Sensor zum Messen der Blitz-Leuchtkurve

[brontes]

Nun weiter Messungen. Dazu habe ich schlichtweg mal den Widerstand verändert. 470k, 22k, 1, und 100 Ohm.
Hier nun erste einmal die Vergleiche bei 1/128tel der Blitzleitung zueinander. Den Abstand des Blitzes habe ich variiert. Sind also nicht konstandt über alle Messungen. Aber so gewählt, dass man immer im linearen Bereich arbeitet.

470k Ohm:


22k Ohm:


1k Ohm:

(Sorry andere zeitliche Auflösung)

100 Ohm:

(Sorry, nochmal andere Zeitauflösung)

Bewertung der Ergebnisse.
Sorry für die unterschiedliche Zeitliche Auflösung. Man sieht sehr deutlich vor allem die Unterschiede zwischen 470k und 22k. Abgesehen von der Pegelhöhe, die für unsere Messung keine Rolle spielt, sieht man sehr deutlich, dass die Zeiten deutlich kürzer sind. Das liegt an den Kapazitäten die hier im Verhältnis zu den Widerständen wirken. Siehe Simulation. Bei 1k Ohm und 100 Ohm ändert sich hier nur noch wenig. Das zeigt, dass für die Messungen die Kapazitäten so gering sind, dass mit 22k Ohm zumindest für meinen Blitz es problemlos möglich ist die Abbrennzeit zu bestimmen. Die 1k Ohm sind für mich das Optimum in der getesteten Reihe. Da spielen mit Sicherheit die Kapazitäten für Blitzgeräte nur noch eine sehr untergeordnete Rolle. Bei 100 Ohm musste ich mit dem Blitz sehr sehr nahe ran und man sieht dort andere Dreckeffekte. Ich bin mir nicht sicher woher die Schwingungen von rund 400kHz kommen. Ev. induktive Einkopplungen bei meinem Messaufbau von den hohen Strömen im Blitzgerät. Stört aber nicht wirklich die Bewertung der Ergebnisse.

 

[brontes]

Ich habe noch einige Messungen mehr gemacht. Für mich Ergab sich der 1k Widerstand so mit das Optimum.

Die erste Messung zeigt in hoher zeitlicher Auflösung die fallende Flanke bei 1k Ohm und einem 1/128tel Blitzleistung.

Da sich das bei 1k Ohm quasi nicht ändert und auch annähernd bei 22k Ohm identisch ist, gehe ich davon aus, dass die Kurve tatsächlich das Abklingen des Lichtblitzes zeigt.

Mit der Ekenntnis konnte ich dann das Abbrennen bei 1/4 und bei voller Blitzleistung aufnehmen:

100 Ohm 1/4 der Lichtleistung:

(bei 1k Ohm hatte ich leider eine schlechte zeitlich Auflösung gewählt)

1k Ohm bei voller Lichtleistung:

Wie auch schon im Thread an anderer Stelle festgestellt, wird wohl bei voller Blitzleistung nicht aktiv abgeschaltet.

Die paar Messungen war interessant. Ich würde Euch empfehlen mit rund 1k Ohm die Messungen zu machen. Das wird sicher für alle gängigen Indikator-LEDs funktionieren.
Ich wünsche viel Spaß dabei.

PS: Interessant wäre wie wenn @docjay den HSS-Blitz mal mit 1kOhm wiederholen würde.

 

[Fabricator]

Danke für Deinen Aufwand für die ausführliche Beschreibung und die Messungen, sehr interessant zu lesen .

Die Kapazität der LED kann man hochtreiben indem man die Sperrspannung möglichst hoch wählt.

Bitte verzeih wenn ich falsch liege, bin kein E Techniker und die Uni auf der Halbleiter ein kleines Nebenelement waren ist schon lange her, aber sollte das nicht "runtertreiben" heissen?
Mit steigender Sperrspannung verbreitert sich doch die Verarmungsschicht wodurch die Kapazität sinkt?

Die 15pF des Oszis bleiben erste einmal wenn man nicht weitere Schaltungstechnik verwendet.

