Sensor zum Messen der Blitz-Leuchtkurve

[beiti]

Spannend wär da auch noch der Godox AD200, der ist ja im Handling so eine Art Hybrid. Wie der wohl geregelt ist?

Ich gehe davon aus, dass alle Blitze, die TTL können, auch ihre Blitzkurve abriegeln können.

 

[Floyd Pepper]

Cool! Zeig doch mal einen HSS Blitz, würde mich wirklich interessieren wie gut das mit dem Owon aufgelöst wird!

Habe leider keinen HSS fähigen Blitz.
40 MHz Auflösung sollten aber dafür nach meinem laienhaften Verständnis reichen.
Dann sieht man vermutlich einfach ein Sägezahnmuster, HSS ist ja "nur" eine Stroboskopschaltung.
Ich habe blitztechnisch vor längerme nur mal Abbrenndauer, Attack/Decay und IR-Auslöseverzögerung von einem Chinaböller aka Noname-Studioblitz getestet.
Trigger an Kanal 1, Fototransistor an Kanal 2.
Danach wusste ich, warum trotz Vormessung mit einem Hand-Beli alle Aufnahmen mit kürzer als 1/15" offenem Verschluss unterbelichtet waren.

In dem Github Beitrag wird ja ein Oszi benutzt um die Lichtschranke am Arduino zu kalibrieren. Womit würdest du nun die Messung am Oszi kalibrieren? Mit einem zweiten Oszi?

Problem 1: Rand- und Beugungseffekte am Verschluss - da läuft bei kurzen Zeiten ja nur ein Schlitz aka Spalt durchs Bild. Das Messergebnis wird dann u.a. durch Leuchtstärke und Abstand der Leuchtquelle beeinflusst. Das Problem hat man an einem Zentralverschluss allerdings nicht.
Problem 2: Verzögerungen im Messglied, der Signalverarbeitung im Arduino und der Firmware?
Wenn man wirklich genau sein will, wird man vermutlich mechanisch mit einem anderen "Verschluss" mit exakt bekannter Ablaufdauer kalibrieren.
Das wird bei den käuflichen professionellen Shutter Speed Testern mW gemacht mit einer mit definierter Geschwindigkeit rotierenden Scheibe, die eine - ggf. in der Breite veränderliche - Öffnung bekannter Größe/Winkel hat, also quasi eine Umlaufblende.

 

[Floyd Pepper]

Ich gehe davon aus, dass alle Blitze, die TTL können, auch ihre Blitzkurve abriegeln können.

Die Abregelung erfolgt durch eine Verkürzung der Abbrenndauer.
Ein Thyristor als Schaltglied zwischen Kondensator und Blitzröhre "würgt" einfach rechtzeitig die Stromzufuhr ab.

 

[Walter Schulz]

Thyristoren in diesem Bereich sind weitgehend durch IGBT abgelöst worden.

 

[docjay]

40 MHz Auflösung sollten aber dafür nach meinem laienhaften Verständnis reichen.

Die 40MHz reichen sicherlich, interessant wäre es ja eher wegen der geringen Speichertiefe des Owons.

Ich habe blitztechnisch vor längerme nur mal Abbrenndauer, Attack/Decay und IR-Auslöseverzögerung von einem Chinaböller aka Noname-Studioblitz getestet.
Trigger an Kanal 1, Fototransistor an Kanal 2.
Danach wusste ich, warum trotz Vormessung mit einem Hand-Beli alle Aufnahmen mit kürzer als 1/15" offenem Verschluss unterbelichtet waren.

Die ganze Aufnahme war unterbelichtet, nix mit dunklen Balken? Interessant, die Messungen würde ich gerne mal sehen!

Problem 1: Rand- und Beugungseffekte am Verschluss - da läuft bei kurzen Zeiten ja nur ein Schlitz aka Spalt durchs Bild. Das Messergebnis wird dann u.a. durch Leuchtstärke und Abstand der Leuchtquelle beeinflusst. Das Problem hat man an einem Zentralverschluss allerdings nicht.

