Vraag:
meettijd tussen extreem snelle laserstraalbreuk met behulp van LDR's
Denis
2017-06-12 18:15:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik voer een wetenschappelijk experiment uit om ongeveer te meten om de binnenkomende en uitgaande snelheid van een magneet door een elektromagnetische spoel te meten.

Naast de spoel bevinden zich twee lasers en twee LDR's, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. enter image description here

Ik verwachtte dat dit circuit een stijgende flank en een dalende flank zou genereren, maar ik realiseerde me pas na het testen op de oscilloscoop dat ik geen vierkante golfvorm kon ontvangen om als interrupts in mijn MSP430 MCU in te voeren. Mijn plan was om de tijd tussen deze twee onderbrekingen te berekenen.

De golfvormen die ik heb waargenomen, waren echter zoals hieronder. enter image description here

Toen dacht ik dat ik een LM358 kon gebruiken voor mijn spanningsdeler. Dit wordt hier beschreven. Maar kijkend naar mijn praktische golfvormen die ik vanuit de oscilloscoop heb waargenomen, twijfel ik eraan hoe ik de comparator kan afstemmen. Is er een betere manier om mijn taak te volbrengen met betere elektronica? Ik ben niet beperkt door de kosten van componenten, maar ik ben niet bereid om voor dit doel een kant-en-klaar apparaat te kopen. Mijn bedoeling is om er een te ontwikkelen.

Bedankt voor je mening en hulp.

Hoe weet je zeker dat de magneet niet alleen van het aangelegde magneetveld houdt, maar in het midden blijft plakken?Eigenlijk betwijfel ik het experiment.
Onder EE's zijn LDR's "beroemd" omdat ze ** traag ** zijn.Voordat u uw circuit "repareert", test u eerst met de LDR's en controleert u of ze snel genoeg reageren.Als dit niet het geval is, kijk dan naar fotodiodes / transistors.
Hoe ga je je magneet in een rechte lijn houden zodat de snelheid nauwkeurig kan worden berekend?Hoe zit het met optische reflecties van de magneet die een vals beeld geven op de fotodetector?Ik ruik hier problemen.
Welke tijdschema's denkt u nodig te hebben?
@Chris H, de oscilloscoop zegt dat de tijd tussen opstaan en vallen 10 mS is.Ik moet een lichtdetecterende component vinden die die 10mS of snellere verandering kan ondersteunen.
Zo traag in termen van fotodiodes / transistors maar snel in termen van LDR's (75 ms stijgen, 350 ms dalen van [* Sensors and Transducers *, Ian Sinclair] (https://books.google.co.uk/books?id=s_WIb91uKK8C&pg=PA65 & lpg = PA65 & dq = LDR + stijging + tijd)).Maar houd er rekening mee dat uw sporen gebaseerd lijken te zijn op de LDR, en sneller lijken te zijn dan de cijfers uit het boek (wat een worst case-component kan zijn).
Dat is waar.Maar ik zag eigenlijk een stijging en een daling binnen 10mS met behulp van een goedkope LDR.Ik ben er zeker van.Misschien zijn LDR's in de loop van de tijd verbeterd?kan dat een mogelijkheid zijn?Hoe dan ook, de LDR-methode lijkt het doel niet te dienen.Ik ben een geldautomaat die door fotodiodes / transistors gaat.Ik wil er meteen een bestellen en hetzelfde circuit opnieuw testen.Zoals @Bimpelrekkie suggereerde, moet ik eerst mijn LDR wijzigen.Dan kan ik me zorgen maken over andere problemen.
Kleinere LDR's zijn mogelijk sneller dan grotere;verschillende materialen en verschillende weerstanden zullen zich anders gedragen.Veel opto-elektronische componenten kunnen worden aangemoedigd om een snellere, duidelijke respons te geven dan de datasheet suggereert - en dit kan zelfs voor u werken als u zich niet druk maakt om de vorm van het signaal.Wat suggereert de klassieke mechanica dat je moet krijgen?
Ook ** S ** = Siemens (geleidbaarheid), seconden zijn ** s **
Ik heb aan een soortgelijk project gewerkt waarbij de spoelen hiervoor werden gebruikt.Gebruik de spoel om een oscillator te maken die precies is afgestemd op een tweede oscillator die is geconstrueerd met een gelijkwaardige spoel.Meng de twee signalen met één via een 1x inverterende versterker, als de magneet de detectiespoel binnengaat, zal de resulterende amplitude positief worden.Dit kan vervolgens worden gebruikt om een timer / teller te activeren.en u kunt elke kruising gebruiken om de snelheden te bepalen, aangezien de potentiële zwaartekrachtenergie van de magneet bekend is met betrekking tot de detectiespoel.Optica bleek voor ons lastig te zijn.
Hallo allemaal, ik heb hiervoor zowel de optische als de microcontroller-schakelingen gemaakt.Het circuit werkt zo goed.Resultaten liggen zo dicht bij de theoretische waarden.Op dit moment ziet het hele systeem eruit als een puinhoop.Ik zal als antwoord alle schakelingen en de broncode die ik voor dit project heb gebruikt binnen enkele dagen posten
Drie antwoorden:
Jack B
2017-06-12 18:21:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

