Photodiode, le circuit qui va bien

[Antoane]

Bonjour,

Si on pouvait se recentrer un peu sur le sujet...

Bonne journée.
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[Yvan_Delaserge]

J'aurais dit "cacher la merde du chat", ce qui prend un autre sens.
Qu veut dire la photo ?

ça dit en japonais: "Méfiez-vous des pervers"

[invite14532198711]

Oui toute façon ça ne risque pas de le conduire à se griller un oeil que d'expliquer comment marche son montage.

En faite je me suis planté d'offset, je croyais qu'il parlait de celui intrinsèque à l'ampli.

L'offset dont il parle est celui créé par le pont résistif. C'est un offset fonctionnel pour placer l'ampli dans une zone de travail appropriée (dépend de l'ampli, en particulier la configuration de son différentiel d'entrée). C'est surtout utilisé quand les alim sont assymétriques ou pour des capteurs particuliers.

Selon la diode utilisée, à voir si la polarisation est correcte.
La capa de 4p ne doit aps servir à grand chose, mais sa place est bonne, pour un passe bas.
L'autre capa est un ballast.

[Murayama]

Bonjour!

Tiens, mon message a été éliminé. Il avait pourtant eu l'avantage d'induire la première
vraie réponse au message no. 1. Passons.

Bon, commme vous le savez, je suis une quiche en Analogique, c'est pourquoi je me
garde bien d'habitude de contrarier les oracles du ouèbe même si j'ai un petit doute.
S'ils ont dit qu'il y avait plein d'erreurs dans le schéma, c'est qu'il y a plein
d'erreurs. Point barre. Le montage ne fait rien. Sans justifier pourquoi (ce serait
bête d'expliquer, on risquerait de rendre service) mais en tout cas réponse péremptoire.

Voyant que ça ne saute pas aux yeux, du moins pas aux miens, j'ai comparé avec un
système de mesure d'UV que j'ai réalisé il y a quelques années, histoire de jouer au
jeu des 7 erreurs (voir plus haut), et puis pour tout dire, je n'en ai trouvé aucune
de flagrante: L'ampli op est branché dans le bon sens, il y a une résistance pour définir
le facteur de conversion courant/tension (c'est comme ça qu'on dit?). Je vais dire gain,
même si ce n'est pas vraiment rigoureux de dire que c'est un gain. On se comprendra.
Donc résistance de gain à la bonne place, etc...

Alors comme c'est la pause, j'ai essayé! Surtout par curiosité de vérifier ce qui
ne va pas, voir s'il y a un truc d'énorme que je n'ai pas vu, etc... J'ai donc réalisé
le montage du message 1 tel quel. Le matériel, c'est exactement ce qu'il y a dans le
schéma d'origine:
- 1 photodiode (580 nm) (voir photo 01Diodes)
- 1 LED (verte. Donc autour de 500 nm si je me souviens bien, donc un peu en dehors. Mais
comme le spectre d'une photodiode est assez large, ça doit aller, au moins un peu).
- Résistances 1k, 4.7k, + quelques autres pour le gain (voir plus haut)
- Condensateurs, 10n, 100n, 10p...
- 1 ampli op. LMV358 (je n'ai que cela de pas cher sous la main)
- Une alimentation par une batterie groupant 2 piles alcalines 1,5V.

Pour avoir un maximum de lumière, j'ai monté la photodiode nez à nez avec la LED sur
une plaque à trous. De toute façon, si dans la manip à Poupoule la photodiode se prend
un laser, elle risque aussi de prendre du lourd en matière d'intensité, donc les conditions
doivent être proches. (voir photo 02NezANez)
J'ai laissé un peu dépasser les pattes de la photodiode pour qu'elle soit insérable
dans la plaque d'essais. (photo 03Profil)

J'alimente la LED par le port d'une carte de robotique maison en programmant une PWM de
1 kHz. Ah oui, avant, j'ai alimenté la LED sur le connecteur d'à côté (3.3V) pour
mesurer l'intensité débitée par la photodiode en continu. Multimètre. Je trouve 1.3 µA.
Donc je vais prévoir une résistance de gain dans les 1M pour avoir un signal de
sortie dans les 1 ~ 1.5 V.

Bon, ben y'a pus qu'à!

