El LED como sensor de luz no funciona correctamente en el circuito

La corriente fotográfica disponible de los LED es pequeña. Cuando se usa en modo fotovoltaico como se hace aquí, se requiere una carga de muy alta impedancia, de lo contrario se reducen los voltajes medidos. Cuando mida 300 mV a través del LED con un voltímetro de 10 Megohmios, la corriente del LED es de solo 30 nA.

Sus pruebas iniciales en el LED IR desnudo, utilizando un voltímetro de alta impedancia (10Megohm) son típicas, y sugieren que el LED está funcionando correctamente. La ruta desde un LED remoto hasta el pin de entrada del microcontrolador se puede probar en dos etapas para determinar dónde fluyen esas diminutas fotocorrientes:

• LED + cables al microcontrolador

• Fuga del pin de entrada del microcontrolador.

Intenta desconectar el pin de entrada del microcontrolador. Su corriente de fuga podría representar una resistencia de carga que succiona la corriente LED. Mida el voltaje del LED con una fuente de luz conocida, con el pin de entrada del microcontrolador desconectado.

La entrada ADC de la entrada analógica del microcontrolador se especifica como "típico" 100 Megohmios (10 veces más que muchos multímetros digitales). La corriente de fuga en un pin de E / S es 50 nA "típica" a temperatura ambiente , pero a alta temperatura, la corriente de fuga podría ser tan alta como 1000 nA. Su LED está generando corrientes de magnitud similar: la fuga del microcontrolador podría ser la causa de una reducción del voltaje del LED.

Tenga en cuenta que debe evitarse un camino largo entre el LED y el pin de entrada del microcontrolador que tiene una impedancia alta: la capacidad adicional hará que el tiempo de respuesta sea lento. Y esas líneas de alta impedancia permiten que el ruido encuentre su camino hacia adentro. Cada punto de conexión es un camino de fuga potencial. Una etapa de búfer de alta impedancia junto al LED ayudaría a evitar estos problemas. Una fuente-seguidor JFET sería apropiado. Un opamp de carril a carril CMOS podría realizar una función de búfer en su lugar. Si se utiliza un opamp, un circuito de impedancia trans (que requiere solo una resistencia adicional) puede proporcionar ganancia y también una baja impedancia de salida. Sin embargo, estas soluciones de búfer requieren un tercer cable para alimentar el búfer.

Un fotodiodo sin búfer (o un LED que se utiliza como fotodiodo) no es un buen sensor autónomo, especialmente para colocarlo lejos de un pin ADC del microcontrolador. Es un dispositivo de impedancia muy alta, por lo que su línea también podría estar flotando.

Debes poner algunos circuitos adicionales que amplifiquen y atenúen su señal para que sea confiable. Esto se suele hacer con un amplificador operacional en una configuración de conductividad, sin embargo, esto requeriría proporcionar energía al nodo remoto. Podría diseñar un circuito simple con un transistor para amplificar la corriente del fotodiodo que solo se conecta a través de un bucle de corriente de dos hilos.

No he pensado demasiado en esto, pero el siguiente circuito podría hacer el trabajo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Sin embargo, en su caso, dado que se trata básicamente de una señal de CC, es posible que pueda simplemente agregar un capacitor relativamente grande (> 1µF de baja fuga) en paralelo con su fotodiodo y una alta impedancia ( por ejemplo, 5MΩ) pull-up para proporcionar sesgo al nodo.