PT331C-Fototransistor mit Impedanzwandler betreiben

Der Everlight Opto PT331C ist ein mit 0,36€ (Stand: Oktober 2017 bei Conrad Elektronik) sehr günstiger Fototransistor für nahes UV-, sichtbares und nahes Infrarot-Licht (ca. 200-1200 nm). Das Absorptionsmaximum liegt etwa bei 800-900 nm.

Schließt man eine Spannung in Sperrrichtung des Fototransistors an, so beginnt ein lichtabhängiger Strom durch den Transistor zu fließen. Um den lichtabhängigen Stromfluss als Spannung mit einem A/D-Wandler auslesen zu können, z.B. mit einem Mikrocontroller, schließt man an den Kollektor des Fototransistors (äußerlich an der Abflachung des Gehäuses zu erkennen) den Pluspol der Spannungsquelle und an den Emitter einen Widerstand an, der auf der anderen Seite mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden ist. Gemäß dem Ohmschen Gesetz ist dann der Spannungsabfall über dem Widerstand proportional zum Stromfluss durch den Fototransistor. Bei einer Spannung von 3.3 Volt hat sich ein Widerstandswert von 12 kOhm als geeignet erwiesen, um Tageslicht zu quantifizieren. Der Widerstand kann aufgrund des geringen Fotostroms allerdings nicht direkt mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden werden. Ein Impedanzwandler muss zwischengeschaltet werden, um zu vermeiden, dass ein das Messergebnis verfälschend großer Anteil des Stroms in den A/D-Wandler anstatt durch den Messwiderstand fließt. Ein Experiment mit einem LM358 war erfolgreich (siehe Bilder unten). Für zukünftige Anwendung könnte es noch interessant werden, dass Operationsverstärker analoge Eingangswerte grundsätzlich auch mit einem über Widerstände einstellbaren Faktor multiplizieren können – So können auch kleine Eingangswerte in einen messbaren Spannungsbereich verstärkt werden. Außerdem könnte sich zur Steigerung der Signalqualität für zukünftige Experimente ein Eingangs- & Ausgangs-Rail-to-Rail-OPV empfehlen.

Messaufbau: Der Oszilloskop-Tastkopf ist am Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen.

Ausgabe der oben aufgebauten Schaltung am Oszilloskop. Die Schwankung der Lichtintensität mit ca. 100 Hz rührt vermutlich von den Neon-Röhren im Raum her.

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