J'ai monté des résistances SMD sur support (photo BordelAmbiant.jpg et 05Detail.jpg)
parce que je n'ai pas de composants à queue à part quelques LEDs.
Mise en route (le coeur battant, sueur au front, fond musical de la Chevrolet des
vaches qui rient...)
Afin d'augmenter encore plus le suspense, et vu que je ne peux mettre que 5 photos,
je vous propose de changer de message pour la suite et de laisser passer une page
de publicité.

Pascal

[Murayama]

Re!

Bon, alors je disais que je branche, alors je branche.
Surprise, ça marche. Et ça fait EXACTEMENT ce qui est demandé.
Bon, comme le signal n'est pas vraiment utilisable par un port d'entrée,
on peut augmenter la résistance de gain à 2M (j'ai essayé aussi). Ou alors,
on peut utiliser l'autre côté de l'ampli op en comparateur pour avoir un beau
signal oscillant pile entre 0 et la tension d'alimentation.

Commentaire des images:
01SchemaORG: le schéma d'origine exact. R1 de 1M nous donne un signal
entre 0 et 1.5V, ce qui vérifie bien vout = R1 . I
02SchemaORGSansCapa. En ôtant la capacité, on voit que le signal a
un "overshoot" que la capacité lissait.
03Schema3V : changement de résistance pour avoir un signal oscillant entre
0 et VCC ou pas loin. Mais le meilleur serait d'utiliser le 2ème ampli.

J'ai essayé aussi de supprimer la partie offset (4.7k, 1k, 100n) et ça marche
sans aucun problème. On a des oscillogrammes similaires qu'il est par
conséquent inutile de poster.

Pascal

R'viens Poupoule,
R'viens Poupoule,
R'viennnnnnns
Ton montage a marchééé,
J'ai essayé. Tsoin Tsoin

[Poupoule3000]

Une belle réponse avec pleins d'infos dedans!!!
Merci pour tout ces tests, je commence a comprendre, en croisant avec de la doc récupérée, à quoi servent tous les composants

Ce que je trouve étonnant est que la partie d'offset... ne sert à rien? Dans ton premier test tu me dis que tu as une tension entre 0 et 1.5V. J'avoue que j'aurais plutôt attendue du Offset et du offset + 1.5V.


Pour le montage, j'avoue que je me suis mal expliqué.
En fait on va mesurer de la lumière diffractée par un passage de truc devant le laser. La photodiode va devoir mesurer ce qui est reflechit par l'objet qui va passer devant, donc on va avoir, je pense une mesure de courant plus faible.
Mais ça ne change rien à ton explication et tes tests, donc Merci de ces réponses complètes




Merci pour tout cela. Je vais pas tarder à pouvoir faire des manips de mon côté donc ça va vraiment m'aider

Par contre, le montage d'ampli, Resistance+Capa me donne un filtre passe bas il me semble? Cela signifie t'il que on a une fréquence de coupure de 1/2*pi*RC, soit 15.4 kHz environ
Cela signifie au delà de cette fréquence je suis attenué. Donc a voir la fréquence de mes impulsions, je suppose.

[Murayama]

Bonsoir!

Merci pour tout ces tests, je commence a comprendre, en croisant avec de la doc
récupérée, à quoi servent tous les composants

Pas de problème. Je les ai faits aussi un peu pour moi parce que je ne voyais pas de
raison technique qui empêche le fonctionnement, alors en lisant que c'était plein
d'erreurs et que ça ne pouvait pas marcher, etc... j'ai cru que j'étais encore
plus nul que je ne le pensais.

Ceci dit, je suis convaincu qu'il y a à redire, un truc à ajouter ici ou un machin
là et certainement d'autres solutions. Pour un énoncé, il y a toujours plusieurs et
chaque technicien apporte son grain de sel. Un peu comme au piano. Une partition
unique et 10 pianistes, ça fait 10 versions différentes.

Bon en tout cas, on peut en déduire une règle d'or: ne jamais croire qui que ce soit
pour une affirmation péremptoire non étayée par des arguments techniques. On ne m'y
prendra plus. En plus pour des gens qui à longueur de forum prêchent la rigueur
scientifique, c'est assez risible. Comme quoi il y en a qui osent tout.

