détection d'intensité lumineuse par photodiode

[invitef25fbf69]

bonjour je suis actuellement en ecole d'ingenieur en electronique et dans mon projet il y a une partie detection de l'intensité lumineuse (LED) par des photodiodes
le professeur m'a fournit 3 LED rouge vers bleu et trois photodiodes qui correspondent au longueur d'onde de c'est led

lien vers la datasheet des photodiodes
https://www.digikey.com/en/products/...WBLNYEIgF0BfIA

lien vers la datasheet des 3 LED respectivement Rouge Vers Bleu
https://www.digikey.com/en/products/...AdRUwCUQBdAXyA
https://www.digikey.com/en/products/...AdxUwCcQBdAXyA
https://www.digikey.com/en/products/...91007F/9385465

j'ai donc créé un pcb avec d'un coté la LED et de l'autre la photodiode et ce pour chaque couleur
pour pouvoir detecter les variation de courant au borne de la photoresistance j'ai crée deux schema inspirer de cette documentation
http://www.osioptoelectronics.com/ap...S0yDwgpoZ7LgRM

voici les shemas que j'ai fait


l'alimentation des LED n'est pas un soucis puisqu'il s'agit juste de réduire la tension d'entré a leurs tension optimal

cependant la lecture de l'intensité lumineuse se trouve être beaucoup plus problématique
je n'observe aucune variation de tension sur Vout ou alors très minime

je n'ai peut être pas comprit le fonctionnement d'une photodiode. pour moi dans une pièce sans lumière la photodiode émet un courant égal au dark current soit dans mon cas 1nA puis plus l'intensité lumineuse augmente plus le courant de la photodiode augmentera. la résistance de 10Mohm dans la figure 1 devrait faire que dans une piece très sombre je devrait avoir une tension Vout de lordre de 10^7*10^(-9) =10mV et dans le cas d'un éclairage maximal on devrait avoir un courant de 1nA + Responsivity * puissance lumineuse

quelqu'un pourrait m'expliquer pourquoi je nobtient pas ces bonne valeurs?
cela vient t'il de l'aop
la photodiode emet t'elle un courant beaucoup trop bas
doit je augmenter considerablement la resistance R?

merci de vos reponce
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[gienas]

Bopnsoir bigmac et tout le groupe

Bienvenue sur le forum

... je suis actuellement en ecole d'ingenieur en electronique ...

J'ai le sentiment que tu es en train de mettre la charrue avant les bœufs, et que tu espères coller des bribes de schémas glanés on ne sait les uns derrière les autres, et que ça va fonctionner puisque l'électronique c'est miraculeux

Ce n'est pas cela la réalité, et ce n'est pas ce que l'on demande à un (futur) ingénieur qui doit commencer, dès le "berceau", à appliquer les bons réflexes.

Pour cela, il faut commencer par "faire connaissance" des objets, là les photodiodes, et ne pas hésiter à tester sur un coin de table, son véritable comportement.

Pour les AOP, c'est pareil, il faut décider de la fonction que tu veux qu'il remplisse, et choisir comment le monter. Également, comme on est au vingt et unième siècle, ce serait bien de choisir des amplis actuels, et pas un modèle vieux de plus d'un demi siècle, et totalement obsolète. Certes, il fonctionnera peut être, mais risque de poser certains problèmes.

... j'ai donc créé un pcb ... pour pouvoir detecter les variation de courant au borne de la photoresistance j'ai crée deux schema inspirer de ...

Créer un pcb sans savoir où on met les pieds, ce n'est pas raisonnable.

Commence par vérifier expérimentalement quel est le comportement d'une photodiode, et ce, sans s'occuper de la couleur. La lumière se suffit.

Tu verras, que la photodiode a deux modes de fonctionnement, totalement différents, qu'il te faut d'abord maîtriser et comprendre, avant de l'exploiter.

Elle fonctionne en mode inverse d'une certaine façon, et aussi en mode direct et en mode photovoltaïque.

Ce sera à toi de choisir le bon mode, que l'expérimentation t'aidera à choisir.

... je n'ai peut être pas comprit le fonctionnement d'une photodiode ... quelqu'un pourrait m'expliquer pourquoi je nobtient pas ces bonne valeurs? ...

C'est vrai que la photodiode est pour toi un mystère, mais les élucubrations sur les AOP ne sont pas mieux. Il est hors de question de ne pas fixer toutes les entrées des amplis, et, suivant tes choix de fonctionnement de la photodiode, tu devras choisir la fonction du montage fondamental de l'ampli et expliquer pourquoi.

