Işığı ölçmek

[Erdem]

Bazen ışığı çok hassas olarak ölçmemiz gerekebiliyor. Bu tür ölçmeler genellikle silikon malzemeden yapılmış ışık diyotu ("photodiode") ile yapılıyor. Silikon bir ışık diyotu üzerine düşen ışık miktarıyla orantılı olarak çok küçük ters yönde bir akım oluşturuyor. Eğer aydınlanma miktarı 100lx ise S1336-5BQ ışık diyotu 4.5uA kadar bir akım veriyor. Ancak bunu yaparken küçük bir gerilim aralığında değerler alıyor. Bu yüzden bu akımı alıp kolay ölçülebilecek bir değere yükseltmemiz gerekiyor. Ayrıca diyodun etrafında aşağı yukarı sabit bir gerilim elde etmemiz gerekiyor. Bu problemin çözümüne yönelik ilk yaklaşımımız şu şekilde:



İşlemsel yükseltecin ideal olduğunu kabul edersek 1V/100lx'lük bir hassasiyet elde etmek için kullanacağımız R direnci nedir?

[CLR]

R=1V/4.5uA

[Erdem]

Evet doğru 

Ne yazık ki gerçek bir işlemsel yükselteç ideal değildir. İşlemsel yükseltecin girişlerinde giriş ön akımı ("input bias current") denilen bir akım oluşur ve hesaplamayı doğru yapabilmek için bu akımın değerini bilmeliyiz. İdeal olmayan yükseltecin davranışını modelimize bir çift akım kaynağı ekleyerek gösterebiliriz.



Görebileceğimiz üzere giriş ön akımı ışıl diyot üzerinden ölçülen akımdan düşerek ölçümümüzün hata vermesine neden oluyor. OPA27 işlemsel yükseltecin giriş ön akımı umumiyetle 10pA, ancak yükselteci eğer -40°C ve +125°C arasındaki sıcaklık aralığının dışında aşırı sıcaklıklarda kullanırsak 5nA'e kadar çıkabiliyor.

Önceki soruda hesapladığımız direnç değerini kullanarak ve kazancın A=∞ sonsuz olduğunu kabul ediyoruz. Sıradışı sıcaklık (-40°C ve +125°C aralığının üzerinde ya da altında) koşullarında 100lx'luk  bir ışığı ölçerken oluşan hata payı yüzde kaçtır?

[ehliseyf]

opa350 diye bir opamp var.istersen bir araştır.

[MC_Skywalker]

Konu dışı olacak fakat ışının ölçülmesin den bahsedilince sormadan edemedim. Sormak ist şu ışığın sıcaklığı nasıl ölçülüyor?

Fotograf hobim dolayısıyla ışığın sıcaklığı ile ilgileniyoruz, 5000K - 5500K  aralığı Elektronik flash ın sıcaklığı.   

[Erdem]

Bu en son haftanın ödevlerinden bir tanesiydi. Artık ödevleri teslim etme süresi geçtiği için (bir süre sonra artık sistem kilitleniyor) ve ilginç bir konu olduğu için paylaşayım diye düşündüm.

Bizim kullandığımız yükselteç OPA27



Kullanma kılavuzuna baktığımızda da normal koşullarda giriş ön akımının 10pA aşırı koşullarda 5nA olduğunu görüyoruz.

Bizden 100 lüks şiddetinde ışığı ölçerken oluşacak hata % kaçtır? Bunu hesaplamamızı istiyorlar 

[Erdem]

Bu sorunun cevabı % 0.111111111111

(Aslında bu soruyu ayrıntılı çözerdim. Ama kağıt, kalemle gösterilebilecek türden bir soru. Neyse hem soru çözmekten sıkıldığımdan hem de soruyu tamamlamak için devam ediyorum)

Her ne kadar bu ufak bir hata olsa da, hassas uygulamalarda bu önemli olabilir. Ancak bir tane direnç ekleyerek bu hatayı ortadan kaldırabiliriz:



Yukarıdaki devrede v çıkış voltajı için A, R, RX, IB ve i cinsinden bir cebirsel ifade yazınız.

Öyleyse Rx'in hangi değeri için giriş ön akımı sıfır olacaktır? Bu değer için cebirsel bir ifade yazınız. (Rx=?)

[z]

Mesajlarimin birisinde opampin + girisinden saseye direnc baglamaktan bahsettigimde topa tutulmustum.

Cikistan  - girise dogru akan akima Io dersek;

Vo+RxIb=RIo

Io=I+Ib

Vo=I*R + Ib*R - Ib*Rx

Ib etkisini yoketmek icin Rx=R olmali.

[Erdem]

Evet Bülent hocam aynen dediğiniz gibi 

[jstex]v_o = \frac {A}{A+1}(R i+R I_B-I_B R_x)[/jstex]

ve Rx = R oluyor.

Ama ne kadar öğretici sorular hazırlanmış değil mi. Geçenlerde öğrenciler sorularını hocalara soruyorlardı:

6002 FacultyRT 100

Öğrenciler bu alıştırmaların bu kadar öğretici kaliteli olmasının nedeni nedir? diye sordular. Oradaki tüm hocalar Profesör Gerald Jay Sussman'ı gösterdiler. O da dedi ki ben hayatım boyunca binlerce, sayısını hatırlamadığım kadar elektronik devre yaptım. O alıştırmalarda da pratiğin teoriye aktarılması var. Aynı zamanda Scheme programlama dilinin geliştiricisi ve kitap okumaya çok meraklı olduğunu söylüyorlar. Örneğin 20 yaşından beri her hafta bir kitap okuyormuş. Eğer birisi gelse ve size 20 yaşından beri hikaye kitapları okuduğunu söylese bu bile vay dersiniz. Ama şöyle bir fark var okuduğu kitaplar teknik kitaplar 

Gene buna benzer çok ilginç alıştırmalar vardı. Kristal radyo, Am radyo..



Örneğin Birleşik Devletler'de 535Khz ve 1705Khz frekansları arası AM radyo kanalları için ayrılmış. İki tane radyo istasyonu arasında 10Khz olması gerekiyor. Sonra bant genişliğini hesaplamamızı istiyor. Neyse hiç bilmeden soruyu çözdüğümüzde görüyoruz ki bant genişliği çok yüksek çıkıyor. En sonunda işte bu sorunu çözmek için Edwin Armstrong tarafından 1918 yılında farklı güç veren alıcı keşfedilmiştir diyor.