Ein Wenig geht durch den Tastkopf runter, 10:1 liegen eigentlich jedem gängigen Oszi bei und sind ohne Kabel um 10-12pF seriell zu idealerweise 9 mal dem. Mit Köpfen aus der gehobeneren Preisklasse käme man passiv auf viel weniger, ein TPP1000 hat unter 4pF.

Hatte für solche Messungen eine BPW34 entweder direkt an 10-22k gegen 15-30V (hat dabei 10-15pF) oder an einem TIA mit LT1803. Der ist bei Weitem nicht ideal (bipolares Teil mit einigen uA Bias) aber vorhanden und für Blitze, haupts. Nikon CLS Kommunikation sowie Nikon und Sony HSS, reichte Beides.

 

[brontes]

aber sollte das nicht "runtertreiben" heissen?

Oh ja. Tippfehler. Ich korrigiere es besser mal.

Die passiven Tastköpfe bis 200 MHz liegen eher bei 15pF. Die passiven Tastköpfe so um die 350 bis 500 MHz eher bei 9-12 pF. Interessant wird es dann bei aktiven Tastköpfen. Die bis etwa 5 GHz liegen im Bereich von 0,5-0,9pF.
Für unsere Messungen eher nicht ganz so relevant.

 

[brontes]

Habe wie ein bösen 50er meine Photodiode SFH203P gesucht. Und jetzt noch gefunden. Habe die gleichen Messungen damit nochmal wiederholt.
Da die Sperrspannung bis 20V betragen kann habe ich mal 19V angelegt. Durch die hohe Effizienz der Diode war der Arbeitswiderstand dann 100 Ohm. Trotzdem musste ich viel weiter weg mit dem Blitz als bei der LED mit 1k Ohm und hatte trotzdem deutlich höhere Signalpegel.
Da für Photodioden technisch die Kapazität interessant ist, findet man dazu im Datenblatt auch Kennlinien. Siehe dazu hier die Kapazität in Abhängigkeit der Sperrspannung:

Bei >10V sind das dann irgendwas zwichen 2 und 3 pF. Daher ist praktisch nur die Kapazität der Probe am Oszi wirksam. Mit den 100Ohm und den in Summe rund 15pf ergibt das eine Tau von 1.5ns. Also für uns hier irrelevant.
Anbei die drei Messungen:

Bei 1/128 Blitzleistung:

Bei 1/4 Blitzleistung:


Bei voller Bleitzleistung:


Bewertung des Ergebnisses:
Der Signalpegel ist zwar deutlich höher. Aber praktisch ist für die Messung die normale rote LED mit 1k Ohm völlig ausreichen! Unterschiede im Signalverlauf und in den Zeiten sind quasi nicht zu erkennen.

 

[beiti]

Da mein frisch erworbenes Oszilloskop bereits hier steht (wurde vom Anbieter extrem schnell verschickt), aber ich noch auf Teile für die neuen Lichtsensor-Schaltung warte, habe ich mich jetzt schon mal allgemein mit dem Gerät vertraut gemacht. Und um doch schon ein wenig mit dem Blitz herumprobieren zu können, habe ich meinen alten Lichtsensor ausgegraben (aus dieser Anleitung – damals nur an der Soundkarte angeschlossen).

Da hier im Thread Interesse an dem sehr günstigen Oszilloskop geäußert wurde, dachte ich mir, ich berichte schon mal ein bisschen über erste Erfahrungen. Es handelt sich um das Hantek DSO2C10 und ich habe dank eBay-Gutscheinaktion knapp 163 Euro (inkl. Versand) dafür bezahlt.