LDR's zijn traag.Overweeg in plaats daarvan een fotodiode of fototransistor te gebruiken.

LDR's hebben trage responstijden, hun weerstand verandert langzaam, en dat is waarschijnlijk de oorzaak van de trage respons van uw systeem.Fotodiodes en fototransistoren zijn beide lichtgevoelige componenten met snellere responstijden.Ze zijn een beetje lastiger in gebruik dan LDR's, maar niet al te slecht.Bekijk enkele datasheets voor beide, ze hebben aanbevolen circuits in.

Met name een fototransitor zou vrij eenvoudig te installeren zijn.
Fototransistors worden snel ingeschakeld, maar langzaam.Daarom krijgt u een snellere timing wanneer het object de straal verlaat dan wanneer het de straal afsnijdt.Zorg ervoor dat uw micro de snelste rand gebruikt.Bekijk dit document http://www.cel.com/pdf/appnotes/an3009.pdf met verschillende fototransistorconfiguraties en hun snelheid.Cascoding lijkt te helpen.
Als omgevingslicht een probleem is, kunt u ook gemoduleerd licht gebruiken.Iets als een IrDA-ontvanger, of iets met een voldoende hoge bitsnelheid, zou een mooie standaardoplossing moeten bieden.
Ja zeker.Hoewel wat je zei heel zorgvuldig moet worden verwerkt, herinner ik me de tijden dat we vroeger lijnvolgrobots bouwden die immuun waren voor veranderingen in omgevingslicht.De basis is zo belangrijk!
Beste Peufeu, ik heb daar een probleem!Ik wil beide keren!d.w.z. ik wil een interrupt zoals deze zowel binnenkomt als wanneer deze vertrekt.Zou dat een probleem zijn?Dat zou geen probleem moeten zijn, als ik maar een fototransistor met zeer hoge snelheid koop.Ben ik correct?
@peufeu deze tijden zijn traag in vergelijking met halfgeleideropto-elektronica.Een [BVP11] (https://www.vishay.com/docs/81504/bpv11.pdf) fototransistor geeft je een paar µs op en neer en kan gemakkelijk een ingang op logisch niveau aansturen.Ik ben meer gewend aan fotodiodes voor de regio van 10s tot honderden ns.U kunt ook gefilterde fotodiodes en fototransistors krijgen die bij uw laser passen.
Ik ga het als antwoord schrijven, omdat dit te lang zal duren voor een opmerking ...
probleem met omgevingslicht (zonlicht of gloeilampen) is het risico van volledige werking van de fototransistor.Ik geef de voorkeur aan 3-terminal fototransistoren, en ik regel de basis door een hoge waarde weerstand en cap naar gnd en een 2e hoge waarde weerstand ("T" filter), om de collector op VDD / 2 te houden.
analogsystemsrf
2017-06-12 21:27:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Overweeg zoiets als dit, om zonlicht te tolereren

schematic

simuleer dit circuit - Schema gemaakt met CircuitLab

Beste allemaal, ik werk mijn resultaat hier als opmerking bij.Ik heb dit circuit 1 (die van de linkerkant) laten werken door de R2, R3 en C1 te verwijderen.d.w.z. de basisterminal is nergens mee verbonden.Het meet nauwkeurig de druppel !!!Ik heb net een normale 1 $ laser gebruikt.Heel erg bedankt voor iedereen die hier waardevolle tijd aan heeft besteed!waardeer het echt.
Verwacht alstublieft binnen enkele dagen een antwoord van mij op deze vraag.Daarin zal ik alle broncode, hardware bedradingsschema's plaatsen, zodat iedereen dit werk binnen een dag of twee kan repliceren.Ik denk dat dit de beste manier is om terug te geven voor wat jullie mij allemaal hebben gegeven.
bobflux
2017-06-12 21:47:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aanvulling op het antwoord van Jack B's:

BVP11 lijkt veel sneller dan de fototransistor in de link die ik heb geleverd, hoewel ik niet weet of ze het hebben gemeten met een eenvoudige weerstandsbelasting of een cascode.