Rand und Beugungseffekte gibt es sicher. Ist halt die Frage wie schlimm sich das auf die Messung auswirkt. Die Leuchtstärke sollte keinen Einfluss auf die Zeitmessung haben, der Abstand der Leuchtquelle in diesen Dimensionen auch noch nicht. Lichtgeschwindigkeit ist relativ hoch.

Problem 2: Verzögerungen im Messglied, der Signalverarbeitung im Arduino und der Firmware?

Ah, hier liegt ein Missverständnis vor. Oszilloskope haben normalerweise keinen Arduino verbaut. Das sind Messgeräte, die Spannung und Zeit sehr genau Auflösen können. Auch dein Owon hat höchstwahrscheinlich keinen Arduino verbaut, den du erst kalibrieren musst.

Wenn man wirklich genau sein will, wird man vermutlich mechanisch mit einem anderen "Verschluss" mit exakt bekannter Ablaufdauer kalibrieren.
Das wird bei den käuflichen professionellen Shutter Speed Testern mW gemacht mit einer mit definierter Geschwindigkeit rotierenden Scheibe, die eine - ggf. in der Breite veränderliche - Öffnung bekannter Größe/Winkel hat, also quasi eine Umlaufblende.

Hier sind wir wieder am Anfang. Wie wird denn die Ablaufdauer "exakt bekannt"? Vermutlich durch eine Kalibrierung - z.B. mit einem Oszilloskop.
Außerdem sind hier natürlich die o.g. Rand- und Beugungseffekte an der rotierenden Scheibe zu beachten.

 

[Floyd Pepper]

Die 40MHz reichen sicherlich, interessant wäre es ja eher wegen der geringen Speichertiefe des Owons.

OK, 8k sind knapp für Profis, aber für meine Zwecke taugts, ich beobachte nur Vorgänge, für die idR eine niedrige Abtastrate und/oder kurze Aufzeichnung (Schaltpreller oder sowas) reicht.

Die ganze Aufnahme war unterbelichtet, nix mit dunklen Balken? Interessant, die Messungen würde ich gerne mal sehen!

In dem Fall wars ein Zentralverschluss in einem Copal #1, da gibts nie Balken, nur kollektive Dunkelheit. Aber auch beim Schlitzverschluss ist das Bildfenster ab X-Synchronzeit ja komplett offen, da würde ich vllt. einen Helligkeitsanstieg in Schließrichtung erwarten, wenn der Vorhang in die Abbrenndauer fällt.
Das Problem war die Verzögerung zwischen Auslösung bis der TX irgendwann ins Arbeiten gekommen ist und danach anschließend auch irgendwann noch der RX im Blitz aufgewacht ist.
Mit einer direkten Kabelverbindung war alles fein, damit hat sich aber halt nur jeweils 1 Böller ansteuern lassen.

Ah, hier liegt ein Missverständnis vor. Oszilloskope haben normalerweise keinen Arduino verbaut. Das sind Messgeräte, die Spannung und Zeit sehr genau Auflösen können. Auch dein Owon hat höchstwahrscheinlich keinen Arduino verbaut, den du erst kalibrieren musst.

Wenn ich mal viiiel Zeit habe und wieder Ware reinkriege (hmm, eine Kiev 88 ist ja gerade im Zulauf... ) werd ich vllt. mal ausprobieren, um wie viel sich die Messwerte zwischen Shutter Speed Tester und nacktem Oszi mit Fototransistor unterscheiden.
Beim Tester ist halt schick, dass man eine fertige Zahl kriegt, wo man am Oszi erst mal nachrechnen oder ein Intervall markieren müsste.
Und mein Tester hat diagonal 3 Fototransistoren, um schleppende oder hetzende Verschlüsse zu entlarven, mein Owon und das alte Hantek aber nur 2 Kanäle.