Das Gerät fühlt sich ausreichend solide an, aber es ist schon sehr Plastik-lastig gebaut. Die Auflösung des Displays ist brauchbar, aber sein Betrachtungswinkel ist nicht optimal (um auch die ganz feinen Linien zu sehen, muss man möglichst frontal draufschauen und nicht schräg von oben). Die Bedienung ist erwartungsgemäß komplex (noch dazu für einen Oszi-Einsteiger wie mich) und braucht Einarbeitung. Etwas nervig ist, dass das Gerät zwar jeden Tastendruck mit (abschaltbarem) Piepton quittiert, aber trotzdem nicht jeder Tastendruck auf Anhieb angenommen wird. Oft muss man ein zweites Mal, manchmal gar ein drittes Mal drücken, bis die Funktion tatsächlich aufgerufen wird. Auch andere Bedienschritte, z. B. das Drehen an den Einstellrädern, werden oft nur mit Verzögerung ausgeführt. Etwa bei der Wahl eines Menüeintrags oder beim Verschieben der Kurve schießt man dann leicht mal übers Ziel hinaus und muss wieder zurück. Außerdem ist es mir mehrmals passiert, dass nach einer Verstellung in der Vertikalen die Kurve plötzlich ganz verschwunden ist (d. h. weit ober- oder unterhalb des Bildausschnittes lag) und ich sie nur mit Mühe oder notfalls mittels Auto-Set-Taste wiedergefunden habe. Dagegen die Verstellung der horizontalen Zeitachse funktioniert immer gut (abgesehen von den Eingabe-Verzögerungen).
Kurz gesagt: Ich denke, dass das Gerät einfach nicht genug Rechenpower hat, um eine flüssige Bedienung zu gewährleisten. Ich hatte auch den Eindruck, dass das Zuschalten bestimmter Funktionen (z. B. Kurvenglättung) und das Erhöhen der Speichertiefe das Gerät langsamer machen. Mir fehlt ja der Vergleich zu anderen Geräten, aber ich möchte doch wetten, dass es solche Problemchen an einem 2000-Euro-Oszilloskop nicht gibt.
Das klingt jetzt alles vielleicht etwas jammernd, aber es ist auch schon wieder ein Jammern auf hohem Niveau. Man kann mit dem Gerät durchaus arbeiten und es bietet ein Füllhorn an Funktionen für den kleinen Preis. Man muss die Schwächen halt mit ein bisschen Geduld und Gewöhnung umschiffen, und am Ende zählt sowieso nur das Ergebnis. (Kennen wir ja zur Genüge von Kameras und anderem Foto-Equipment.) Für mich als gelegentlichen Hobby-Anwender ist das Gerät bestimmt mehr als ausreichend. Ein deutlich teureres Oszilloskop hätte ich mir wahrscheinlich nie gekauft.

An der Frontseite kann man übrigens einen USB-Stick anschließen und darauf dann per Knopfdruck Screenshots abspeichern. Das Speichern erfolgt im unkomprimierten BMP-Format (da hab ich geschmunzelt – ich weiß gar nicht, wann mir BMP zum letzten Mal untergekommen ist). Fürs Forum habe ich die Bilder natürlich in PNG gewandelt.

So sieht (noch unter Verwendung des alten Sensors) die Blitzkurve meines Metz 50 AF-1 (bei voller Power) aus. Das Ende der Kurve ist abgeschnitten und die Gesamtdauer beträgt ziemlich genau 1/125 Sekunde:


Auch den HSS-Modus des 50 AF-1 habe ich gleich ausprobiert. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, komme ich auf eine Pulsfrequenz von ca. 45 kHz (die Cursor-Linien schließen zehn Pulse ein, und diese dauern zusammen 218,8 μs):


Das sind jetzt, wie gesagt, nur die ersten Versuche. Wenn ich meinen neuen Lichtsensor habe, werde ich weitere Tests machen.

 

[brontes]

Gratulation zu deinem neuen Oszi.
Interessant ist, dass du den Sensor direkt an 10 Ohm angeschlossen hast. Da musstest du sicherlich. sehr nahe an den Blitz ran.
Aber warum auch nicht! Und bei 10 Ohm spielen auch die Kapazitäten der Diode und der Probe keine Rolle mehr.

Wenn ich meinen neuen Lichtsensor habe, ...

Was für ein Lichtsensor bekommst du denn?
Ich wage mal zu behaupten, dass die Messergebnisse nicht viel anders aussehen werden.

 

[beiti]

Was für ein Lichtsensor bekommst du denn?

Ich wollte ursprünglich was Fertiges kaufen (siehe #1 in diesem Thread), aber das wurde mir hier gründlich ausgeredet.
Jetzt werde ich erst mal die von dir vorgeschlagene Schaltung aus dem anderen Thread probieren. Die Teile dafür sind bestellt.

