Esposimetro Analogico
Inviato: 24/11/2020, 17:36
Buona sera a tutti,
essendo un appassionato di fotografia analogica è da un pezzo che mi gira per la testa di progettare e realizzare un esposimetro analogico.
alla domanda " ma costa solo 50 euro su internet" la mia risposta è "si ma vuoi mettere lo sfizio di progettare qualcosa e smadonnare quando non funziona per poi esultare quando il progetto è portato a termine?"
fatte queste premesse, la mia idea è di usare dei componenti abbastanza moderni e di infilare il tutto in un case in stile vintage con la lancetta analogica, il case andrebbe fatto in stampa 3D e da qui le prime due domande:
1) qualcuno bazzica nella stampa 3D?
2) che programmi servono per poter diesegnare un pezzo e portarlo a stampare?
Tra i vari componenti di facile reperibilità ho scelto il fotodiodo BPW34 che è un fotodiodo general purpose ed ha bisogno di un filtro per gli infrarossi, facilmente reperibile smontando vecchie fotocamere compatte o semplicemente prendendo la sua versione su RS con tale filtro già applicato.
Il fotodiodo può lavorare in due modi:
1) modalità fotoconduttiva: la giunzione va polarizzata inversamente cioè anodo al - e catodo al +, è veloce ma non lineare
2) modalità fotovoltaica: la giunzione non va polarizzata, nel senso che anodo e catodo devono essere allo stesso potenziale, è più lenta ma lineare.
Dovendo leggere un valore di illuminazione la modalità più utile è la fotovoltaica, per tale modalità basta collegare il diodo con il catodo sul pin invertente di un opamp e l'anodo sullo stesso riferimento che si da al pin non invertente dell'opamp, in questo modo l'operazionale sbrigherà il compito di mantenere uguale la tensione ai due pin (se ovviamente lo si usa ad anello chiuso) e la condizione zero bias sarà mantenuta. Il diodo, colpito dalla luce genera una certa corrente inversa, che quindi passa da catodo ad anodo, per questo diodo viene specificata una corrente di circa 750nA/lux.
Ho comprato un luxmetro per poter fare delle misure precise della luce ambiente e poterle poi confrontare con quello che dice il diodo.
Problema, in fotografia si usa una scala che viene chiamata Exposure Value ed è una scala lineare che che può andare da 0 a 18 e che però sottende una misurazione logaritmica, cioè ogni EV corrisponde praticamente a un raddoppio dei lux, ad ogni EV corrisponde una serie di coppie [tempo di otturatore, apertura], la scala la trovate qua sotto: Ogni EV viene detto STOP in gergo fotografico.
Soluzione: un amplificatore logaritmico analogico!
Visto che il diodo è un current sink (tira corrente verso di se) l'amplificatore logaritmico dovrà essere fatto con transistor PNP.
Mamma Texas Instruments fornisce un bel tutorial su come realizzare un amplificatore logaritmico e come compensarlo in temperatura (con una PTC) lo trovate qua sotto: In pratica quello che viene misurato è la differenza tra la corrente del fotodiodo e una corrente di riferimento, la corrente di riferimento ho pensato di tirarla fuori utilizzando un semplice LM336-2.5 e una resistenza, visto che il pin invertente dell'opamp fornisce una massa virtuale e che quindi la corrente sarebbe semplicemente I = Vref/R.
Da questo sito https://meetjestad.nl/en/Experiment_-_L ... ute_Bergen si evince che il BPW34 con un semplice filtro davanti può misurare fino a 116'000 lux che corrispondono a circa 15.5EV, se il diodo riuscisse a misurare fino un po di più sarebbe fantastico, devo vedere un po come fare, probabilmente la strada giusta è quella di attenuare la luce con un filtro ricavato dal diffusore delle lampade a led e poi prevedere un amplificatore che possa compensare l'attenuazione della luce... è tutto ancora da definire!