Hier sind wir wieder am Anfang. Wie wird denn die Ablaufdauer "exakt bekannt"? Vermutlich durch eine Kalibrierung - z.B. mit einem Oszilloskop.
Außerdem sind hier natürlich die o.g. Rand- und Beugungseffekte an der rotierenden Scheibe zu beachten.

Ich kann zu einer Vertiefung des Themas nur diesen Link beisteuern: https://github.com/sebastienroy/shutter_meta_tester
Ich gestehe, dass ich meinen Tester fertig aufgebaut gekauft habe.

 

[beiti]

Wie wird denn die Ablaufdauer "exakt bekannt"? Vermutlich durch eine Kalibrierung - z.B. mit einem Oszilloskop.

Kleiner Tipp für Leute mit etwas weniger knappem Budget: Einfach den ganzen Vorgang mit einer Phantom TMX 5010 bei 50.720 fps aufnehmen und hinterher die Frames auszählen.

 

[Floyd Pepper]

Kleiner Tipp für Leute mit etwas weniger knappem Budget: Einfach den ganzen Vorgang mit einer Phantom TMX 5010 bei 50.720 fps aufnehmen und hinterher die Frames auszählen.

Du wirst lachen - sowas ähnliches hab ich tatsächlich mal mit meiner RX100VA und einer Seagull 4A versucht. Die kennt ja nur 1/300. Da macht es nichts, dass sonst leider schon bei 1 kFPS Ende Fahnenstange erreicht.
Allerdings hat man sicher Blasen am Zeigefinger, bevor man alle Frames bis zur entscheidenden Stelle durchgeklickt hat.
Und wenn man sich dann auch noch verzählt hat...

 

[beiti]

Du wirst lachen - sowas ähnliches hab ich tatsächlich mal mit meiner RX100VA und einer Seagull 4A versucht.

Kein Grund zu lachen. Ich hab's mit der RX100 VII probiert (an einer älteren DSLR). Man kriegt tatsächlich kurz den Schlitz vom Schlitzverschluss zu sehen und man sieht, wie vorher der Spiegel hochklappt. Aber das Video läuft immer noch sauschnell ab und ist für eine genaue Messung durch Framezählung viel zu grob. Man bräuchte 10.000 fps für eine schöne Darstellung des Verschlussablaufs (so wie im SlowMo-Video hier) und wahrscheinlich noch viel mehr fps für eine zuverlässige Zeitmessung.

 

[c_joerg]

Bei der Messmethode Diode mit Widerstand in Reihe muss man wie in dem Thread 'Messeinrichtung Belichtungszeit' beschrieben auf die Kapazität der Diode achten. Mit unterschiedlichen Dioden bin ich da auf deutlich unterschiedliche Ergebnisse gekommen. «Wer misst, misst Mist»
Bei mir lief es dann auf eine Schaltung mit OP hinaus...

 

[beiti]

Noch eine praktiche Frage. Das Oszilloskop, das ich nun bestellt habe, wird mit einem Standard-Tastkopf geliefert. Außerdem liegt ein simples Kabel bei, das direkt von BNC auf 2x Krokodilklemme geht.
Welches nimmt man da am besten, wenn man die Schaltung aus dem anderen Thread genau so nachbaut?
An dem fertigen Board, das ich zu Beginn des Threads verlinkt hatte, ist ein BNC-Stecker dran. Also es ist wohl so gedacht, dass man es ohne Tastkopf direkt ans Oszilloskop anschließt.
Ich verstehe noch nicht ganz, was der Tastkopf anders macht als die Krokodilklemmen. (Da der Tastkopf eine Kalibrierschraube und einen Wahlschalter für die 10-fache Spannungsteilung hat, arbeitet er ja offenbar etwas abweichend und reicht das Signal nicht nur einfach durch.)

 

[c_joerg]

Das mit BNC ist eigentlich nur bei höheren Frequenzen oder bei kleinen Signalen interessant. In deinem Fall dürfte das egal sein.