Ich wage mal zu behaupten, dass die Messergebnisse nicht viel anders aussehen werden.

Kann gut sein. Mir wird langsam klar, dass der Schwachpunkt meiner früheren Vorgehensweise vielleicht gar nicht der Lichtsensor war, sondern die als Oszi-Ersatz zweckentfremdete Soundkarte. Diesen Schwachpunkt habe ich ja nun schon durch den Kauf des Oszilloskops behoben.

 

[brontes]

Diesen Schwachpunkt habe ich ja nun schon durch den Kauf des Oszilloskops behoben.

Ja, so ist es. Und ganz Ehrlich, wenn du bei 10 Ohm Last ein brauchbares Signal raus bekommst. So wie du es auch gemessen hattest. Dann brauchst du auch nichts anderes mehr. Das wird am Ergebnis nichts mehr ändern.

Ich hatte mir den SFH203P für eine andere Applikation zugelegt. Ich wollte mal ein Blitz-Auslöser (Gewitterblitz) bauen der direkt aus dem 2.5mm Klinkenanschluss für den elektrischen Fernauslöser gespeist wird und dann am Blitzschuh (rein aus mechanischen Gründen) aufgesteckt werden kann. Das soll es dann auch ermöglichen am Tag, zumindest bei Gewittertrübung, Gewitter zu fotografieren ohne tausende von Serienbildern. Das Projekt stockt aber noch aus Zeitgründen. Deshalb hatte ich auch eine solche Photo-Diode da.

 

[beiti]

Okay, seit gestern ist mein neuer Sensor fertig (mit 2x 9V-Batterie als Stromquelle, also rund 19 Volt).
Das war mal eine ordentliche Umgewöhnung gegenüber dem alten Sensor. Zuerst dachte ich, da käme nur völliger Blödsinn raus – bis ich endlich draufgekommen bin, dass einfach nur der Pegel um ein so Vielfaches höher ist und ich aufpassen muss, nicht in die Sättigung zu kommen oder weit darüber hinaus. Mit dem alten Sensor habe ich aus 10 cm Abstand direkt in die Fotodiode reingeblitzt. Mit dem neuen muss ich den Blitz vom Sensor weg in den Raum oder runter zum Teppich richten und dann noch zusätzlich zwei Lagen weißes Papier zur Dämpfung vor den Blitz halten.

So sieht es aus, wenn ich nicht genug gedämpft habe und der Blitz etwas zu hell ankommt. Die Kurve ist dann obenrum gekappt:


Ansonsten, wenn alles passt, sehen die Blitzkurven des normalen Blitzes (in 1/1, 1/2, 1/4 usw.) mit dem neuen Sensor genauso aus wie mit dem alten. Nur beim Blick auf die Oszi-Vertikale merkt man, dass die Teilung jetzt nicht mehr 100 mV beträgt sondern 2 oder 5 Volt.

Ein paar Abweichungen sind mir beim HSS-Blitzen aufgefallen. Wenn ich die 45-kHz-Kurve groß darstelle, ist die Kurvenform etwas anders.
So war sie mit dem alten Sensor geformt:

Und so mit dem neuen Sensor:

Ist jetzt nicht weiter tragisch. Hauptsache ist ja, dass man die Frequenz ausmessen kann. (Wobei ich mich interessehalber schon frage, welche Variante näher an der Wahrheit liegt.)

Eine stärkere Abweichung ist mir allerdings aufgefallen, wenn ich mir den Anfang der HSS-Kurve anschaue. So war er mit dem alten Sensor:

Und so jetzt mit dem neuen Sensor:


Mein Gefühl sagt mir, dass der anfängliche "Schwenker" im letzten Bild durch die Sensor-Schaltung bedingt ist. Zumindest sehe ich keinen Grund, warum der Blitz so arbeiten sollte.

Überhaupt ist mir noch etwas aufgefallen, aber das liegt vermutlich an meinem mangelnden Verständnis der Schaltung: Der neue Sensor ist ja recht lichtempfindlich und reagiert z. B. auch sichtbar auf ein Abdunkeln mit der Hand oder auf das Anleuchten mit einer Taschenlampe. Aber kurze Zeit später schwingt sich alles wieder ein und die Oszi-Linie kehrt auf die ursprüngliche Position zurück. Ich hätte eigentlich erwartet, dass die Höhe der Linie von der absoluten Helligkeit im Raum abhängt, aber das ist nicht der Fall.

