Фотометр на светодиодах для оценки уровня окружающего света

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2012

Большинство диодов с p-n переходом можно использовать в качестве фотоприемников. Конечно, они не оптимизированы для подобных приложений, однако работают. Обратно смещенный диод генерирует небольшой фототок, увеличивающийся с ростом освещенности. Особенно подходят для таких целей светодиоды, поскольку имеют прозрачный корпус.

Вы можете сделать простую схему, позволяющую оценивать характеристики окружающего освещения, а благодаря тому, что многие светодиоды для улучшения цвета излучения выпускаются в окрашенных корпусах, даже с неплохой точностью анализировать его спектральный состав. Результаты не столь впечатлят, как при использовании высококачественных оптических светофильтров, имеющих, как правило, узкую полосу пропускания, но будут вполне приемлемыми.

Несмотря на то, что описываемая здесь конструкция не может претендовать на высокую точность, предоставляемую лабораторными фотодетекторами и трансимпедансными усилителями, она позволяет быстро и с небольшими затратами создать достаточно функциональное измерительное устройство.

Рисунок 1.	Несмотря на невысокую точность, эта конструкция позволяет быстро и с небольшими затратами создать достаточно функциональное измерительное устройство.

В схеме использованы три светодиода (Рисунок 1). После первых экспериментов вы увидите, какой из них имеет лучшую чувствительность, и к какому цвету. Падающий на светодиоды окружающий свет генерирует в каждом из них небольшой фототок, который, в зависимости от интенсивности освещения, может иметь уровень от 10 до 100 нА. Фототок течет в базу транзистора Q₁ и усиливается. Коллекторный ток Q₁ делится между подстроечным резистором R₄, выполняющим функцию первого каскада калибровки усиления, и базой Q₂.

Q₂ обеспечивает дальнейшее усиление сигнала и управление левой частью мостовой схемы (D_1A и D_1B). Обратим внимание, что R₂/D₁ и R₃/D₂ образуют уравновешенный измерительный мост. Коллекторный ток Q₂ вносит в него небольшой разбаланс, измеряемый стрелочным прибором M. С помощью потенциометра R₅ регулируется чувствительность прибора.

Установите R₄ и R₅ в положение, при котором отклонение стрелки измерительного прибора вы сочтете подходящим. R₄ предназначен для выбора рабочей точки, а с помощью R₅ можно регулировать чувствительность схемы.

Перед сборкой схемы удостоверьтесь, могут ли ваши светодиоды использоваться в качестве фотосенсоров. Установите самый чувствительный предел цифрового мультиметра (в типичном случае это 200 мВ). При стандартном офисном освещении напряжение на светодиодах должно составлять от 0.3 до 1 мВ.

Приложение

 

Расположение элементов на макетной печатной плате.

 

Компоновочная схема измерителя освещенности.