Фотосенсоры - какие самые чувствительные?

ivenhoe · 04.08.2009, 13:13

Здравствуйте, многоуважаемые!
Есть задачка одна, тонкости не важны. Важно то, что нужно зафиксировать и обработать световой сигнал оч маленькой интенсивности. Не просто есть/нет, а примерно три значения освещенности: условный ноль, условный максимум, примерно середина диапазона. Фотоумножители не применимы, устройство компактное и портативное.
К сожалению, совершенно не имел дел с фотодатчиками, и, пожалуй, даже не скажу, который из них наиболее чувствителен: фотодиод, фоторезистор или фототранзистор? Примерно думаю, что вариант первый...
Инерционность тоже важна, должно быть различение сигналов примерно частотой до одного-двух килогерц.
Буду крайне признателен, если кто-нибудь посоветует что-то с примерами.
К сожалению, конструкция пока очень умозрительная, и каких-то цифр по интенсивности светового потока сказать не могу.
Вкратце - через отверстие диаметром с полмиллиметра нужно в условиях комнатного освещения считать три уровня освещенности на рабочем столе (визирование - на рабочий стол).
Очень рад бы был примеру вроде "в такой-то конструкции использовано то-то, позволяет различить освещенность примерно от поздних сумерек до полной темноты" или что-то наподобие. Короче, нужны оценочные прикидки.
Заранее спасибо.

j2153 · 04.08.2009, 14:12

В прошлом веке, откуда я родом, для ловли очень слабого света применялись ФЭУ (фотоэлектронные умножители). По чувствительности, быстродействию и малости шума они вне конкуренции, но требуют очень большого огорода для своего запуска.

Слышал, что сейчас существует что-то и из полупроводников тоже нехилой чувствительности, но точно не вспомню

ivenhoe · 04.08.2009, 14:33

ФЭУ - это здорово, конечно, но здесь не подойдут.
Поясню: задача - не сверхточная регистрация сверх малых световых потоков, я просто очень плохо себе представляю диапазоны чувствительности современных фотоприборов. Потому и прошу какие-нибудь примеры освещенности, которые можно ими замерить.
Искренне надеюсь, что полупроводниковых рядовых приборов будет достаточно.

tauP10 · 04.08.2009, 14:58

Сообщение от ivenhoe

...
Вкратце - через отверстие диаметром с полмиллиметра нужно в условиях комнатного освещения считать три уровня освещенности на рабочем столе (визирование - на рабочий стол)....

Или я чего-то не понимаю, не "догнал" или в консерватории надо что-то поправлять.
Освещенность стола - это одно, а отраженный свет в Ваш датчик - совсем другое. Сравните мысленно что покажет Ваш датчик от белого матового стола и от черного, покрытого сажей при одинаковых освещенностях их поверхностей.

elcreator · 04.08.2009, 16:22

В любом случае полупроводниковые датчики требуют термостабилизации, хотя бы простейшей, иначе ни о каком измерении речи не будет. Плюс к тому, например, у фоторезисторов (не знаю как у современных, у старых точно) большая нелинейность характеристики.
Фототранзисторы хорошо работают, когда при достаточном световом потоке (выводящем их на режим) нужно выдавать большую амплитуду колебаний тока, протекающего через ФТ. А так - фотодиод+ОУ - первое, что приходит в голову. На мониторе стоит сейчас вебкамера, у которой отверстие как раз 1мм, под ним - фотодатчик. Нацелен в потолок, в сумерках плавно (и достаточно пропорционально) падению освещенности включает подсветку. Но одно дело - общая освещенность, а другое - на конкретной поверхности. Если нет возможности поколдовать с оптикой, поставьте хотя бы коллиматор перед ФД в виде милиметровой трубки длиной хотя бы сантиметр-пару.

j2153 · 04.08.2009, 22:36

Фотодиод не требует термостабилизации, когда включен в запертом направлении. При этом его обратный ток строго пропорционален количеству попавших фотонов.
Но вот относительно сигнал/шум на слабых освещенностях ничего сказать не могу.

sergeq · 04.08.2009, 23:53

В данном случае видимо необходим фотодиод. У фоторезисторов слишком большая инерционность. Однако дырка в 0,5мм все же мала, для достижения, действительно высокой светочувствительности.

ivenhoe · 05.08.2009, 06:10

Сообщение от tauP10

Освещенность стола - это одно, а отраженный свет в Ваш датчик - совсем другое.

Естественно. Но в целом задача пока очень приблизительная. Таким описанием я пытался дать понять, что не собирался делать пирометр или фотографический люксметр; что световой поток очень невелик. К сожалению, я плохо (а точнее, вообще никак) не могу сопоставить какую-то реальную освещенность с какими-либо реальными цифрами; люксметра под рукой нет

Потому и прибегнул к такому примерному описанию.
Вы меня, кстати, поняли довольно хорошо

ivenhoe · 05.08.2009, 06:15

elcreator, sergeq, спасибо, весьма ценные замечания, весьма.
Собственно, изначальный вопрос, благодаря помощи ответивших, решен: ищем фотодиод.
elcreator, довольно неплохой пример, спасибо.

В целом тему можно считать исчерпанной, единственное что - я бы поприветствовал еще один-два примера чувствительности реальных конструкций, вроде датчика освещенности в веб-камере из примера elcreator.

j2153 · 05.08.2009, 08:52

Сообщение от ivenhoe

я бы поприветствовал еще один-два примера

Я работал с ФД-256, впечатления неплохие, можно попробовать его, хотя не утверждаю, что это лучший.
Еще пользовался фотодиодами из старой китайской шариковой мышки. Их чувствительностью остался весьма доволен: они спокойно работали непосредственно на входы микроконтроллера, без всякого усилителя. Впрочем световые потоки там не были слишком слабые.

Но, повторяю, слыхал где-то про приборы, приближающиеся чувствительностью к ФЭУ, это не простые диоды, а на каких-то специальных принципах.