Ich würde gern weitere Messungen machen. Doch leider habe ich noch erhebliche Stör-Probleme mit dem Oszilloskop. Sobald der Tastkopf angeschlossen ist, treten manchmal wilde Ausschläge auf, manchmal wird die Linie "dicker" durch eine Art verstärktes Signalrauschen (es passiert gleichermaßen mit beiden Tastköpfen und an beiden Kanälen, also der Tastkopf als solcher ist sicher nicht defekt). Der Effekt ist aber unterschiedlich stark, offenbar je nach Tageszeit und Laune (ohne, dass ich eine Regel erkenne). Manchmal wird es nach Anschluss der Lichtsensor-Schaltung besser, manchmal eher noch schlimmer. Dazwischen gibt es wieder Phasen, wo ich gut arbeiten kann und sich das Rauschen der Kurve in erträglichen Maßen bewegt. In solchen sind die hier gezeigten Screenshots entstanden. Das Ganze nervt und macht die Versuche derzeit etwas schwierig. Ich muss jetzt erst mal klären, wo die Störung herkommt. (In letzter Zeit habe ich übrigens auch beim Fernsehen/Satellitenempfang immer mal wieder kurze Signalstörungen. Keine Ahnung ob es da einen Zusammenhang gibt.)​

 

[brontes]

@beiti: Wie ist denn die genaue Schaltung. Mit Bauteilwerten? Bitte mal skizzieren. Dann schau ich mal ob ich da was sehe und das interpretieren kann.

 

[beiti]

Wie ist denn die genaue Schaltung. Mit Bauteilwerten?

Es ist genau die von dir vorgeschlagene Schaltung aus dem anderen Thread.

Beitrag im Thema 'Messeinrichtung Belichtungszeit'

19 Juni 2021

Wenn Du schnell werden möchtest, dann musst Du möglichst Kapazitäten reduzieren. Die SFH203 ist eine gute Wahl. Du solltest aber die PIN-Diode in Sperrrichtung hochohmig vorspannen. 20V ist für die Diode eine gute Wahl. Im Datenblatt sieht man dass die Kapazität dann drastisch sinkt. Das Nutzsignal kann dann kapazitiv ausgekoppelt werden. Die Oszispitze bietet dann den Arbeitswiderstand mit 1 MOhm. Ein OPV brauchst Du da nicht mehr. Die Signale sind zwar nicht sehr groß aber gut brauchbar.



Mit Deiner jetzigen BPW34 Diode kannst Du das auch schon so...

• brontes

 

[brontes]

Ich habe es befürchtet. Schaltung nach meinem Vorschlag.

Die 100nF zur DC-Entkopplung lassen natürlich nur Wechselsignale durch. Und je nachdem wie dein genauer Aufbau ist, könnte man damit unter Umständen auch das Verhalten aus dem letzten Oszi-Bild erklären.
Und wie auch schon in den Tread zuvor erörtet: Mache den Widerstand niederohmiger. Versuche es mal mit dem Aufbau:



Der Blockkondensator ist optional. Dafür aber "dynamsich" sehr niederohmig. Als Empfehlung ist da ein keramischer Kondensator in der Größenordnung von 10nF bis 1uF. Dadurch kannst du ev. auch diverse Effekte weg bekommen.
Der Lastwiderstand sollte ebenfalls relativ niederohmig sein, so dass du die kapazitiven Einflüsse der Diode und des Oszis quasi eliminierst. Lieber den Pegel gering halten und wieder direkter in die Diode blitzen!

Was ebenfalls nicht der schlechteste Aufbau ist: Die Diode und den sehr niederohmigen Lastwiderstand direkt parallel zu schalten und dann direkt mit dem Oszi messen. Aber ohne zusätzliche Kapazität.

 

[beiti]

Ich habe es befürchtet. Schaltung nach meinem Vorschlag.

Trotzdem herzlichen Dank für deine Vorschläge!