 

[beiti]

Das mit BNC ist eigentlich nur bei höheren Frequenzen oder bei kleinen Signalen interessant. In deinem Fall dürfte das egal sein.

Also dann erst mal den Standard-Tastkopf benutzen?

Ich werde auf jeden Fall hier berichten, wenn ich mal Ergebnisse habe.

 

[c_joerg]

Also dann erst mal den Standard-Tastkopf benutzen?

Ja, aber ohne 10fach Teiler

 

[Fabricator]

Welches nimmt man da am besten, wenn man die Schaltung aus dem anderen Thread genau so nachbaut?

Tastkopf, 10:1 oder mehr, der Ausgang dieser Schaltung hat ~~1M Impedanz.

Ich verstehe noch nicht ganz, was der Tastkopf anders macht als die Krokodilklemmen.

Bietet mit reduzierten Tastverhältnissen eine wesentlich höhere Eingangsimpedanz und geringere Rückwirkung auf das gemessene Signal. Die meisten erlauben durch justierbaren C einen Abgleich an den Oszieingang zur weitgehenden Elimination der Signalverzerrung, bei Messung von Anstiegszeiten und Leuchtkurven nötig.

 

[beiti]

Ja, diese Feinheiten sind interessant. Als Anfänger hätte ich jetzt gedacht, ich sollte einfach ein möglichst starkes Signal ans Oszilloskop liefern.

Dabei ist mir in der Beschreibung des Oszilloskops aufgefallen, dass es mit Einstellung für 1-fache Teilung eine geringere Auflösung bietet als mit Einstellung für 10-fache oder 100-fache Teilung. Das fand ich auch schon unerwartet.

 

[brontes]

Ups, durch Zufall bin ich auf den Tread gestoßen. Und da ich schon mal namentlich erwähnt wurde, würde ich hier mal einen Beitrag dazu leisten.
Vielleicht vorweg: Ich bin beruflich HW-Entwickler im Bereich Elektrotechnik und seit über 25 Jahren in dem Bereich tätig. Vielleicht habe ich daher einen kleinen Vorsprung gegenüber den meisten Bastlern. Die sollte man aber nicht unterschätzen.

Daher dachte ich mir, mich mal dem Thema aus einer anderen Sicht zu näher. Der Simulation. Und damit kann man sehr schnell sehr deutlich machen, dass für die bisherigen Schaltungsvorschläge gerade in Bezug auf das Abklingverhalten doch eher suboptimal sind. Grund dafür sind die Kapazitäten die da wirken:
Für ein besseres Verständnis kann man dazu die Ersatzschaltbilder einer LED und des Oszis verwenden. Für eine LED hat Wikipedia hier mal ein vereinfachtes Ersatzschaltbild. Für uns interessant ist hier vor allem Cs. Also die wirksame Kapazität.
Und genau da liegt auch der Knackpunkt. Die Kapazität ist nicht konstant sondern exponentiell abhängig von der anliegenden Spannung. Siehe wieder Wikipedia hier. Auf diesen Sachverhalt gehe ich später noch ein.
Die Exakte Formel wäre diese:
U_R = Sperrspannung
U_DIFF = Diffusionsspannung (ca. 1.8V bei einer roten LED)
C_0 = Kapazität bei 0V