Volontairement, et parce que c'est un travail scolaire, les solutions ne te seront pas données toutes cuites. C'est à toi seul qu'appartient cette démarche.

https://forums.futura-sciences.com/e...-rappeler.html

[Antoane]

Bonsoir,

en complément de ce qu'indique gienas : sur le principe, tes montages sont bon. Cependant, le 741 est effectivement un composant qui n'a pas beaucoup d'autre utilité que celui de montrer aux étudiants les défauts des AOP. En l’occurrence, ses courants de biais (circulant dans les entrées de l'AOP) sont bien trop importants. Il faut changer de référence.

[invitef25fbf69]

merci de vos reponce
pour justifier le pcb cest que les photodiodes que l'on m'as passé sont au format cms je n'avais pas dautre choix que de cree un petit pcb pour pouvoir la souder et la manipuler

pour le lm741 cest effectivement le model que l'on utilise en cours c'est actuellement le seul que jai sous la main avant une semaine d'ou mes test avec celui ci

quand au mode photovoltaique inverse et direct c'est bien se que javais cru comprendre de cette documentation que j'ai particulierement aimé
http://www.osioptoelectronics.com/ap...S0yDwgpoZ7LgRM

j'ai essayer plusieur methode pour mesurer le courant au borne de ma photodiode
(la mettre en paralle avec une resistance pour observer la tension ou le courant dans le circuit, mettre la photodiode en serie avec une resistance et connecter le tout a 5V puis -5V tout en essayant de modifier les resistance et le sens de la photodiode)

ma conclusion a etais que
-soit mes outils de mesure ne sont pas assez precis pour pouvoir constater le moindre phenomene (je n'est actuellement que le multimetre familiale je reprend les cours dans une semaine) la "responsivity" de mes photodiode etant tres faible. le soleil emet 1000W/m^2 ma photodiode capte sur 0,18mm^2 soit 0,18mW dans des condition parfaite ma photodiode avec la plus grande "responsivity" (0,12A/W) devrait produire au maximum 21uA se qui est deja limite trop faible pour mes instrument

-soit jai cramé ma photodiode et il va falloir attendre 1 semaine avant que je puisse en repiocher une dans le stock

si vous avez des solutions pour tester si une photodiode fonctionne correctement ou non je suis preneur

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Je n'ai pas regardé la datasheet en détail, mais pense qu'il y a un filtre en entrée alors que la valeur '1 kW/m²' est en spectre large. Pense aussi que cette valeur est probablement trés sur-estimée à cette saison (surtout dans le 59 ).

Cette doc est effectivement claire et assez complete.

Le montage en trans-impédance est effectivement un bon choix. Avec tes valeurs de composants et les 21 µA calculés, quelles tension devrais-tu mesurer ? Qu'en conclues-tu ?

[invitef25fbf69]

ma resistance la plus grosse est de 10Mohm par consequent dans une situation d'ensoleillement ideal sans prendre en compte le filtre de couleur a l'entré de ma photodiode je devrait avoir Vout = Iphoto*R puisque l'aop viens courcircuiter la capaciter de la photodiode
je devrait donc avoir 210V
jai dabort tester avec 10kohm pour capter 210mV mais lessai n'as pas etait concluant
ce montage si je lai bien comprit fonctionne surtout dans le cas de faible eclairement sinon nos valeur sont absurde mais meme avec la lumiere ambiante je n'arrive pas a avoir une variation de tension mesurable je pense que je vais devoir attendre la rentrer pour utiliser un aop plus adapter et une nouvelle photodiode je pense l'avoir cramé

[Antoane]

Le montage transimpédance fonction bien indépendamment de la valeur du courant. Il faut "juste" choisir la résistance de réaction pour que l'AOP ne parte pas en saturation et vérifier que la diode reste linéaire dans la zone considérée.

Tu peux tester la diode avec un multimètre en mode diode dans les deux sens. Cela ne garantira pas qu'elle est en bon état mais donnera une bonne indication cependant.

[invitef25fbf69]

merci beaucoup ca ma aider a comprendre comment fonctionne une photodiode
apres verification ma photodiode est bien cramé je vais en recuperer une autre et essayer de faire plus attention en la soudant au bonne temperature et en la manipulant correctement

[gienas]

Bonjour à tous

... Tu peux tester la diode avec un multimètre en mode diode dans les deux sens ...

Le mode test diode des multimètres est un générateur de courant doublé d’un voltmètre. C’est OK pour le mode inverse où c’est le multimètre qui présente le courant, mais le mode photovoltaïque en direct peut être mesuré en voltmètre ou en microampèremètre. Il ne faut pas s’attendre à des miracles.