Die 100nF zur DC-Entkopplung lassen natürlich nur Wechselsignale durch.

Ich kann den Kondensator ohne Umbau/Neubau der Schaltung umgehen, indem ich einfach die Klemme des Tastkopfes schon davor anklemme. Muss ich mal testen.
So sieht übrigens mein grobmotorisch zusammengeflickter Aufbau aus:

Versuche es mal mit dem Aufbau: [...]

Werde ich mir ggfs. anschauen. Vermutlich habe ich aber noch nicht alle benötigten Teile hier, also das kann etwas dauern. (Außerdem muss ich mein nerviges Oszi-Störungs-Problem noch klären.)

Ich werde die bisherige Schaltung nicht wieder auseinandernehmen, sondern zusätzlich behalten. Dank des für Blitzgeräte zu hohen Ausgangspegels sehe ich da nämlich andere Einsatzgebiete, z. B. die Messung des Verhaltens von gepulsten LEDs.

Was ebenfalls nicht der schlechteste Aufbau ist: Die Diode und den sehr niederohmigen Lastwiderstand direkt parallel zu schalten und dann direkt mit dem Oszi messen.

Im Grunde ist das dann genau mein vorheriger Sensor. Oder soll ich noch niedriger als 10 Ohm gehen?

Beim Vergleich von altem und neuem Sensor ist mir dann noch was aufgefallen:

Offenbar habe ich, der Form nach zu urteilen, nicht die gleiche Fotodiode verwendet.
An der neuen Schaltung handelt es sich um eine "normale" SFH203 ohne Zusatzbuchstabe. An der alten Schaltung könnte es sich um eine SFH203P (mit breiterem Winkel) handeln. Ob das einen nennenswerten Unterschied in Sachen Lichtempfindlichkeit macht, weiß ich nicht. Den Daten nach sind ja beide Typen für 400 bis 1100 nm ausgelegt (sichtbares Spektrum + Infrarot), was für Blitzgeräte optimal passen sollte.

 

[brontes]

Oder soll ich noch niedriger als 10 Ohm gehen?

Die Höhe des Arbeitswiderstandes an einer Stromquelle richtet sich ja immer nach der Höhe des Stroms der Fließt und des Pegels welchen man zur Auswertung benötigt oder haben möchte. Ist der Strom größer, kann bzw. muss man den Widerstand niederohmiger machen. Einfaches ohmsches Gesetz: U=R*I. Möchte man 1V Signalpegel bei 1mA benötigt man 1kOhm. Hat man im Gegensatz dazu den 10-fachen Strom (im Beispiel dann 10mA), dann braucht man nur noch einen 100 Ohm Widerstand für 1V Signalpegel. Soweit die einfache Anwendung des ohmschen Gesetzes.

Die Fotodiode in Sperrrichtung betrieben ist vereinfacht nichts anderes als eine lichtgesteuerte Stromquelle. Daher, wenn du starke Lichtblitze auf deinen Fotodiode gibst, dann fließt viel Strom. Bei deinem Aufbau mit 1 MOhm Widerstand reichen aber schon sehr schwache Lichtblitze, bzw. Umgebungslicht für einen Ausschlag. Das hast du ja selbst auch festgestellt.
Soweit so gut, wenn es nicht weitere parasitäre Effekte gäbe wäre die Schaltung perfekt, den abdunkeln geht ja immer. Aber die Diode selbst hat eine Kapazität und dein Oszistastkopf auch. Zudem hat dein Tastkpopf auch noch einen Widerstand. Für die Betrachtung des Zeitverhaltens liegen die beiden Kapazitäten, der Arbeitswiderstand und der Widerstand des Testkopfes parallel. Die Kapazitäten addieren sich und durch die Parallelschaltung der Widerstand wird dieser kleiner. Ausgehend von den Werten deines Aufbaus mit vorgespannter Diode ist die Kapazität der Diode viel kleiner als die des Tastkopfes und kann damit vernachlässigt werden. Vereinfacht kann man daher mit der Kapazität des Tastkopfes rechnen. Bei dem Widerstand mit 1 MOhm und dem Tastkopf mit ebenfalls 1 MOhm halbiert sich der wirksame Widerstand auf 500 kOhm (Rges = 1/( 1/R1 + 1/R2). Die Schaltungsanordung bildet damit einen Tiefpass (dämpft hohe Frequenzen). Die 3dB Grenfrequenz (f_c) errechnet sich wie folgt:
f_c = 1 / (2 * Pi * R * C) = 1 / (2 * Pi * 500kOhm * 15pF) = 21kHz

