Ayuda para convertir la luz de las estrellas en tensión

Question

Este es mi problema. Me gustaría convertir la luz de las estrellas en tensión. Esto es lo que he hecho. como puedes ver he colocado un fotodiodo en el tubo del ocular de un telescopio. Lo tengo debajo del objetivo porque es donde está el foco principal, el lugar donde la luz del telescopio llega a un punto. Aquí está en el telescopio Mi problema es que no soy capaz de generar tensión. El diodo que estoy usando es este.

El visor es un f-10 de 8 pulgadas. ¿Sería mejor un diodo de polarización cero que uno de polarización inversa? Si su sugerencia implica un diodo con más de tres pines, por favor, indique cómo cable.

Answer 1

Creo que para maximizar la sensibilidad vas a necesitar usar un amplificador. Hay dos modos básicos de funcionamiento: el modo fotovoltaico y el modo fotoconductor.

En el modo fotovoltaico, cuando se utiliza un amplificador de transimpedancia, la tensión a través del diodo se mantiene a cero voltios, y el amplificador convierte la corriente de salida del diodo en tensión. Cero luz significa cero corriente y cero voltaje. No debe haber corriente oscura.

En el modo fotoconductor, el diodo está en polarización inversa. Este modo también utiliza un amplificador de transimpedancia para convertir la corriente en tensión. En este modo, una cierta cantidad de corriente de fuga inversa estará presente, y por lo tanto debe ser calibrada fuera de la medición.

A menos que pueda encontrar una buena referencia, es posible que tenga que probar ambos modos. Aquí hay una imagen de thorlabs (mi principal fuente de información):

Observa en el diagrama que la conexión básica es la misma para los dos modos. Sólo es cuestión de si el ánodo está conectado a GND o a una tensión de polarización negativa.

Encontré la imagen aquí: https://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=31760

Answer 2

Esperas que el diodo actúe como una célula solar. Puede que simplemente no tenga suficiente luz para que sea detectable de esa manera. Inténtalo de esta manera.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Puede que tengas que jugar con el valor de la resistencia para conseguir lo que quieres. Pero, de nuevo, si no hay suficiente luz en el sensor puede necesitar algo mucho más sensible.

Answer 3

¿Por el poder?

No hay mucha energía en la luz de las estrellas, aunque esté concentrada. Simplemente no hay tantos fotones que golpeen Tierra de una estrella lejana... ¡y mucho menos la apertura de su telescopio!

Los dispositivos de silicio no son lo suficientemente sensibles como para crear una potencia utilizable de esta manera (la potencia generada es menor que la fuga).

¿Por la señal?

¿Intenta detectar la luz o medirla? Si no puedes obtener suficiente señal con diodos o transistores de silicio, tienes que pasar al nivel científico ;-)

Se trata de un tubo fotomultiplicador (PMT):

La descripción de Wikipedia es correcta, pero no muy útil:

Tubos fotomultiplicadores. Un tubo fotomultiplicador, útil para la detección de señales muy débiles, es un dispositivo fotoemisor en el que la absorción de un fotón da lugar a la emisión de un electrón. Estos detectores funcionan amplificando los electrones generados por un fotocátodo expuesto a un flujo de fotones.

Su funcionamiento consiste en crear un campo eléctrico muy fuerte dentro del tubo. Cuando un fotón entra en el tubo es acelerado rápidamente por el fuerte campo, ganando mucha energía en el proceso. A continuación, choca con una placa metálica a gran velocidad (energía). Cuando esto ocurre, hace caer algunos electrones de la placa metálica. Estos electrones también son acelerados rápidamente por el campo.

Disponiendo las partes internas del tubo para que se produzcan múltiples colisiones se puede hacer que la señal sea muy fuerte ya que cada colisión crea más electrones libres, que después de colisionar con la siguiente placa, crearán cada uno más electrones libres... y así sucesivamente hasta llegar al final donde se mide el número significativo de colisiones como voltaje.

Answer 4

Una fuente de luz tan débil como la luz de las estrellas puede no ser medible por un fotodiodo. Corriente de fuga del diodo (o corriente oscura) será el competidor más significativo de la pequeña corriente de luz estelar. La corriente de fuga del diodo depende en gran medida de la temperatura del mismo: un diodo frío tiene menos fugas.
Para ver si su fotodiodo es apto para la luz de las estrellas, se requiere un circuito que arroje una salida afectada por la corriente oscura del diodo. El voltímetro digital (VM1) en el siguiente circuito debe tener una resistencia de entrada de 10 megaohmios, y una escala sensible de 200 mV, con una pantalla que mostraría 199 mV como 199.9 . Ese último dígito se incrementa cada 100 microvoltios. Cuando este voltímetro se coloca en serie con un fotodiodo de polarización inversa, se convierte en \$ 100/10 \$ resolución de picoamperios. Eso puede ser lo suficientemente sensible como para verse afectado por la corriente oscura. Estos voltímetros digitales son bastante comunes.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab