Fotodiyotun voltajı neden “sıçrar”?


11

Aşağıda gösterildiği gibi bir BPW-21 fotodiyot kurdum:

resim açıklamasını buraya girin

Fotodiyot salınımlı bir lazer ışını ile etkinleştirilir. Lazer ışını fotodiyot üzerine düştüğünde A noktasında temiz bir + 5V ila 0V geçiş ve lazer fotodiyottan uzaklaştığında 0V ila + 5V geçiş almayı bekledim. Ancak osiloskopta elde ettiğim şey, beklenen gerilimlere yerleşmeden önce birkaç yüz mikrosaniye süren çoklu 0V ila + 5V geçişleridir. Bazı örnek izler aşağıdadır:

resim açıklamasını buraya girin
resim açıklamasını buraya girin

Benim sorum: A noktasındaki voltaj neden "sekiyor"? Foto diyotta, beklenen değere oturmadan önce + ila + 5V arasında voltaj sıçrama yapmak için neler oluyor? Herhangi bir fikir

Abhishek


2
Lazer ışınını opak bir cisimle engellemeyi deneyin ve grafiği kontrol edin. Lazeri fotodiyot seslerinden çıkarmak, her türlü titreşimi içerebilir.
Dmitry Grigoryev

Yanıtlar:


13

Yarıiletken lazer etkisi, taşıyıcı yoğunluğu ve foton yoğunluğunun iki bağlı kısmi diferansiyel denklemi, hız denklemleri ile açıklanmaktadır .

Bu denklemlerin çözümü, diyot açıldığında gevşeme salınımına neden olan doğrusal olmayan bir akım-yoğunluk ilişkisi ile sonuçlanır.

Buraya veya aşağıdaki resme bakın : (resim kaynağı: bu belgenin s. 45 ) lazer diyot gevşeme salınımı

Ve gördüğünüz şey tam olarak sinyalin yükselen kenarındaki bu salınımdır.


İyi ekleyin. "Titreşen lazer ışını" nın fiziksel veya elektrik anlamına gelip gelmediğini söyleyemedim.
Trevor_G

Fiziksel demek istedim ... aslında lazer ışını burulma sarkaçına monte edilmiş bir aynadan yansıtılır
Abhishek

@Abhishek: ??? Elektrik de fiziksel değil mi? BTW "Salınımlı lazer ışını" ile yoğunluğunun elektriksel olarak modüle edildiğini anlıyorum (ve bir aynadan yansıtılıp yansıtılmaması önemli değil). Sürekli çalıştırılırsa gevşeme salınımı, kapsamda gördüklerinizin bir açıklaması olamaz.
Lor

@Abhishek: Belki lazer ışınınız da elektrikle modüle edilir?
Lor

11

Hareket olabilir. Muhtemelen lazer kaynağında, ancak fotodiyot ucunda da olabilir, bir yerlerde bir fan bile hassasiyete neden olabilir.

Bununla birlikte, herhangi bir açıklığınız veya yanlış açıklığınız yoksa, lazer sensörün metal örtüsünü geçerken veya düzenlemenin etrafına yansırken sensöre başıboş lazer yolları elde etmek de mümkündür.

Başka türlü optik pencere lazerleriniz varsa bunların içinde de zıplayabilirsiniz.

resim açıklamasını buraya girin

Dedektör devresinin aşırı hassasiyeti de kedere neden olur. En iyi sonuç için tam, maruz kaldığında% 80-90 hızıyla yere size vermek detektör devresi istiyorum gömülmek değildi . Bu, çeşitli cihazlar ve güç koşulları üzerinde çalışması için yeterli tolerans sağlarken, aynı zamanda uygun histerezis kullanmak için yeterli sinyal aralığı sağlar.

GENEL YORUMLAR:

Çoğu zaman insanlar pozisyon tespiti için kesin lazerler kullanmaları gerektiğini düşünürler çünkü lazerlerin harika olduğunu düşünürler. Gerçek şu ki, bir şeyi uzaktan yerleştirmek istemediğiniz sürece, <1mm doğrulukta, bir lazer kullanmak aslında daha az sütunlu bir ışık kaynağı kullanmaktan daha fazla kedere neden olabilir.

Lazerlerle her iki ucu hizalamak önemlidir. Basit bir ışık kaynağı ve uygun şekilde yerleştirilmiş bir alıcıyla, yalnızca alıcıyı doğru bir şekilde konumlandırmanız gerekir.