Wie du siehst liegst du bei deinem HSS-Blitz, der mit 45 kHz pulst, deutlich darüber. Die Dämpfung wird da schon bei geschätzten 7 dB liegen. Das erklärt dass deine Flanken im Messsignal anders (flacher) aussehen.

Gehen wir mal davon aus, dass der Tastkopf und die Diode gegeben sind, dann hast du als einzigen Freiheitsgrad in der Schaltung den Arbeitswiderstand. Wenn du den deutlich niederohmiger machst, spielt rein rechnerisch der Widerstand des Tastkopfes kein Rolle mehr und kann vernachlässigt werden.
Als Beispiel gehen wir mal von dem Widerstandswert von 100 Ohm aus. Das ergibt dann rechnerisch eine Grenzfrequenz von:
f_c = 1 / (2 * Pi * R * C) = 1 / (2 * Pi * 100 Ohm * 15pF) = 106 MHz

Damit ist die Grenzfrequenz so hoch, dass sie für deine Applikation keine Rolle spielt! Und ob du nun mit 10 Ohm (1,06 GHz) oder 1kOhm (10,6 MHz) arbeitest wird keine Rolle spielen.
Von daher ist der ideale Widerstand so zu wählen, dass man mit einem "vernünftigen" Arbeitspegel von ca. 1V Spitze am Oszilloskop misst. Und wenn der Blitz das hergibt, dass man das mit 10 Ohm direktes anblitzen erreicht, dann hat man damit die geringsten Störungen. Die sind aber auch schon bei 1 kOhm vernachlässigbar.

PS: In dem neuern Schaltungsvorschlag habe ich ja einen Kondensator parallel zur Batterie empfohlen. Das hat den Grund, dass die Batterie selbst ein Tiefpassverhalten zeigt. Daher ev. nicht in der Lage ist in dem Frequenzbereich die Pulsströme zu liefern. Vermutlich wird das noch nicht so sein, ist aber starkt von der Batterie abhängig. Ein typischer Keramikkondensator puffert den Strompeak und kann viel höherfrequent arbeiten und elimieert das Problem. Die Fotodiode hat übrigens laut Datenblatt auch Zeiten angegeben. Testbedingung: VR = 20 V; RL = 50 Ω; λ = 850 nm. Das Datenblatt gibt dort 5ns Rise- und Fall-Time an. Also auch jenseits dessen was wir benötigen.

Zur Frage deiner beiden Photodioden (SFH203P und SFH203). Die sind elektrisch identisch. Durch die unterschiedliche Form habe sie aber eine unterschiedliche radiale Empfindlichkeit. Daher bei der P-Variante sammelt die Licht von einem großen Winkel ein. Die ohne-P-Variante ist sehr stark von vorne empfindlich. Von der Seite eher weniger. Also wenn du mit Abstand die Diode direkt in den Blitz schauen läßt, wird die SFH203 einen größeren Pegel bei gleicher Schaltung liefern als die SFH203P. Dafür kann der Blitz bei der SFH203P problemlos im Bereich von 120° (60° von der Achse weg) liegen. Wenn du indirekt über die Decke blitzst wirst du mit der P Variante einen höheren Pegel einfangen. Für die Anwendung ist das aber egal.

 

[beiti]

@brontes
Danke für die ausführlichen Erklärungen! Ich denke, ich blicke jetzt ein bisschen mehr durch.
Wenn ich dich richtig verstehe, war in der bisherigen Schaltung der 1-MΩ-Widerstand das Problem, weil er für eine zu niedrige Grenzfrequenz sorgt. Heißt dann wohl auch, dass die „runderen“ Wellen in der 45-kHz-Darstellung falsch sind und die „eckigeren“ Wellen, die mein alter Sensor erzeugt hat, eher der Realität entsprechen sollten.