Dus de fototransistor moet worden geselecteerd voor snelheid.

Goed idee om een ​​filter te gebruiken dat overeenkomt met de lasergolflengte en om omgevingslicht te verwijderen. Je kunt de transistor ook in een voldoende lange ondoorzichtige buis plaatsen met een zwart binnenoppervlak om omgevingslicht tegen te houden.

Nu heb je 2 sensoren, dus als het object passeert, zullen beide een puls genereren. Deze puls heeft 2 flanken (aan / uit).

Als het object korter is dan de afstand tussen sensoren, krijg je:

    1. sensor 1 donker
    1. sensor 1 brandt
    1. sensor 2 donker
    1. sensor 2 brandt

Dit zou vrij duidelijk moeten zijn. Als het object langer is dan de afstand tussen sensoren, zal de volgorde van gebeurtenissen veranderen, maar het doet er weinig toe.

Ik wilde uw aandacht vestigen op het feit dat de opkomst- en ondergangstijden niet identiek zullen zijn, dus als u de tijd tussen twee randen meet, zorg er dan voor dat ze in dezelfde richting liggen. U kunt bijvoorbeeld de tijd tussen beide stijgende flanken of beide dalende flanken meten, en als de fototransistors dezelfde snelheid hebben (u moet dit controleren), zal dit geen fout veroorzaken.

Nu je de snelheid van de magneet wilt, meet je in plaats daarvan de lengte van de puls (stijgende flank - dalende flank). Als beide fototransistoren identiek zijn, werkt dit, maar als hun stijg- / daaltijden niet overeenkomen, kunnen de pulslengtes verschillen, ook al blijft de snelheid van de magneet hetzelfde.

Ik wilde zeker weten dat je op de hoogte was van het ongemak.

Als uw fototransistoren niet op elkaar zijn afgestemd, of als ze verschillende temperaturen hebben, of als de hoeveelheid licht die ze bereikt, verschilt, zal de uitgangsstroom anders zijn. Als u twee domme comparators met dezelfde drempel gebruikt, wordt deze drempel op verschillende punten in de twee golfvormen overschreden, en dit zal een fout introduceren in de meting van de vliegtijd tussen sensoren. De output van laserlicht kan ook variëren met de temperatuur.

Een eenvoudige manier om dit probleem op te lossen, is door het DC-niveau uit de weg te ijken door een circuit als dit te gebruiken:

Voer de uitgangsstroom van de fototransistor in een transimpedantieversterker (dwz een eenvoudige opamp). Dit geeft je een spanning en stelt de fototransistor in staat om uit te voeren naar een virtuele aarde, waardoor de uitgangscapaciteit wordt verminderd en sneller wordt. Nu, AC-koppel (dwz hoogdoorlaat) deze spanning om het DC-lichtniveau te verwijderen dat overeenkomt met constante verlichting door de laser. Gebruik een hysterese-comparator om de flanken van uw pols te detecteren.

Het antwoord van analogsystemsrf is ook uitstekend! (u kunt zelfs de fototransistor cascoderen).

U kunt in plaats daarvan twee paar sensoren gebruiken, waarbij elk paar de snelheid meet. In dit geval meet je de tijd tussen twee stijgende flanken, dus stijgtijd asymmetrie zou minder een probleem zijn. Als u ze een beetje meer uit elkaar plaatst, wordt ook de nauwkeurigheid verbeterd.

Een andere optie zou zijn om gemoduleerd licht in het MHz-bereik of hoger te gebruiken, maar dit is complexer. Als u zoiets als een IrDA- of glasvezelontvanger hergebruikt, kan de interne AGC de boel verknoeien.

Ik zou willen voorstellen om het systeem te kalibreren door iets te fotograferen dat dezelfde vorm heeft als je magneet, maar niet magnetisch is, zoals een stuk zwart plastic. Normaal gesproken moet het bij het binnenkomen en verlaten dezelfde snelheid hebben, dus u kunt er zeker van zijn dat u het juiste meet.

Heel erg bedankt voor je vriendelijke inspanningen Peufeu!Ik ben momenteel alle suggesties aan het doornemen die door u zijn verstrekt.Je hebt zoveel tijd besteed aan het doorzoeken van mijn taak en het geven van deze waardevolle suggesties.Iedereen hier is zo behulpzaam.Dit soort hulp is zeer zeldzaam waar ik woon.Ik hoop oprecht dat je hetzelfde vindt als je het nodig hebt.
Graag gedaan!Ik wens je veel succes, en misschien post ik de voltooide schema's om anderen te helpen als je dat mag;)


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...