FTD Lichtdetektor

Der FTD-Lichtdetektor ist ein kleiner, sehr niedrigschwelliger Elektronik-Bausatz, der sich ideal als Einstieg in Detektorphysik und Lötworkshops eignet. Statt Teilchen misst er Licht: Ein Fotowiderstand (LDR) reagiert auf die Umgebungshelligkeit und erzeugt so ein elektrisches Signal, das in der Schaltung weiterverarbeitet wird. Das Ergebnis ist sofort sichtbar, weil LEDs je nach Lichteinfall ein- oder ausschalten bzw. ihre Helligkeit ändern.

Der Detektor wurde durch die Elektronikwerkstatt (insbesondere Candas Tezel) des Forschungs- und Technologiezentrums für Detektorphysik in Bonn entwickelt und war ursprünglich für Demonstrationszwecke an einem Tag der offenen Tür gedacht. Inzwischen hat sich der Detektor aber auch als eigenständiges Mini-Projekt für die Arbeit mit Schüler*innen durchgesetzt und kann als Einstieg ins Löten und als Vorbereitung für Anspruchsvollere Projekte (DIY-Particle Detector SMT, BonnMuonitor genutzt werden.

Short Facts:

Reine Bauzeit: ~30 mins

Workshopdauer mit Einführung und Messung: ~1h

Komplexität: Anfängerfreundlich

Kosten für Bauteil pro Detektor: ~5 €

Was wird gemessen?: Helligkeit im Raum

Auslesezubehör: -

Durch den einfachen Aufbau mit wenigen, robusten Bauteilen lässt sich der Detektor auch mit wenig Vorerfahrung in kurzer Zeit aufbauen und eignet sich gut für größere Gruppen.

Eine Wissenschaftlerin und ein Wissenschaftler arbeiten hinter einer Glasfassade und mischen Chemikalien mit Großgeräten.

Funktionsprinzip

Ein Light-Dependent Resistor (LDR) dient als primärer Sensor der Schaltung. Je nach Umgebungshelligkeit ändert der LDR seinen Widerstand: Bei viel Licht wird er niederohmiger, bei wenig Licht hochohmiger. Zusammen mit R2 (Potentiometer) und R3 bildet der LDR einen einstellbaren Spannungsteiler, der am Abgriff eine Steuerspannung erzeugt.

Die Steuerspannung liegt am Gate des MOSFETs an. Überschreitet sie den nötigen Gate-Pegel, schaltet der MOSFET als Low-Side-Schalter durch und es fließt Strom über die LEDs D1/D2 und den Vorwiderstand R4 zur Masse. Sinkt die Helligkeit (und damit die Gate-Steuerspannung) unter den eingestellten Schwellenwert, sperrt der MOSFET wieder – die LEDs gehen aus bzw. ändern sichtbar ihren Zustand.