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¿Por qué el voltaje del fotodiodo "rebota"?

He configurado un fotodiodo BPW-21 como se muestra a continuación:

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El fotodiodo se activa mediante un rayo láser oscilante. Esperaba obtener una transición limpia de +5V a 0V en el punto A cuando el rayo láser cae sobre el fotodiodo y una transición de 0V a +5V cuando el láser se aleja del fotodiodo. Sin embargo, lo que realmente obtengo en el osciloscopio son múltiples transiciones de 0V a +5V que duran unos cientos de microsegundos antes de establecerse en los voltajes esperados. Algunos ejemplos de trazos están abajo:

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Mi pregunta: ¿Por qué la tensión en el punto A "rebota"? ¿Qué ocurre en el fotodiodo para que la tensión rebote entre + y +5V antes de establecerse en el valor esperado? Alguna idea

Abhishek

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Prueba a bloquear el rayo láser con un objeto opaco y comprueba la trama. Desplazamiento del láser fuera del fotodiodo parece que puede implicar todo tipo de vibraciones.

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krgrant Puntos 11

El efecto del láser semiconductor se describe mediante dos ecuaciones diferenciales parciales acopladas de densidad de portadores y densidad de fotones, el ecuaciones de la tasa .

La solución de estas ecuaciones da lugar a una relación corriente-intensidad no lineal que provoca una oscilación de relajación cuando el diodo se enciende.

Ver aquí o la siguiente imagen: laser diode relaxation oscillation
(fuente de la imagen: p. 45 de este documento)

Y lo que se ve es exactamente esta oscilación cerca del borde de subida de la señal.

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Buena adición. Aunque no pude saber si "rayo láser oscilante" se refería a algo físico o eléctrico.

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Quise decir físico... en realidad el rayo láser se refleja en un espejo montado en un péndulo de torsión

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@Abhishek: ¿es posible que la electricidad no sea física? ¿La electricidad no es también física? BTW Por "rayo láser oscilante" entiendo que su intensidad se modula eléctricamente (y no importa si se refleja en un espejo o no). Si se opera de forma continua la oscilación no puede ser una explicación de lo que se ve en el visor.

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Callum Rogers Puntos 6769

Podría ser un movimiento. Probablemente en la fuente del láser, pero también podría ser en el extremo del fotodiodo, incluso un ventilador en algún lugar puede causar sensibilidad.

Sin embargo, si no hay apertura, o la apertura es incorrecta, también es posible que se produzcan trayectorias de láser extraviadas hacia el sensor, ya que el láser atraviesa la cubierta metálica del sensor o se refleja en el interior de la disposición.

Si tienes cualquier otro tipo de ventana óptica, los láseres también pueden rebotar dentro de ellas.

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El exceso de sensibilidad del circuito detector también le causará problemas. Para obtener los mejores resultados, el circuito del detector debe oscilar entre el 80 y el 90% cuando esté completamente expuesto, no empantanado . Esto le dará suficiente tolerancia para que funcione en una variedad de dispositivos y condiciones de energía, mientras que todavía le da suficiente rango de señal para utilizar la histéresis adecuada.

COMENTARIOS GENERALES:

A menudo, la gente cree que necesita utilizar láseres de precisión para la detección de la posición porque piensa que los láseres son maravillosos. La verdad es que, a menos que quieras posicionar algo a distancia, con una precisión de <1mm, usar un láser puede causarte más problemas que usar una fuente de luz menos columnar.

Con los láseres es importante alinear ambos extremos. Con una fuente de luz sencilla y un receptor con la aptitud adecuada, sólo hay que colocar el receptor con precisión.

Los láseres tienden a rebotar. Hay ocasiones en las que el láser puede rebotar alrededor del objeto que se quiere medir y acabar en el sensor. Y lo que es peor, pueden rebotar dentro del sensor.

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Si el láser y el receptor están a metros de distancia puede haber problemas térmicos. El movimiento relativo entre ellos debido a la expansión térmica de lo que están unidos puede hacer que el láser no alcance el objetivo por completo. De hecho, mantener ambos extremos acoplados mecánicamente es un problema en general.

En muchas ocasiones me ha parecido prudente desenfocar el láser para que llegue como un punto del tamaño de un cuarto al extremo del receptor. La apertura del detector era lo suficientemente precisa para la tarea en cuestión, pero los problemas de alineación y vibración desaparecían.

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Estimado Trevor... a decir verdad, esto es también lo que sospecho... en el último párrafo has mencionado "la apertura del detector era lo suficientemente precisa", ¿quieres decir que pusiste una apertura independiente (como la de aquí e-holmarc.com/producto/ ) o quiere decir que el diámetro de la ventana del paquete de fotodiodos era suficiente para el trabajo en cuestión?

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@Abhishek, una apertura puede ser una hendidura o un pequeño orificio, más pequeño que el sensor, fijado a cierta distancia delante del propio sensor, de forma que la luz que llega al sensor sólo incida en el diodo cuando el orificio de la apertura se alinee con la fuente de luz. No es necesario que se trate de un dispositivo tan sofisticado. Un simple orificio de 1 mm o 1/2 mm en una placa fina es suficiente. Cuanto más lejos esté el sensor, más preciso será, pero la sensibilidad se verá afectada por la distancia.

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En las decenas de microsegundos que transcurren entre esos pulsos, la luz recorrería kilómetros. El mecanismo que propones explicaría el rebote en una escala de tiempo diferente, mucho más rápida. (a no ser que haya calculado algo muy mal - o que el OP tenga unas ventanas muy gruesas :-) )

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NuSkooler Puntos 2679

Hay movimiento mecánico. Que probablemente tendrá vibraciones.

La salida del fotodiodo ---- lo que ha mostrado ---- es de carril a carril porque el Láser es muy intenso. Coloca un filtro entre el Láser y la DP, y obtén una mejor visión de la energía que llega.

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El láser móvil está montado en una suspensión independiente (es decir, suspendido por una cuerda) y oscila con un periodo de tiempo de unos 10 segundos, por lo que las vibraciones mecánicas no pueden ser el problema. El fotodiodo en sí mismo no se mueve e incluso, si es de carril a carril, ¿por qué está "rebotando"? no hay contactos mecánicos que vibren

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¿Vibración vertical? ¿Movimiento browniano? O sospecho que hay un timbre en el circuito analógico de la interfaz de la TIA. De nuevo............. inserta un atenuador óptico de 1 ó 2 paradas, y busca los cambios.

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¿TIA? ¿Qué es eso? El punto A está conectado a una de las entradas del LM339 ... y ¿qué es un atenuador óptico de 1 o 2 paradas?...um disculpa mi ignorancia :-)

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shash Puntos 668

No sé qué es un "láser oscilante". Sin embargo, si el láser se mueve, tienes que hacer la prueba con un láser estacionario que se enciende y apaga electrónicamente. Si no ves este tipo de salida, tu efecto es mecánico y real.

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Martin R-L Puntos 2300

Sospecho que el rayo láser podría ser más pequeño que el área de la DP. Si este es el caso, entonces a medida que el rayo se mueve a través del área, algunas partes del mismo pueden conducir y luego no conducir causando el aparente "rebote" hasta que una parte suficiente de la DP se activa para encender el diodo. Al salir, el efecto se repite hasta que el rayo se apaga en todas las zonas de la DP. Esto se puede comprobar manteniendo el rayo fijo y utilizando algo que interrumpa su trayectoria, en lugar de moverlo a través de la DP.

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