Ich habe heute deinen neuen Schaltungsvorschlag aus #53 aufgebaut (mit Teilen, die ich noch hier hatte). Stromquelle sind erneut zwei 9V-Blocks. Als Fotodiode kam eine meiner älteren SFH203P zum Einsatz. Der Kondensator parallel zur Stromquelle ist einer mit 100 nF. Als Widerstand habe ich aus der Bastelkiste ein Exemplar mit 48 Ω geholt (alternativ hätte ich auch noch 8 Ω oder 120 Ω zur Verfügung gehabt).

Wie zu erwarten, kann ich jetzt wieder direkt in die Fotodiode reinblitzen, ohne gleich in den Sättigungsbereich zu kommen. Das ist viel praktischer und zielgenauer als das indirekte Blitzen.

Die Kurven vom normalen Blitzen sehen ordentlich aus und haben einen guten Pegel:


Die 45-kHz-Ausschläge vom HSS sind jetzt wieder spitz statt rund:


Das Einzige, was mich noch etwas irritiert, ist der Schwenker am Anfang der HSS-Kurve.

Sieht auf den ersten Blick aus, als müsse sich die Schaltung erst ca. 700 μs lang „einschwingen“.
Allerdings habe ich jetzt die HSS-Kurve mit vier verschiedenen Lichtsensor-Varianten aufgenommen und verglichen:
– meinem alten Primitiv-Sensor (d. h. nur Fotodiode und paralleler 10-Ω-Widerstand)
– der Schaltung aus dem anderen Thread (inkl. 100-nF-Kondensator)
– nochmal der Schaltung aus dem anderen Thread (aber unter Umgehung des 100-nF-Kondensators)
– der neuen Schaltung aus diesem Thread #53 (mit 48-Ohm-Widerstand)
Ergebnis: Der Schwenker am Anfang der HSS-Kurve ist in allen vier Varianten zu sehen. Langsam frage ich mich, ob das vielleicht gar kein Messfehler ist sondern tatsächlich das Verhalten des Blitzgerätes.

 

[brontes]

Das ist vermutlich kein Messfehler. Ich denke der Blitz macht genau das was du da siehst.
Wenn du ganz sicher gehen willst, dann schalte mal den Kondensator (100nF) parallel zur Batterie. So als Dynamisch Stütze. Wenn sich prinzipiell nichts ändert ist es der Blitz. Das würde ich so erwarten. Wenn sich aber was ändert, dann kann es auch auf das dynamische Verhalten der Batterie zurück zu führen sein.
Allerdings könnten auch die 10nnF bei den hohen Strömen zu gering sein. Ein zusätzlicher Elko parallel zum Keramikkondensator mit ein paar uF wären da sehr hilfreich. Oder eben doch die Schaltung nur mit Diode und niederohmigem Widerstand. Die sollte solche Effekte nicht zeigen.

Ich gratuliere! Die Ergebnisse sehen spitze aus!

 

[beiti]

Das ist vermutlich kein Messfehler. Ich denke der Blitz macht genau das was du da siehst.

Glaube ich mittlerweile auch.

Wenn du ganz sicher gehen willst, dann schalte mal den Kondensator (100nF) parallel zur Batterie.

Das ist ja bei der neuen Schaltung eh schon der Fall.

Oder eben doch die Schaltung nur mit Diode und niederohmigem Widerstand. Die sollte solche Effekte nicht zeigen.

Jetzt, wo gerade keine zufälligen Störungen auftreten, konnte ich nochmal ein sauberes Vergleichsbild machen. Das hier ist also nur mit der Fotodiode und dem parallelen 10-Ω-Widerstand gemacht:

Damit sollte bestätigt sein, dass der Schwenker wirklich vom Blitz kommt. Bis auf die etwas geringere Amplitude entspricht es ziemlich genau dem, was auch mit der jüngsten Schaltung rausgekommen war (siehe letztes Bild in #56).

Ich gratuliere! Die Ergebnisse sehen spitze aus!

Danke! Ich werde bei Bedarf deinen letzten Schaltungsentwurf aus #53 weiterempfehlen (an die unzähligen anderen Leute, die auch mal solche Blitz-Messungen durchführen wollen).