Fotodiodo como sensor de radiação solar

[Alessandro Ferronato]

Prezados, estou tentando desenvolver um sensor de radiação solar para aplicação na área da agricultura. O objetivo primeiro é que ele possa estimar o índice de área foliar das plantas. Adquiri o fotodiodo BPW21 para tal finalidade. Contudo, não tenho experiência com fotodiodos, a não ser saber que eles se prestam como sensores de luz. Este fotodiodo que escolhi tem sensibilidade espectral para a luz visível.

A questão é que não entendo das consequências caso eu ligue até 20 fotodiodos desses em série ou em paralelo. Me parece que tenho que ter alguns cuidados para que não queimem com algum tipo de sobrecarga.

Assim, gostaria de saber se alguém tem experiência com isso e que poderia me ajudar. Sou professor do Instituto Federal de Mato Grosso, agrônomo.

Obrigado.

[.if]

Este não parece ser um fotodiodo comum...

Além de ser bem caro

Nunca trabalhei com este sensor. Mas suspeitei que você deve trabalhar ou condicionar o sinal dele pra fazer algo 'usável'. Seria este um dos seus

2 horas atrás, Alessandro Ferronato disse:

cuidados

 

Alguns cliques no google e ele me confirmou... p.ex.

https://www.researchgate.net/figure/Amplifier-and-photodiode-circuit-diagram_fig10_271580402

 

https://www.richardmudhar.com/blog/2013/03/constructing-a-pyranometer-monitoring-daylight-levels-using-a-photodiode-and-pic/

 

2 horas atrás, Alessandro Ferronato disse:

até 20 fotodiodos desses em série ou em paralelo

Pra esta aplicação penso que basta um no ponto onde quer medir

 

Off... achei a ideia bacana pois recentemente pensei em fazer um sensor de cor. Sei  lá se ele atende. pesquisemos...

 

[MOR_AL]

Medições sempre se referem a comparação dos valores medidos com as medidas ou faixas encontradas em normas.

Sendo assim, basicamente você poderia usar qualquer transdutor. O problema maior que eu vejo é a calibração do seu aparelho. Como avaliar o valor medido, se o seu aparelho não foi calibrado com outro equipamento com a mesma precisão ou melhor? 

Fiz uma rápida pesquisa no Google e te passo um endereço que achei interessante.

http://romiotto.com.br/medicoes-de-radiacao-solar-em-aplicacoes-fotovoltaicas.php

 

Pesquise também por documentos em inglês. São muito mais abundantes.

Pesquise por:

solar radiation measurement

MOR_AL

[Visitante]

Em paralelo os sinais podem se misturar e você não vai saber de onde está vindo e pode ter leituras erradas quando um sinal de um reforça o sinal de outro dando uma saída que pode ser lida de forma errada. Como é um diodo acredito que a tensão não vai para o terra e o sinal se manteria, mas só acho. Em série o sinal entra como como fonte de energia na "*****" do outro, mais como uma fonte com interferência do que outra coisa e só o último sensor que vai jogar o sinal para o amplificador operacional... ou seja sem sentido. 

 

Se for fazer uma medição e aproveitamento de todos os dados você tem que ter portas diferentes OU circuitos diferentes para ter essa medição. O circuito de alimentação deles pode até ficar em paralelo ou em série Vcc e GND, mas os sensores não, cada um em uma porta diferente... a não ser que você tenha outra técnica de medição de dados que se utilize desses sinais misturados. 

 

Claro para fazer leituras de um sensor mais complexo seria bom ler essa leitura por alguma porta analógica tipo e não usar tipo um resistor sensível a luz e ligar um led e tal... no Google tem alguns projetos com o esse sensor com arduino ou outro microcontrolador. 

 

[Alessandro Ferronato]

Sim, existem vários trabalhos científicos em que os pesquisadores procuram utilizar LED´s com resposta espectral diferenciado dentro do espectro da luz visível. No meu caso, quero fazer uma barra de um metro com vários fotodiodos nela, de forma que possa obter um sensor capaz de estimar o índice de área foliar de culturas agrícolas.

adicionado 2 minutos depois

@MOR Sim, a parte da calibração penso em fazer na Universidade Federal em Cuiabá, onde colocarei o meu protótipo junto com um piranômetro de referência para obter a constante de calibração, que relacionará a tensão ou corrente (tenho que decidir isso) com irradiância (w/m2).

[MOR_AL]

@Alessandro Ferronato

4 horas atrás, Alessandro Ferronato disse:

No meu caso, quero fazer uma barra de um metro com vários fotodiodos nela, de forma que possa obter um sensor capaz de estimar o índice de área foliar de culturas agrícolas.

 

Bom agora posso acrescentar uma informação.

Talvez o circuito mais apropriado para esses fotodiodos seria usar amplificadores operacionais na configuração do tipo "transimpedância". O foto diodo como sendo uma fonte de corrente e na saída do operacional, uma tensão correspondente.

Já tentei acrescentar, por diversas vezes, uma figura de circuito básica, mas está dando erro.

Pode usar o LM324, que tem 4 operacionais dentro do invólucro e permite usar apenas uma fonte de alimentação. 

Quando puder acrescento aqui. 

MOR_AL

[.if]

41 minutos atrás, MOR disse:

Já tentei acrescentar, por diversas vezes, uma figura de circuito básica, mas está dando erro.

 

46 minutos atrás, MOR disse:

amplificadores operacionais na configuração do tipo "transimpedância".

Ilustre amigo, seria algo como?

Pelo menos aquele blog que linkei disse que é...

I want a  single supply transimpedance amplifier that I can limit to 5V so I don’t nuke the A/D converter of my PIC.

Atipicamente, no d.s. do bixo não vi nenhuma aplicação típica

 

[MOR_AL]

@Isadora Ferraz Sim. Exatamente.

Mas no caso de medições em baixa frequência, R1 pode aumentar para, digamos, entre 470k e 1M. Isso fornece dez vezes mais tensão de v0 do que apenas 47k.

Este operacional é ótimo, porém antigo e difícil de encontrar ou caro.

O LM324 não é tão bom, mas permite entrada bem próximo ao nível zero de tensão e possui 4 operacionais por chip.

Como ele mencionou um monte de fotodiodos, então quanto mais operacionais por chip, melhor.

 

Segue o básico.