Nun zur Simulation. Eine vereinfachte Ersatzschaltung für die Nutzung des Umkehreffekts einer LED ist die, dass man ein Stromquelle parallel schaltet. Die LED erzeugt dabei einen relativ linearen Strom in Abhängigkeit der Helligkeit. Das ist das was unten im Schaltbild I1 ist. Wir groß dieser Strom ist wird bei einer normalen LED wie hier im Thread abgebildet in den Datenblättern nicht angegeben. Aus den Oszibildern entnehme ich aber eine Spannung beim Blitzen bei 680kOhm Last eine Spannung von rund 3,3V. Allerdings ist die Probe vom Oszi dort noch angeschlossen und so liegt der Eingangswiderstand von 1MOhm den 680kOhm parallel. Siehe auch die Schaltung der Simulation. Daraus ergibt sich ein wirksamer Widerstand von runde 405kOhm. Damit ergibt sich rechnerisch 8.15uA (=3.3V/405k) bei dem getesteten Blitz. Dies habe ich in der Simulation so verwendet.
Weiterhin habe ich einfach mal einen idealen HSS-Blitz mit 25kHz als gepulste Stromquelle eingefügt. Ideal daher, dass man die Effekte sieht die schon bei einer so idealen Quelle auftreten.
Die LED die ich in der Simulation verwende ist einfach einer der wenigen Modelle die in LTspice mit dabei sind. Das konkrete Model hat eine C_0 Kapazität von 50pF. Der Faktor n im Exponent ist mit 1.5 angegeben.
Was in der Simulation ebenfalls zu beachten ist

Nun hier das Simulationsergebnis: das grüne Signal ist der pulsierende Strom (Skala fehlt) zwischen 0 und 4.8uA.
Das Rote Signal ist die Spannung die das Oszi anzeigen würde.



Zur Bewertung: Der Signalpegel weicht etwas von der Messung ab. Allerdings wissen wir ja auch nicht was der Blitz wirklich macht! Jedenfalls ist zu sehen, dass damit nur sehr bedingt Messungen so möglich sind. Da die LED aus der Simulation eine eher moderne Variante ist, gehe ich mal davon aus, dass die Kapazität der LED aus dem Foto noch viel größer ist. Das zeigt auch die kleine Wellenlinie bei der HSS-Blitz-Messung. Um die Problematik aber zu zeigen reicht das. Hier könnte man nämlich die wirksame Kapazität der LED ausrechnen. Wenn das Signal ein mittleren Pegel in der Simulation von 2V annimmt, sind es über der LED rund 3V. Damit wäre die wirksame Kapazität der LED nur noch bei rund 11pF. Dazu kommt dann noch die Eingangskapazität des Oszilloskops die der Kapazität parallel liegt. Typisch sind hier bei den einfachen Oszis rund 15pF. Im Konkreten Fall wäre die sogar dominant. Würde man höhere Ausgangspegel haben, dann wäre die Spannung über der LED geringer und damit deren Kapazität höher. Geht man bei der Fotografierten LED vielleicht von C_0 von 150pF aus, dann hat man bei einem 3.3V Pegel nur noch rund 1.7V Über der LED. Der Faktor n wird ähnlich sein und somit waren dann schon rund 55pF wirksam.

Wir merken also, je höher die Sperrspannung der LED, desto geringer ist deren Kapazität!

Was wir hier in der Simulation noch schön zu sehen ist, ist die Ähnlichkeit der Lade und Entladekurven eines RC-Gliedes.
Deren Steilheit hängt linear von der Größe von R und von C ab. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass man deutlich schnellere Signale bekommt wenn R und C kleiner werden.
C kann man bei einer gegebenen LED und dem Oszi nur bedingt ändern. Die 15pF des Oszis bleiben erste einmal wenn man nicht weitere Schaltungstechnik verwendet.
Die Kapazität der LED kann man reduzieren indem man die Sperrspannung möglichst hoch wählt. Aber Achtung: Normale LEDs typischerweise nur bis 5V!

Dafür können wir aber das R verkleiner. z.B. auf 47kOhm. Damit wird auch der Widerstand gegenüber der Impedanz des Oszis dominant.
Gleichzeitig führt das dazu dass das Messsignal vom absolutwert sehr viel kleiner wird. Aber gleichzeitig die Sperrspannung der LED immer nahe 5V liegt. In dem Bereich ist die Kapazität schon hinreichend Linear. Aus den C_0 mit 150pF ergibt sich bei 5V dann nur noch ein wirksames Cs von rund 20pF!
Und durch die gleichzeitige Verkleinerung des Widerstandes um rund Faktor 10 wird dann die Schaltung in etwas 20x so schnell als noch bei 3.3V Pegel und 680kOhm.

