IR yakınlık dedektörünü gün ışığına karşı bağışıklık nasıl sağlanır?

Kızılötesi yakınlık ölçüm cihazı yapmaya çalışıyorum.

10 cm veya 4 "(belki 15 cm?) Aralığında olmasını istiyorum. Kullandığım frekans 10 KHz'dir. İşte kullandığım devre, ancak bant için kendilerine uygun 1 nF kapasitör ve direnç kullandım. OP-AMP için LM358A kullandım ve IR diyotumun parça kimliğini bilmiyorum.

Hassasiyeti artırmak ve ofseti çıkarmak için, LM358A içindeki diğer OP-AMP'yi kullanarak 10 kazançlı bir fark amplifikatörü ekledim. Alttaki devreden çıkarılacak voltajı ayarlamak için bir potansiyometre kullandım.

İşe yarıyor! Makul bir doğrusallıkla. Ancak, voltaj seviyeleri gün ışığı yoğunluğu ile değişir.

Bu cihazı bir LDR kullanarak gün ışığına karşı bağışıklık kazanmanın herhangi bir yolu var mı? LDR'yi ofset çıkarma potansiyometresine paralel olarak bağlamaya çalıştım, ancak açık olduğu gibi, bu iyi, mantıksal sonuçlar vermedi. IR filtrelerim yok ve bunları Farnell'den ya da Türkiye'de almak gerçekten pahalı.

Gönderen burada .

Düzenle:

İşte benim şematik:

LDR'nin sinyalini kullanmanın çok şey yapabileceğini düşünmüyorum çünkü devre zaten bir tür ortam ışığı bastırma özelliğine sahip: C8 kapasitöründeki yüksek geçiş filtresi.

MikeJ-UK ile sinyalin muhtemelen ortam ışığına doymuş olduğunu kabul ediyorum.

Yakınlık sensörünün daha fazla ortam ışığı ile çalışmasını istiyorsanız, dedektörün önüne bir IR filtresi koymanızı öneririm.

Bu çok kolaysa (ya da çok fazla ortam IR ışığına sahipseniz, örneğin güneş dedektörde parladığı için):
Sinyalin ortam ışığı tarafından tamamen sıkışması sorununu çözmeniz gerekir.

Sinyalin neden olduğu foto akımın bazı mikro amper veya daha az olduğunu ve ortam ışığının size zaten 0.1mA kadar verdiğini varsayalım. Gerilim bölücüde daha fazla akım (ortam ışığının neden olduğu) akarsa, singaliniz o kadar küçük olur.

Sadece amplifikasyonu arttırmak yardımcı olmaz, çünkü gürültü de yükseltilecektir ve bence sinyal-gürültü oranının dikkat etmeniz gereken bölgelere geldiğini düşünüyorum.

Bu nedenle, dedektörde bir voltaj bölücü yerine, bir transimpedans amplifikatörü kullanmak daha iyi bir yaklaşım olacaktır:

Çıkış voltajı fotoğraf akımına doğrusaldır. Bu yüzden, ne kadar ortam ışığına sahip olursanız olun, size en az sabit sinyal seviyesi verecektir ( Bob Pease'in bu sorunu hakkındaki bu makaleye de bakın ).

Tabii ki bu sadece sınırlar içinde doğrudur: amplifikatörünüz sıkışırsa, fazla bir şey yapamazsınız.

Bu yüzden bant geçiren filtreden önceki amplifikasyon çok büyük olmamalıdır. Ancak bant geçiren filtrenizi yeterince dar yaparsanız, daha sonra (radyo alıcılarında olduğu gibi) büyük amplifikasyon yapabilirsiniz.

Diyot sinyalinden bilinen bir frekansın genliğini çıkarmak istiyorsunuz. Bu zaten denediğiniz gibi çok dar bir bant geçiren filtre ile yapılabilir, ancak sınırlar vardır. Başka bir seçenek de bir kilitleme amplifikatörü kullanmaktır . Analog bant geçiren filtrelerden çok daha fazla büyüklük sırası olabilirler.

Bir kilit amplifikatörü temel olarak giriş sinyalinizi istenen frekansta bir referans sinyali ile çarpar. Çıkış daha sonra düşük geçişli filtreden geçirilir. Bu süreçte, referansla eşleşmeyen tüm frekans bileşenleri, farklı periyotlardaki değerler birbirini yıkıcı bir şekilde dengelediğinden önemli bir DC çıkışı oluşturmaz.

