medición del tiempo entre la rotura de la viga de láser extremadamente rápido utilizando LDRs

Question

Estoy llevando a cabo un experimento científico para aproximadamente medir la entrada de la velocidad y de la salida de la velocidad de un imán a través de una bobina electromagnética.

Al lado de la bobina son dos de los láseres y los dos LDRs como se representa en la siguiente figura.

Yo esperaba este circuito para generar un flanco de subida y una bajada, pero me di cuenta de que sólo después de las pruebas en el osciloscopio que yo no era capaz de recibir una forma de onda cuadrada a la entrada a mi MSP430 MCU de interrupciones. Mi plan era para calcular el tiempo entre estas dos interrupciones.

Sin embargo, las formas de onda que observé fueron de la siguiente manera.

Entonces pensé que yo podría usar un LM358 en frente de mi divisor de voltaje. Esto se describe en aquí. Pero buscando en mi práctica de formas de onda observaba desde el osciloscopio, estoy dudoso ¿cómo puedo ajustar el comparador. Existe una mejor manera de lograr mi tarea utilizando mejor de la electrónica? No estoy limitado por los costos de los componentes, sin embargo, no estoy dispuesto a comprar un aparato para este propósito. Mi intención es desarrollar uno.

Gracias por sus opiniones y ayuda.

Answer 1

LDRs son lentos. Considere usar un fotodiodo o un fototransistor en su lugar.

LDRs tienen una respuesta lenta de las épocas, los cambios de resistencia poco a poco, y eso es probablemente lo que esté causando la lentitud de la respuesta de su sistema. Fotodiodos y fototransistores son ambos componentes sensibles a la luz con tiempos de respuesta más rápidos. Son un poco más complicados que la LDRs, pero no demasiado malo. Echa un vistazo a algunas fichas para ambos, habrá recomendaron circuitos.

Answer 2

Considerar algo como esto, para tolerar la luz del sol

^{simular este circuito – esquema creado usando CircuitLab}

Answer 3

Complemento a Jack B respuesta:

BVP11 parece mucho más rápido que el fototransistor en el enlace que he proporcionado, aunque no sé si se mide usando un simple resistor de carga o un cascode.

Así, el fototransistor debe ser seleccionado para la velocidad.

Buena idea el uso de un filtro para que coincida con láser de longitud de onda y deshacerse de la luz ambiente. Usted también puede poner el transistor dentro de un tiempo lo suficientemente opaco tubo ennegrecido de la superficie interna para bloquear la luz del ambiente.

Ahora, tienes 2 sensores, por lo que cuando el objeto pasa, tanto generará un pulso. Este pulso tiene 2 bordes (on/off).

Si el objeto es menor que la distancia entre los sensores, se obtendrá:

• 1. sensor 1 dark
• 2. sensor 1 lit
• 3. sensor de 2 dark
• 4. sensor de 2 l.

Esto debería ser bastante obvio. Si el objeto es más largo que la distancia entre los sensores, el orden de los acontecimientos que van a cambiar, pero poco importa.

Quisiera llamar su atención sobre el hecho de que el ascenso y la caída veces no será idéntico, por lo tanto, si usted mide el tiempo entre dos bordes, asegúrese de que estén en la misma dirección. Por ejemplo, usted puede medir el tiempo transcurrido entre ambos flancos de subida o caída de los bordes, y si los fototransistores tienen la misma velocidad (usted debe comprobar), entonces esto no introducir errores.

Ahora, ya que desea que el imán de la velocidad, que va a ser la medición de la longitud del pulso en lugar de (flanco de subida - bajada). Si los dos fototransistores son idénticos, esto va a funcionar, pero si sus tiempos de subida/caída no coinciden, longitudes de pulso pueden ser diferentes a pesar de que la velocidad del imán permanece el mismo.

Yo quería asegurarme de que eran conscientes de las molestias.

También, si su fototransistores no coinciden, o están a diferentes temperaturas, o si la cantidad de luz que llega a ellos difiere, entonces la corriente de salida será diferente. Si utiliza dos tontos comparadores con el mismo umbral, esto de cruzar el umbral en diferentes puntos de las dos formas de onda, y esto va a introducir un error en la medición de tiempo de vuelo entre los sensores. Luz de láser de salida también puede variar con la temperatura.

Una manera simple de resolver este problema sería para calibrar el nivel DC de la forma, mediante el uso de un circuito como este:

Alimentar el fototransistor de la corriente de salida en un transimpedance amplificador (es decir, un simple amplificador operacional). Esto le da una tensión y permite el fototransistor a la salida en un virtual sobre el suelo, que va a mitigar su salida de la capacitancia y hacerlo más rápido. Ahora, CA-par (es decir, paso alto) este voltaje para eliminar la DC nivel de luz que corresponde a la iluminación constante por el láser. Utilizar un comparador de histéresis para detectar el pulso de los bordes.

analogsystemsrf la respuesta también es excelente! (usted puede incluso cascode el fototransistor).

Se pueden utilizar dos pares de sensores en su lugar, cada par de medir la velocidad. En este caso se había medir el tiempo entre dos flancos de subida, por lo que el tiempo de subida de la asimetría sería un problema menos. Espaciamiento de ellos un poco más también mejorar la precisión.

Otra opción sería el uso de la luz modulada en el MHz rango o por encima, pero esto es más complejo. Si usted reutilizar algo así como un IrDA o la fibra óptica del receptor, su interior AGC podría complicar las cosas.

Yo sugeriría que la calibración del sistema por disparar a algo que tiene la misma forma que el imán, pero no es magnético, como un pedazo de plástico negro. Normalmente debería tener la misma velocidad en la entrada y la salida, así que usted puede estar seguro de que usted está midiendo lo correcto.