Ändert man in der Simulation R1 auf 47k erhält man folgendes Ergebnis:

Für ein Oszi ist es ja auch kein Problem kleinere Signale anzuzeigen. Von daher sollte das auch kein Problem sein. Und man sieht sehr schön, dass man damit deutlich verwertbarere Ergebnisse bekommt.

Fairerweise muss ich sagen, dass dies ein vereinfachtes Model zum Umkehreffekt bei LEDs ist. Es könnten da durchaus noch andere Effekte eine Rolle spielen.
Nicht umsonst gibt es auch spezielle Fotodioden. Die können typischerweise deutlich höhere Sperrspannungen, man kann mitunter dadurch auch deutlich geringere Kapazitäten erreichen. Gleichzeitig fließt dabei ein vielfacher Strom bei identischer Lichtstärke. Damit kann man noch viel kleinere Widerstände verwenden.
Und mit Hilfe eines Transimpedanzverstärkers (Spezielle OPVs) mit niedriger Eingangskapazität, kann man dann auch noch die 15pF des Oszis eliminieren.
Für unser konkretes Blitzlichtproblem sollten aber die 47kOhm aber reichen!

So jetzt geht's ins Bett. Gute Nacht.

 

[brontes]

Ach ich habe gerade nochmal nachgeschaut. C_0 kann bei "normalen" LEDs durchaus mehrere nF haben.
Daher Auf jeden Fall den Widerstand drastisch runter. Vielleicht auch auf 22k oder sogar 10k.

 

[RalphBecker]

Ups, durch Zufall bin ich auf den Tread gestoßen. Und da ich schon mal namentlich erwähnt wurde, würde ich hier mal einen Beitrag dazu leisten.
Vielleicht vorweg: Ich bin beruflich HW-Entwickler im Bereich Elektrotechnik und seit über 25 Jahren in dem Bereich tätig. Vielleicht habe ich daher einen kleinen Vorsprung gegenüber den meisten Bastlern. Die sollte man aber nicht unterschätzen.

Daher dachte ich mir, mich mal dem Thema aus einer anderen Sicht zu näher. Der Simulation. Und damit kann man sehr schnell sehr deutlich machen, dass für die bisherigen Schaltungsvorschläge gerade in Bezug auf das Abklingverhalten doch eher suboptimal sind. Grund dafür sind die Kapazitäten die da wirken:
Für ein besseres Verständnis kann man dazu die Ersatzschaltbilder einer LED und des Oszis verwenden. Für eine LED hat Wikipedia hier mal ein vereinfachtes Ersatzschaltbild. Für uns interessant ist hier vor allem Cs. Also die wirksame Kapazität.
Und genau da liegt auch der Knackpunkt. Die Kapazität ist nicht konstant sondern exponentiell abhängig von der anliegenden Spannung. Siehe wieder Wikipedia hier. Auf diesen Sachverhalt gehe ich später noch ein.
Die Exakte Formel wäre diese: Anhang anzeigen 4712937
U_R = Sperrspannung
U_DIFF = Diffusionsspannung (ca. 1.8V bei einer roten LED)
C_0 = Kapazität bei 0V