Bazı iyi çizimler bulmaya çalıştım ve bir LabView uygulama notu ve kısa bir fonksiyonel açıklama buldum .

Yazılım yaklaşımı: Mikrodenetleyici

Kullanıma hazır çip: AD630 (daha ucuz olanlar olmalı)

Peki, buradaki fikirler oldukça zarif görünse de ... basit, eğer bunu basitleştiremezseniz, doğru olmayabilir. Oli Glaser burada belki de en iyi fikre sahipti, ben daha önce denedim bile. ortam ışığını örneklemek için IR LED'ini kapatmanız ve ardından okumayı örneklemek için tekrar açmanız gerekir, bu önlemleri çıkararak doğru önlemi alırsınız. Fotoğraf transistörünün doygunluk seviyeleri nedeniyle birkaç rahatsızlık olacaktır, ancak bundan en iyi şekilde yararlanabilirsiniz. Düşük güçlü bir LED'iniz varsa IR kapak filtreleri önerilmez.

Girişin doygun olduğundan şüpheleniyorum. Diyot 100 uA'ya yaklaşırken yüksek ortam ışık seviyelerinde sapma kalmayacaktır. 50k direnci azaltmayı deneyin.

Sinyali bir mikro denetleyiciye besliyorsanız, ortam ışığını ayarlamak için bir kalibrasyon rutini kullanabilirsiniz.

Örneğin, hiçbir şey iletilmezken seviyeyi okursanız, IR vericinizin neden olduğu farkı elde etmek için bu değeri "AÇIK" değerden çıkarabilirsiniz.
Böyle bir şey yardımcı olacaktır. Kazancı ayarlamak için opamp geri bildirimindeki bir LDR ile benzer bir şey yapabilirsiniz, ancak doğru yapmak daha zor olacaktır.

Başka bir şey daha keskin bir bant geçiren filtreye sahip olmak olabilir (örneğin basamak 2 veya 3 aşama), böylece sadece modüle edilmiş frekans "görülür".

Wikipedia'daki güneş ışığı spektrumuna bakıldığında, IR'nin atmosferdeki su buharı tarafından emilmesinden dolayı 940nm'de bir düşüş var.

Bir IR kaynağı ve 940nm'de çalışan sensör kullanılması, ortam ışığı alımını büyük ölçüde azaltır.

RPR220, 800nm ​​ve 940nm versiyona sahip olanıdır.

Oli Glaser'in mikrodenetleyici kullanma önerisiyle birlikte giderdim, ancak birkaç devre değişikliği önerebilirim:

1. Fotodiyottan DC seviyesini algılamak için mikrodenetleyiciye ikinci bir ADC girişi eklemenizi öneririm. Tahminimce fotodiyotun hassasiyeti doğrusal değildir. AC girişinizde DC girişinin kazancı 100x ise, girişlerin birleşik değerini (100x DC değeri AC değerini) hesaplayın ve doğrusallaştırılmış bir değer elde etmek için bir miktar dönüşüm gerçekleştirin (veya bir arama tablosu kullanarak enterpolasyon yapın).
2. Analog bir bant geçiren filtre eklemenin, ancak demodülatörün çıkarılmasının bir yararı olabilir. İşlemcinin girişi 40KHz'de olmasını sağlayın. Dört değişken ortalama filtre kullanın (0'ı filtrelemek için ilk doğrusallaştırılmış örnek, filtre 1'in yanında, ardından 2, 3, 0, 1, 2, 3 vb.) Ve AC sinyal seviyesini (f2-f0) * (f2) olarak hesaplayın -f0) + (f3-f1) * (f3-f1). Bu yaklaşım, bir pik detektörden çok daha iyi gürültü bağışıklığı sunacaktır.

Örneğin, bu Elmos cihazı ve Bu çok eski IR preamp SL480 ile doygunluğu önlemek için diyot önyargısını kontrol etmek için birkaç IR preamp devresi varyantı gördüm. çok iyi çalıştı.

Mechincal bir çözüm de mümkündür, alıcıyı ortam ışığının çoğundan koruyan bir tüp olan bir "snoot".

Aynı ortam ışığına maruz kalan ancak gerçek sensörünüzün engelini tespit etmeyen bir kontrol grubu olarak ekstra bir sensöre sahip olmaya çalıştınız mı? Ardından, kontrol grubu sensörünün sinyalini çalışma sensörüne soyutlayın.

Akademik projelerde benim için birkaç kez çalıştı, haha. O zaman yazılım filtresini nasıl programlayacağımı bilmiyordum.