如何正确使用SFH235红外光电二极管？

我有一个SFH235红外光电二极管（可在此处找到其数据表），并且只有电子学的基础知识。

我想将光电二极管连接到Arduino（总体计划是添加一个红外二极管并构建一个距离传感器）。

我知道光电二极管会产生电流，并且落在其上的光越密集，它就会产生越大的电流。

我已经看到了连接光电二极管的示意图，连接方式与光敏电阻的连接方式相同。其他人将其连接到“运算放大器”（为什么？），也有那些文章说我需要放大电流。我还看到电容器添加到电路中。

哪种方法适合我的申请？如何将光电二极管连接到Arduino的模拟输入（用于测量电压）？

arduino infrared photodiode

— Artium
source

连接光电二极管的最简单方法（甚至可以将LED用作光电传感器）如下：

原理图

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

请注意，光电二极管通过1 Meg电阻R1反向偏置。二极管产生的光电流与流过该反向偏置二极管的泄漏电流相反，随着二极管结上更多的光，所述反向电流会增加。因此，结点处的电压随着光的增加而升高。

左图的原理图在ADC引脚上将具有相当低的电压。为了增加该电压，可以将运算放大器用作同相放大器，如右图所示。在所示的示例中，此增益为Gain = 1 + (R3/R4) = 9.9182。

该电压增益会导致ADC引脚上的读数更大，从而有可能会利用ADC输入电压范围的较大部分。

光电二极管的运算放大器的其他应用包括：

注意：
但是，必须确保放大后的电压不超过5伏电源。如果运算放大器由与Arduino相同的5伏电源供电，则会自动处理，因为运算放大器的输出会被钳制在其上部电源轨上；如果运算放大器不是导轨，甚至会更低到轨道类型。

— 安宁多·戈什（Anindo Ghosh）
source

如果使用简单方法（左图），如何计算ADC的输入电压？如何选择R1的值？令我感到困惑的是，当我测量光电二极管的电压，电流和电阻时，这三个参数都随着较高的红外光强度而变化，我当时以为只有电流值才是我可以用来表示红外强度的参数。

— Artium

@Artium您需要使用高阻抗方法（例如示波器上的10倍或更好的100倍探头）实际测量电压。同样，仅从R1 = 1M开始，然后尝试470k和2.2M，以查看哪种效果最佳。测量电压或电流的行为会改变该值，因为光电流幅度确实很小，并且通过典型的廉价万用表探头泄漏的电流会消耗掉许多毫微微安培。

— Anindo Ghosh 2013年

因此，对于右侧电路中运算放大器上的隐式输入电源轨，正极电源轨是否会连接到5V，而负极电源轨会接地？

— imallett

@imallett是的，正如您所说，隐式电源轨将连接到+ 5v并接地。

— Anindo Ghosh

因此，结点处的电压随光的增加而升高。使用左侧的电路（用电池代替Arduino；用万用表测量相对于地面的结点电压），我得到的恰好相反。

— imallett

正如成员在上文中所述，光电二极管的电压和电流可能非常小，尤其是对于IR。实例显示的OSRAM SFH203PFA在环境或干线照明下可以产生0.25-0.35的光，但是在没有偏置的情况下，我的菲利普斯示波器上的IR激光只会产生0.003 3毫伏的波。使用运算放大器进行放大对我有效。

— 戴夫·邦德
source