Nun zur Simulation. Eine vereinfachte Ersatzschaltung für die Nutzung des Umkehreffekts einer LED ist die, dass man ein Stromquelle parallel schaltet. Die LED erzeugt dabei einen relativ linearen Strom in Abhängigkeit der Helligkeit. Das ist das was unten im Schaltbild I1 ist. Wir groß dieser Strom ist wird bei einer normalen LED wie hier im Thread abgebildet in den Datenblättern nicht angegeben. Aus den Oszibildern entnehme ich aber eine Spannung beim Blitzen bei 680kOhm Last eine Spannung von rund 3,3V. Allerdings ist die Probe vom Oszi dort noch angeschlossen und so liegt der Eingangswiderstand von 1MOhm den 680kOhm parallel. Siehe auch die Schaltung der Simulation. Daraus ergibt sich ein wirksamer Widerstand von runde 405kOhm. Damit ergibt sich rechnerisch 8.15uA (=3.3V/405k) bei dem getesteten Blitz. Dies habe ich in der Simulation so verwendet.
Weiterhin habe ich einfach mal einen idealen HSS-Blitz mit 25kHz als gepulste Stromquelle eingefügt. Ideal daher, dass man die Effekte sieht die schon bei einer so idealen Quelle auftreten.
Die LED die ich in der Simulation verwende ist einfach einer der wenigen Modelle die in LTspice mit dabei sind. Das konkrete Model hat eine C_0 Kapazität von 50pF. Der Faktor n im Exponent ist mit 1.5 angegeben.
Was in der Simulation ebenfalls zu beachten ist

Nun hier das Simulationsergebnis: das grüne Signal ist der pulsierende Strom (Skala fehlt) zwischen 0 und 4.8uA.
Das Rote Signal ist die Spannung die das Oszi anzeigen würde.

Anhang anzeigen 4712944

Zur Bewertung: Der Signalpegel weicht etwas von der Messung ab. Allerdings wissen wir ja auch nicht was der Blitz wirklich macht! Jedenfalls ist zu sehen, dass damit nur sehr bedingt Messungen so möglich sind. Da die LED aus der Simulation eine eher moderne Variante ist, gehe ich mal davon aus, dass die Kapazität der LED aus dem Foto noch viel größer ist. Das zeigt auch die kleine Wellenlinie bei der HSS-Blitz-Messung. Um die Problematik aber zu zeigen reicht das. Hier könnte man nämlich die wirksame Kapazität der LED ausrechnen. Wenn das Signal ein mittleren Pegel in der Simulation von 2V annimmt, sind es über der LED rund 3V. Damit wäre die wirksame Kapazität der LED nur noch bei rund 11pF. Dazu kommt dann noch die Eingangskapazität des Oszilloskops die der Kapazität parallel liegt. Typisch sind hier bei den einfachen Oszis rund 15pF. Im Konkreten Fall wäre die sogar dominant. Würde man höhere Ausgangspegel haben, dann wäre die Spannung über der LED geringer und damit deren Kapazität höher. Geht man bei der Fotografierten LED vielleicht von C_0 von 150pF aus, dann hat man bei einem 3.3V Pegel nur noch rund 1.7V Über der LED. Der Faktor n wird ähnlich sein und somit waren dann schon rund 55pF wirksam.

Wir merken also, je höher die Sperrspannung der LED, desto geringer ist deren Kapazität!

Was wir hier in der Simulation noch schön zu sehen ist, ist die Ähnlichkeit der Lade und Entladekurven eines RC-Gliedes.
Deren Steilheit hängt linear von der Größe von R und von C ab. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass man deutlich schnellere Signale bekommt wenn R und C kleiner werden.
C kann man bei einer gegebenen LED und dem Oszi nur bedingt ändern. Die 15pF des Oszis bleiben erste einmal wenn man nicht weitere Schaltungstechnik verwendet.
Die Kapazität der LED kann man hochtreiben indem man die Sperrspannung möglichst hoch wählt. Aber Achtung: Normale LEDs typischerweise nur bis 5V!

Dafür können wir aber das R verkleiner. z.B. auf 47kOhm. Damit wird auch der Widerstand gegenüber der Impedanz des Oszis dominant.
Gleichzeitig führt das dazu dass das Messsignal vom absolutwert sehr viel kleiner wird. Aber gleichzeitig die Sperrspannung der LED immer nahe 5V liegt. In dem Bereich ist die Kapazität schon hinreichend Linear. Aus den C_0 mit 150pF ergibt sich bei 5V dann nur noch ein wirksames Cs von rund 20pF!
Und durch die gleichzeitige Verkleinerung des Widerstandes um rund Faktor 10 wird dann die Schaltung in etwas 20x so schnell als noch bei 3.3V Pegel und 680kOhm.