Lazerler sekme eğilimindedir. Lazerin ölçmek için bağladığınız nesnenin etrafında gerçekten sekebileceği ve yine de sensörün üzerinde olduğu durumlar vardır. Daha da kötüsü sensörünüzün içinde zıplayabilirler.

resim açıklamasını buraya girin

Lazer ve alıcı birbirinden ayrıysa termal sorunlarınız olabilir. Bağlı oldukları her şeyin termal genleşmesi nedeniyle aralarındaki göreceli hareket, lazerin hedefi tamamen kaçırmasına neden olabilir. Aslında her iki ucun mekanik olarak bağlı tutulması genel olarak bir konudur.

Birçok durumda, lazerin gerçekte odaklanmamasının ihtiyatlı olduğunu gördüm, böylece alıcı ucunda çeyrek boyutlu bir nokta olarak geliyor. Dedektör üzerindeki diyafram, eldeki görev için yeterince doğruydu, ancak hizalama ve titreşim sorunları ortadan kalktı.


Sevgili Trevor ... gerçeği söylemek gerekirse, bu da şüphelendiğim şeydir ... son paragrafta "dedektörün diyaframı yeterince doğruydu" dan bahsetmiştiniz, ayrı bir diyafram koyduğunuz anlamına mı geliyor (buradaki gibi) e-holmarc.com/product/… ) veya foto diyot paketindeki pencerenin çapının eldeki iş için yeterli olduğunu mu kastediyorsunuz?
Abhishek

@Abhishek, bir diyafram, sensörün kendisinden belirli bir mesafeye sabitlenmiş, sensörden daha küçük bir delik veya küçük bir delik olabilir, böylece sensöre gelen ışık sadece diyaframdaki delik hizalandığında diyota çarpar ışık kaynağı. Böyle süslü bir cihaz olması gerekmez. İnce bir plakadaki basit 1mm veya 1 / 2mm matkap deliği yeterlidir. Sensörün önündeki mesafe ne kadar fazlaysa o kadar doğrudur, ancak mesafe ile biraz hassaslık kazanırsınız.
Trevor_G

Bu darbeler arasındaki onlarca mikrosaniyede ışık kilometrelerce yol alır. Önerdiğiniz mekanizma farklı, çok daha hızlı bir zaman ölçeğinde sıçramayı açıklar. (bir şeyi yanlış bir şekilde yanlış hesaplamazsam - veya OP'nin çok kalın pencereleri yoksa :-))
Sredni Vashtar

1
@Sredni Vashtar hayır noktayı kaçırıyorsun. Lazer fiziksel olarak sensöre doğru ilerledikçe, ekstra yollar bu saçaklanma tipi etkileri nedeniyle lazer parlaklığında modülasyona neden olabilir. Sensör modülasyonunun hızı, kaynak / modülatörün fiziksel hızı tarafından belirlenir.
Trevor_G

@Trevor, oh, bu ilginç. Yani temelde, bu 'vuruş frekansı' olurdu - 'taşıyıcıdan' daha küçük mü?
Sredni Vashtar

-1

Mekanik hareket var. Bunun muhtemelen titreşimleri olacaktır.

Fotodiyot çıkışı ---- gösterdikleriniz ---- raydan rayadır çünkü Lazer çok yoğundur. Lazer ve PD arasına bir filtre yerleştirin ve gelen enerjiyi daha iyi görün.


Hareketli lazer bağımsız bir süspansiyon üzerine monte edilir (yani bir ip ile asılır) ve yaklaşık 10 saniyelik bir süre ile salınarak mekanik titreşimler sorun olamaz. Fotodiyotun kendisi hareket etmiyor .. ve hatta-raydan raya neden "sekiyor"? .. titreşecek mekanik temas yok
Abhishek

Dikey titreşim? Brown hareketi? Veya TIA arabirimi analog devresinde zil olduğundan şüpheleniyorum. Yine ............. 1-stop veya 2-stop optik zayıflatıcı takın ve değişiklikleri arayın.
analogsystemsrf

1
Kenardan sapma açısı ile değişen girişim desenleri gibi görünüyor. Kenar sapmaları için diyafram ne kadar iyi tanımlanmıştır?
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 29:17

1
Bu IS sintilasyonu ile, lazer ışığı!
analogsystemsrf

1
@Abhishek Ben bir
köprünün

-1

Lazer ışınının PD alanından daha küçük olabileceğinden şüpheleniyorum. Bu durumda, ışın alan boyunca hareket ettikçe, bazı kısımları diyebilir ve diyotu açmak için yeterli PD etkinleştirilene kadar görünen "sıçramaya" neden olabilir. Çıkışta, ışın, PD'nin tüm alanlarından çıkana kadar tekrarlanır. Bu, ışını sabit tutarak ve PD boyunca hareket ettirmek yerine yolunu kesmek için bir şey kullanarak doğrulanabilir.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.