Fotodiodo casi sin mV en el puerto analógico

Falta una especificación de precisión.
Como han señalado otros, la corriente de fuga de su pin de entrada Arduino probablemente limita la precisión, especialmente para mediciones con poca luz. La corriente de fuga del fotodiodo es probablemente menor que la de Arduino, pero también afecta la precisión con poca luz. Las corrientes de fuga se ven muy afectadas por la temperatura.

Si está utilizando un convertidor analógico a digital, aumente la resistencia de detección de corriente a un valor grande para mejorar la sensibilidad, pero tenga en cuenta que las resistencias de gran valor, aunque son bastante estables a la temperatura, producen corrientes de fuga de temperatura variable. La precisión del impacto en mayor medida.
Si solo está interesado en cambios de nivel de luz , entonces, para una primera aproximación, puede calibrar las compensaciones causadas por fugas tomando una lectura de referencia de luz cero como una referencia almacenada, y medir el nivel de luz Cambios desde ese punto. Un cambio de temperatura puede requerir una nueva lectura de referencia.

Considera también el nivel máximo de luz que anticipas. Esto establecerá el valor máximo de la resistencia de detección de corriente ... a medida que la tensión a través de la resistencia se acerca a + 5V, la tensión del diodo disminuye: su tensión detectada ya no es proporcional a la intensidad de la luz.

Un requisito para la detección de muy amplio rango (tanto en situaciones de poca luz como en situaciones de alta iluminación) podría sugerir el cambio en varios valores de las resistencias de detección actuales. Se puede programar un pin de E / S adicional para una lógica baja o un estado de alta impedancia donde se desconecta su resistencia conectada. Pero ahora la fuga proviene de dos pines de E / S :

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}
En este circuito, la alta sensibilidad se logra al programar el pin de E / S para que sea de alta impedancia, por lo que que R2 (100k) no está conectado. R1 (10Meg ohm) es la resistencia activa de sentido de corriente. Sin embargo, la corriente de fuga del pin de E / S R2 aún afecta la precisión.
Para disminuir la sensibilidad en situaciones de luz alta, el pin de E / S se configura para que tenga una lógica activa baja. Ahora tienes 10Meg en paralelo con 100K como la resistencia de sentido actual.

Tiene una hoja de datos que hace referencia a dos versiones diferentes con respuestas diferentes, sin embargo, al final de los cálculos del sobre están ...

Su fotodiodo (referencia de la hoja de datos dos) tiene un Isc típico de 6.3uA o 13uA a 100Lux. 6.3uA * 40K = 252mV, 13uA * 40K = 520mV.
Así que no hay gran sorpresa allí ...

Esto no tiene en cuenta el espectro de la fuente de luz que modificará estos valores (consulte la curva de respuesta espectral).

Si desea voltajes más altos, necesitará algo de amplificación (mucha información sobre el "amplificador de fotodiodo") para comenzar.

Como se señaló en otra respuesta, la configuración que tiene se saturará (sin voltaje a través del diodo) y causará la no linealidad a escala completa. No describe su aplicación en absoluto (rango de valor de luz) por lo que es difícil adivinar una respuesta.

Por ejemplo, supongamos que va a sentir en el rango de 1-10k Lux (consulte aquí para rangos / escenarios). En el nivel máximo de Lux, esperaría que el S1223 para pasar unos 6.3mA a Escala completa. Desea que la escala completa sea de 5 V o 3,3 V dependiendo del Arduino que esté utilizando. Debe poder ajustar la configuración de la escala completa (calibración), pero está limitado a la resolución de A / D para el extremo inferior de la escala (aproximadamente 6uA / LSB). También aquí se encuentra con corrientes de fuga para la entrada A / D que pueden dominar una lectura en el extremo más bajo.

También debe asegurarse de que exista un voltaje razonable en el fotodiodo para evitar la no linealidad, por lo que conducir el diodo desde la misma fuente que su MCU no funcionará bien.

Suponiendo que está manejando el Arduino desde Vin y no desde el nivel MCU VCC, podría hacer lo siguiente:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Suponiendo un Arduino de 5 V y un Vin de 9 V o más, lo anterior garantizará que no exceda el voltaje A / D y que siempre tenga al menos 4 V en el diodo fotográfico.

Esto es bastante básico.

Su DMM es una entrada de 10 MΩ que desvía la corriente baja a un voltaje más alto en lugar de 10 kΩ. Dado que 10 MΩ es 1k mayor que 10 kΩ, también lo es la tensión, pero la misma potencia P = VI.

Dependiendo de su experimento y el rango dinámico de voltaje deseado, cambie el valor de R1 para obtener la conversión deseada de PD de I a V.  (el factor de conversión es solo la Ley de Ohm V = IR). Quizás 100k a 1M es más adecuado.

Panasonic produce un "sensor de luz" radial de 5 mm de bajo costo que comprime el rango con una escala logarítmica, por lo que 4 décadas de entrada de luz desde el sol casi oscuro al brillante da una salida de 5 V con un valor R seleccionado para elegir su rango de luz de entrada óptimo.

La sensibilidad, S para silicio, es de 0.6 A / W a λ = λp con una sensibilidad decreciente desde IR hacia el azul. Esto es lo mismo que 0.6 uA / uW. La corriente de salida depende del área de superficie de ~ 5 x 5 mm como una pequeña fuente de energía fotovoltaica.

Considere 1uA veces R1 = 1Mohm * 1uA = 1V de salida. Esto simplemente utiliza la resistencia de derivación para convertir los microamperios de fotones * R = microvoltios.

Para la protección contra sobretensiones, las entradas analógicas generalmente están protegidas contra ESD con diodos, pero están limitadas a 5 mA o RMS, por lo que, a la luz del sol brillante a 100 klux, puede esperar una corriente de cortocircuito de 13 uA / 100 lux * 100 klux = 13 mA .

Para evitar que esto fluya hacia el puerto analógico interno, usan un diodo shunt de protección ESD para Vdd, pero tiene una capacidad nominal de aproximadamente 5 mA aproximadamente.

Puedes resolver esto de muchas maneras para evitar que Vin > El voltaje del cátodo de 5V por PD cae (0.7V) de 5V o agrega una serie de entrada R al puerto analógico de 1M shunt a 10k series.

"Shunt" significa paralelo o bypass.

¿Puedes entender mis sugerencias?