Al momento sono fermo all'amplificatore logaritmico che ho montato su breadboard e verificato che funzioni, ed effettivamente funziona, tra poco vi posto qualche screen dell'oscilloscopio.
essendo un appassionato di fotografia analogica è da un pezzo che mi gira per la testa di progettare e realizzare un esposimetro analogico.
alla domanda " ma costa solo 50 euro su internet" la mia risposta è "si ma vuoi mettere lo sfizio di progettare qualcosa e smadonnare quando non funziona per poi esultare quando il progetto è portato a termine?"
fatte queste premesse, la mia idea è di usare dei componenti abbastanza moderni e di infilare il tutto in un case in stile vintage con la lancetta analogica, il case andrebbe fatto in stampa 3D e da qui le prime due domande:
1) qualcuno bazzica nella stampa 3D?
2) che programmi servono per poter diesegnare un pezzo e portarlo a stampare?
Tra i vari componenti di facile reperibilità ho scelto il fotodiodo BPW34 che è un fotodiodo general purpose ed ha bisogno di un filtro per gli infrarossi, facilmente reperibile smontando vecchie fotocamere compatte o semplicemente prendendo la sua versione su RS con tale filtro già applicato.
Il fotodiodo può lavorare in due modi:
1) modalità fotoconduttiva: la giunzione va polarizzata inversamente cioè anodo al - e catodo al +, è veloce ma non lineare
2) modalità fotovoltaica: la giunzione non va polarizzata, nel senso che anodo e catodo devono essere allo stesso potenziale, è più lenta ma lineare.
Dovendo leggere un valore di illuminazione la modalità più utile è la fotovoltaica, per tale modalità basta collegare il diodo con il catodo sul pin invertente di un opamp e l'anodo sullo stesso riferimento che si da al pin non invertente dell'opamp, in questo modo l'operazionale sbrigherà il compito di mantenere uguale la tensione ai due pin (se ovviamente lo si usa ad anello chiuso) e la condizione zero bias sarà mantenuta. Il diodo, colpito dalla luce genera una certa corrente inversa, che quindi passa da catodo ad anodo, per questo diodo viene specificata una corrente di circa 750nA/lux.
Ho comprato un luxmetro per poter fare delle misure precise della luce ambiente e poterle poi confrontare con quello che dice il diodo.
Problema, in fotografia si usa una scala che viene chiamata Exposure Value ed è una scala lineare che che può andare da 0 a 18 e che però sottende una misurazione logaritmica, cioè ogni EV corrisponde praticamente a un raddoppio dei lux, ad ogni EV corrisponde una serie di coppie [tempo di otturatore, apertura], la scala la trovate qua sotto: Ogni EV viene detto STOP in gergo fotografico.
Soluzione: un amplificatore logaritmico analogico!
Visto che il diodo è un current sink (tira corrente verso di se) l'amplificatore logaritmico dovrà essere fatto con transistor PNP.
Mamma Texas Instruments fornisce un bel tutorial su come realizzare un amplificatore logaritmico e come compensarlo in temperatura (con una PTC) lo trovate qua sotto: In pratica quello che viene misurato è la differenza tra la corrente del fotodiodo e una corrente di riferimento, la corrente di riferimento ho pensato di tirarla fuori utilizzando un semplice LM336-2.5 e una resistenza, visto che il pin invertente dell'opamp fornisce una massa virtuale e che quindi la corrente sarebbe semplicemente I = Vref/R.
Da questo sito https://meetjestad.nl/en/Experiment_-_L ... ute_Bergen si evince che il BPW34 con un semplice filtro davanti può misurare fino a 116'000 lux che corrispondono a circa 15.5EV, se il diodo riuscisse a misurare fino un po di più sarebbe fantastico, devo vedere un po come fare, probabilmente la strada giusta è quella di attenuare la luce con un filtro ricavato dal diffusore delle lampade a led e poi prevedere un amplificatore che possa compensare l'attenuazione della luce... è tutto ancora da definire!
Al momento sono fermo all'amplificatore logaritmico che ho montato su breadboard e verificato che funzioni, ed effettivamente funziona, tra poco vi posto qualche screen dell'oscilloscopio.