Bon, pour en revenir à la partie offset, Alex a expliqué brièvement de quoi il s'agit.
Oui, vous avez raison pour le 0~1.5V. En fait, j'ai essayé de faire très vite parce
que ce n'est tout de même pas avec ça que je vais manger... Quand je disais à la fin
que c'est la même chose, c'est évidemment à l'offset près.

Oui, le condensateur avec la résistance forme un filtre passe-bas. En ce qui me concerne,
c'était 10 pf. Oui, la fréquence des impulsions sera limitée. C'est pour un détecteur
de poussières? Le récepteur risque de ne pas recevoir beaucoup d'énergie et il va
falloir jouer avec des signaux assez faibles. Donc ça ne sera jamais carré, les variations
seront sûrement faibles, et il va falloir observer le signal et ses variations. C'est nettement
plus de mon ressort.

Pascal

[Poupoule3000]

Comme quoi il y en a qui osent tout.

C'est même à cela qu'on les reconnait

Merci en tout cas pour ces aides.
En effet, c'est pour detecter de la poussière. C'est pour cela que je me demande si cela ne vaut pas le coup de prendre un phototransistor, pour gagner en précision, mais est ce que derrière je ne risque pas d'être trop lent... Je vais regarder la fréquence à laquelle je cherche à observer ces particules.

[Murayama]

Bonjour!

Alors là, pour la différence photo diode / photo transistor, il faut que je laisse
le micro à quelqu'un d'autre. Le logger de UV que j'ai réalisé était destiné à mesurer
à des fins médicales la quantité d'UV (A et B). Donc c'étaient de fortes doses (rayonnement
solaire), très faible fréquence, etc... et ça a donc peu à voir avec ce que vous faites.
Et puis pour le moment, je suis plutôt dans la partie émission du laser.

Les poussières sont dans l'air calme? (Ça doit changer la donne pour le temps d'émission,
donc la vitesse de détection). Quelle est la vitesse maximale de l'air?

Pendant que j'y pense: c'est un peu hors sujet, on s'éloigne de ce que vous demandez,
et je ne sais pas si vous avez le temps d'évaluer les 2 solutions mais bon... Votre
système fonctionne par réflexion. La particule de poussière émet de la lumière qui est
détectée. Est-il possible de travailler par absorption? (un laser émet un rayon très
stable qui est capté intégralement par une photodiode. En analysant les variations de
la lumière reçue, on peut voir quelle quantité de poussière occulte le laser).

Je pense que vous voulez uniquement compter le nombre de poussières? Pour la taille,
c'est difficile parce que la quantité de lumière réfléchie dépend de la poussière,
de la position à l'intérieur du faisceau qui est souvent gaussien, et de la distance
par rapport à la source (le faisceau a un angle dépendant de sa longueur d'onde et
de son diamètre, dans les 2mRad pour les lasers visibles).

Pascal

[Kissagogo27]

C'est même à cela qu'on les reconnait

Merci en tout cas pour ces aides.
En effet, c'est pour detecter de la poussière. C'est pour cela que je me demande si cela ne vaut pas le coup de prendre un phototransistor, pour gagner en précision, mais est ce que derrière je ne risque pas d'être trop lent... Je vais regarder la fréquence à laquelle je cherche à observer ces particules.

Bonjour, il y a depuis quelques mois un dispositif devenu presque obligatoire ( les assurances vont s'en assurer ) pour protéger les maisons des incendies ..

un détecteur de fumées , savez vous comment cela fonctionne t'il ?


https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A..._de_fum%C3%A9e

[Murayama]

Bonsoir!

un détecteur de fumées , savez vous comment cela fonctionne t'il ?

Je savé-je bien t-il comment ça fonctionne, et d'ailleurs il y a beaucoup de littérature sur le sujet.
Par contre, ça m'étonnerait que des lasers soient utilisés.
Les solutions optiques existent ou ont existé, mais par contre j'aimerais bien savoir comment on évite l'encrassement,
surtout dans une cuisine par exemple.
Je sais par contre qu'il y a des thermomètres et des détecteurs de CO2.
Mais on ne peut pas généraliser tellement il ya de solutions possibles.

Pascal

[Poupoule3000]

Merci encore de ces posts. J'avance, j'avance !!

