

Para un emisor isotrópico, la potencia luminosa se emite en todas las direcciones, por lo que la densidad de potencia a una distancia dada (R) se relaciona con el área de superficie de una esfera (\ $ 4 \ pi R ^ 2 \ $) y la potencia originados de la "fuente puntual".

Dado que un fotodiodo reconocido tendrá un área de superficie activa específica, puede convertir los vatios por metro cuadrado de nuevo a potencia incidente (vatios). Esto luego se convierte a amperios a través del "factor de rendimiento".

Entonces, necesita saber cuánta potencia de luz produce el LED y cómo se concentra esta potencia en una dirección particular. Por ejemplo, es muy poco probable que sea isotrópico y es mucho más probable que pueda suponer que al menos el 50% de la potencia producida se encuentra en un ángulo 3D de aproximadamente 60 grados. La especificación del LED debería decirte eso.

Este "factor de concentración" le dará vatios por metro cuadrado a la distancia que su receptor se coloca desde el emisor. El área de superficie activa de su receptor convierte los vatios por metro cuadrado en vatios y luego en amperios y listo. Por supuesto, la solución de glucosa absorberá algo de energía, por lo que también debe tener en cuenta eso, pero supongo que ese es el objetivo de su experimento.

Sin embargo, en su escenario no parece saber nada de esto, así que, desafortunadamente, no puede saber cuánta corriente puede esperar y, como otros han dicho en los comentarios, su única opción es probarlo: busque una opción. -ambiar con corrientes de baja polarización y probarlo.

También recomendaría usar una fuente de luz que esté pulsada porque entonces puede cancelar la deriva muestreando antes de emitir la luz y luego muestrear mientras se emite la luz. Esto también le permite deshacerse de los efectos de la luz ambiental que cambia la lectura.

Dado que su problema parece ser cómo medir una pequeña corriente, normalmente puede medir una pequeña corriente con un multímetro económico. Es necesario conocer la resistencia de entrada del multímetro.

Por ejemplo, tengo un multímetro Uni-T M890G barato. El rango de corriente más bajo es 2mA (resolución 1uA). Así que estamos despistados, ¿verdad? No La resistencia de entrada del medidor en el rango de voltaje de 200 mV es de 20M, por lo que la resolución cuando se usa como rango de corriente es de 100uV / 20M = 5pA. Para corrientes más altas (> 10nA en este caso), no use un rango de voltaje diferente, desvíe la entrada para obtener una resistencia de entrada más baja para que la caída de voltaje del amperímetro ("carga") no sea excesiva.

Una mejor solución a largo plazo es utilizar un amplificador de transimpedancia, pero a medida que señala que necesita tener una idea del orden de magnitud antes de poder elegir un amplificador operacional (sugerencia: LMC6001 es bastante bueno pero debería tome algunas medidas heroicas, como los separadores de PTFE, para obtener un valor completo de la misma.

¿Cómo puedo saber el rango de la corriente generada por el detector?

Midiéndolo . Eso realmente debería haber sido obvio.

no suelen caracterizarse como receptores, por lo que no tiene la información necesaria para calcularlos. Cree una configuración de prueba y vea lo que obtiene.

Podría usar un fotodiodo de 940 nm en lugar de un LED para el receptor. Eso debería venir con suficientes datos para calcular la señal. Sin embargo, incluso entonces, hay cosas en la configuración que son difíciles de saber. El fotodiodo probablemente le dará una mejor señal que el LED, pero para saber realmente cuál será el nivel de esa señal, debe medirla.

Obtienes un punto por usar el LED para obtener un detector de longitud de onda emparejada, sin embargo, un fotodiodo "adecuado" te dará más ganancia y, probablemente, resultados más repetibles.

En este caso, también consideraría seriamente la posibilidad de utilizar un controlador de salida óptica de estante para impulsar el LED para lograr una salida baja constante en el detector. Esto le permitiría usar la corriente de la unidad LED para determinar la atenuación de la trayectoria y simplificar el resto de sus circuitos. Algo así como el circuito que se muestra aquí. - enlace

Aquí también hay algunas lecturas interesantes: enlace

Aquí también hay otra buena nota de aplicación de Linear Technologies. - enlace

Y aquí hay una configuración experimental ordenada. - enlace

La corriente dependerá del led en uso.

Debido a la inconsistencia y la sensibilidad a la temperatura, es mejor que se trate de un sensor digital, que detecta la presencia de luz, en lugar de la intensidad de la luz.

El laboratorio de Mitsubishi tiene un documento sobre esto.