Medición de niveles de luz con un fotodiodo y un ADC

Estoy tratando de usar un fotodiodo para medir los niveles de luz a través de un ADC en un ATMega168. Tengo el código del microcontrolador funcionando correctamente (midiendo valores en un pin e informándolo como un brillo de led) pero tengo problemas para que el fotodiodo informe un voltaje dependiente de los niveles de luz.

Veo que podría lograr esto con un amplificador operacional ( aquí ) pero me gustaría poder hacerlo sin un amplificador operacional si es posible. Tengo una fuente de 5 voltios y me gustaría hacer que el fotodiodo escupiera valores entre 0 y 5 voltios. ¿Hay algún circuito astuto que pueda usar para este propósito que no requiera un amplificador? Estoy haciendo esta pregunta porque me gustaría saber cómo usar un fotodiodo para este propósito (no quiero usar un LDR). ¡Gracias!

editar

Ah sí, aquí está la hoja de datos para el fotodiodo que estoy usando.

— wcmartin
fuente

Aviso importante Este es un diodo IR: Daylight blocking filter matched with 870 nm to 950 nm emitters. Los fotodiodos IR generalmente tienen un paquete negro opaco, mientras que los fotodiodos de luz visible están en paquetes transparentes. Podría buscar un fotodiodo (un fototransistor es aún más sensible) con una curva de sensibilidad ocular. Recuerdo haber usado el SFH3410 de Osram aquí.

Entonces la buena noticia: un fotodiodo o fototransistor actúa como fuente de corriente, por lo que una resistencia en serie es suficiente para convertir la corriente en voltaje. En su hoja de datos, el gráfico de la figura 3 es el que necesita. La corriente inversa varía entre 1uA y 100 A. Una resistencia en serie de 10k convierte esto a 10mV - 1V. Puede aumentar esto para obtener un voltaje más alto, tendrá que experimentar con niveles de luz y valor de resistencia para lograr un rango completo de 5V. También tenga en cuenta que la impedancia de entrada del ADC es paralela a la resistencia de medición, lo que reduce la sensibilidad. $\mu$

Los gráficos a continuación son de la hoja de datos del SFH3410. Si tiene en cuenta que necesita un de al menos 0.5V (gráfico derecho), estará limitado a una salida de 4.5V de una fuente de alimentación de 5V. $V_{CE}$

texto alternativo

Lectura adicional:
nota de aplicación SFH3410

— stevenvh
fuente

Este es el modo fotoconductor. También puede usar fotovoltaica, básicamente de circuito abierto, que es lo que describe el enlace del OP. El fotoconductor es más rápido ya que el sesgo hacia adelante relativamente grande 'barre' a los portadores inyectados, pero también es más ruidoso.

— tyblu

No estoy tan seguro de que esto funcione. Estos fotodiodos son muy sensibles, sin embargo, si tienes 100uA, tienes mucha luz. ¿Qué tal un rango nA, que sería difícil medir algo?

— Frank

@Frank: utilicé el SFH3410 para medir la luz interior. 10 lux ya es una habitación muy tenue, 1000 lux es una habitación muy iluminada. (Luz de la luna: 1 lux; luz solar directa en un brillante día de verano: 100 000 lux.) Para un rango nA no solo

— medirías

@Frank - Por cierto, utilicé el sensor para un sistema de control PID de luz constante, que funcionó perfectamente en el rango de 5 a 1000 lux requerido por la gestión del producto.

— stevenvh