J'ai désormais une petite question.
Je suis avec mon montage transimpédance pour ma diode, et je l'amplifie comme il faut.
J'ai deux soucis : La lumière ambiante quand le laser est éteins, et la lumière du laser quand il n'y a pas de passage de particule.

Pour la première, j'ai pensé à injecter un courant inverse afin de mettre l'offset à 0 ( je bosse avec un Soc), ou même une capa pour me virer tout ça.

Pour la lumière du laser, comme elle peut être une tension continue, tout du moins assez constante, je peux mettre une capa. (C'est un peu trop magique : Une capa et plus de soucis !)
Maintenant, je me rends pas trop compte si c'est pas trop instable. Surtout que la tension parasite serait pas forcément continue, avec des petites fluctuations.

J'avais pensé, comme je cherche à détecter des pics au départ, à utiliser un AOP pour moyenner la tension (via un intégrateur je suppose), pour ensuite la soustraire à ma mesure et donc n'enregistrer que les pics.

Mais quand je vois qu'on essaye d'intégrer une tension continue, on à, de manière logique, une rampe ^^"
J'sais pas si j'suis super super clair...

Merciiii!

Antoine

[Poupoule3000]

Je continue dans mes questions, histoire d'être au point

Cela va un peu rejoindre mon message précédent. Voici un montage que j'ai trouvé


En sortie de mon montage transimpédance, je mets une capa. Cela a pour but de virer la tension d'offset. Tension d'offset qui a été mise précédemment si j'ai bien compris le système afin de limiter la capacité de jonction de la photodiode. (Augmentation de Vr => Diminution de Cj)

J'ai un trimmer, et je sais pas à quoi il sert.... En effet, ma première idée était qu'il injectait un courant, afin de supprimer le courant dû à la lumière ambiante parasite. J'ai pu voir ce type de montage d'injection de courant notamment dans le AFE4400, qui est un module numérique qui va s'occuper de la photodiode tout seul.
Or le trimmer doit être fixé au départ, histoire de calibrer le montage. Cela signifie qu'il va atténuer une lumière continue. La supposition de la lumière ambiante est bonne.
M'enfin voilà, la capa fait déjà le boulot. Et surtout, la seule chose que peux servir le trimmer en simulation, c'est tout me faire saturer.
Je comprends pas son utilité.

Voilà c'est un peu conséquent, mais j'espère que vous voyez que j'essaye de faire pas mal de recherche et de progression, pour pouvoir vous demander cela;
Merci

Antoine

[Antoane]

Bonsoir,

Sans avoir repris dans le détail toute la conversation :

J'ai deux soucis : La lumière ambiante quand le laser est éteins, et la lumière du laser quand il n'y a pas de passage de particule.

La solution classique est de moduler l'alimentation du laser, c'est à dire de le faire clignoter. A voir si, dans ton cas, c'est acceptable :
- par le laser (okej pour une diode, probablement nok pour un laser HeNe) ;
- par le set-up, en fonction des différentes fréquences des signaux utiles.

Cela va un peu rejoindre mon message précédent. Voici un montage que j'ai trouvé
Pièce jointe 292355

C'est un filtre passe-bande, avec un étrange composant à uniquement une patte, dénommé trimmer... Peut-être pour ajouter/compenser un offset.

Tension d'offset qui a été mise précédemment si j'ai bien compris le système afin de limiter la capacité de jonction de la photodiode. (Augmentation de Vr => Diminution de Cj)

Sur le schéma du post 1, la diode fonctionne à Vf=0.

M'enfin voilà, la capa fait déjà le boulot. Et surtout, la seule chose que peux servir le trimmer en simulation, c'est tout me faire saturer.
Je comprends pas son utilité.

Quel est le schéma complet (avec tous les composants et directives SPICE) simulé ?

AFE4400 : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/afe4400.pdf

PS : @Murayama : "Tiens, mon message a été éliminé. Il avait pourtant eu l'avantage d'induire la première
vraie réponse au message no. 1. Passons."
Non, la seule considération technique dans ce message disait qu'en // d'une capa se trouve "la résistance qui définit le facteur de conversion courant / tension".
C'est un petit PS, je voulais pas poster juste pour dire ça