Ändert man in der Simulation R1 auf 47k erhält man folgendes Ergebnis:
Anhang anzeigen 4712950
Für ein Oszi ist es ja auch kein Problem kleinere Signale anzuzeigen. Von daher sollte das auch kein Problem sein. Und man sieht sehr schön, dass man damit deutlich verwertbarere Ergebnisse bekommt.

Fairerweise muss ich sagen, dass dies ein vereinfachtes Model zum Umkehreffekt bei LEDs ist. Es könnten da durchaus noch andere Effekte eine Rolle spielen.
Nicht umsonst gibt es auch spezielle Fotodioden. Die können typischerweise deutlich höhere Sperrspannungen, man kann mitunter dadurch auch deutlich geringere Kapazitäten erreichen. Gleichzeitig fließt dabei ein vielfacher Strom bei identischer Lichtstärke. Damit kann man noch viel kleinere Widerstände verwenden.
Und mit Hilfe eines Transimpedanzverstärkers (Spezielle OPVs) mit niedriger Eingangskapazität, kann man dann auch noch die 15pF des Oszis eliminieren.
Für unser konkretes Blitzlichtproblem sollten aber die 47kOhm aber reichen!

So jetzt geht's ins Bett. Gute Nacht.

Echt interessant, vielleicht hätte ich E-Technik studieren sollen.

 

[brontes]

Ihr habt mich ein bisschen angefixt und so habe ich das heute mal selbst probiert. Brauchen tue ich es eigentlich nicht. Ist aber trotzdem mal spannend zu sehen.

Habe den gleichen Testaufbau gewählt mit der LED und dem Widerstand. So wie einer 5V Versorgung.
Was für eine LED das genau ist, weiß ich nicht. beim kramen habe ich irgendwo eine rote 3mm LED gefunden.
Als Blitz habe ich keinen HSS-fähigen Blitz. Aber ein Yonguo Speedlite YN560 IV. Den habe ich manuell mit 1/128tel 1/4tel und voller Leistung abgefeuert.
Vorweg. Meine Messaufbauten sind nicht sonderlich präzise und auch nicht besonders Wissenschaftlich.

So nun aber zu den Messungen. Als erstes habe ich zum Vergleich mit den bisherigen Messungen mit 470kOhm begonnen. Den Blitz habe ich mit einer Stärke von 1/128tel ausgelöst und in unterschiedlichen Abständen zur LED ein paar Kurven aufgenommen.

relativ nah dran:

Ist völlig übersteuert. Die LED kommt in die Sättigung. Der Strom ist so groß, dass die LED in den leitenden Bereich kommt und deshalb das Ausgangssignal größer 5V ist (5V + Durchlassspannung)

Blitz etwas weiter weg:

Immernoch übersteuert. Die LED kommt in die Sättigung, wenn auch nicht so stark wie zuvor.

Blitz viel weiter weg:

Hier keine Übersteuerung mehr. LED kommt nicht in die Sättigung.

Bewertung der Messergebnisse:
Wenn die LED in die Sättigung (Durchlassbereich kommt, kommen andere Effekte hinzu die nicht in der Simulation zuvor enthalten waren. Da passieren ähnliche Dinge wie bei einem Bipolartransistor bei dem erst die Millerkapazität ausgeräumt werden muss, bevor der wieder sperrt. Die Aussage ist technisch nicht ganz korrekt , aber veranschaulicht den Effekt.
Als Fazit ist erst einmal zu sagen, dass die LED nicht in den Sättigungsbereich kommen sollte. Andernfalls misst man eher Effekte der LED als wirklich die "Abbrenndauer".