Stap 3: Signaal Conditioning
Algemene
Bij het ontwerpen van het circuit voor de detector ik ging door de vele herhalingen en geprobeerd veel soorten detectoren. Van fotodiodes in zowel de fotovoltaïsche en de steilheid modus. Reflecterende en transmissive sensing methoden. Inclusief rode 650nm, groene 535nm en IR 940nm met veel verschillende bronnen van verlichting.
Ik eindelijk geregeld over het gebruik van een fototransistor met een 940nm IR bron wordt redelijk goed spectraal aangepast zoals dit de elektronica het eenvoudigst maakte door 'ver'.
Zoals ik al gezegd hierboven, de keuze van de fototransistor zowel IR bron was specifiek (vasthouden aan wat er in het circuit diagram) zoals dit de beste was 'de plank' wedstrijd ik kon krijgen.
Beschrijving van het Circuit
De bron IR led (LED 1) brandt via een constante huidige regeling (D1... D3, R5, R6, R18... R21 en T1). De componenten werden gekozen om ongeveer 100mA via de led. Voor de TSAL6400 is dit het maximum dat je dit leidde op kunt rijden. Het krijgt warm na verloop van tijd als verlaten voort voor langere tijd, als de fabrikanten data sheet aangeeft dat dit is aanvaardbaar.
Condensatoren C4 en C5 zijn aanwezig om levering spoor ontkoppeling.
Als de Arduino ADC unipolaire is, maximaal signaal schommel ik heb een valse grond (FG) via de IC1A verbonden als een eenheid winst buffer versterker gevoed door een bron van constante spanning gemaakt gevormd met ballast weerstand R8 en een 3.3V zener-diode D5 (3,3 v is de meest optimale waarde te geven van de lage kosten en lage drift). Dus zoals niet te laden R8 een 50K pot wordt gebruikt om te onttrekken uit de verwijzing feed naar IC1. C1 is er om te voorkomen dat alle transiënten verschijnen op de R4, 50K gegeven is nogal een hoge waarde.
Deze valse grond voedt het signaal keten aangesloten op de IR-sensor T2 conditionering.
Maximale output van T2 hij over de GND is gekoppeld en + 5V rails. De emitter weerstand R1 empirisch werd gekozen (hoewel is binnen de fabrikanten typische speciale kenmerken voor verzamelaar lichte huidige) om het beste antwoord geven. De emitter van T2 is dat AC-gekoppeld aan IC1B en inverterende versterker via C2 een keramische condensator van 1uF. De opamp TL07X werd gekozen omdat het heeft een hoge impedantie FET input stadium en de uitvoer van T2 minimaal zal laden. IC1B biedt hoge gain versterking van het signaal van fotodiode. C3 wordt gebruikt voor de bepaling van sommige demping van transiënten. Het voorbeeld van de uitvoer uit deze versterker wordt gegeven boven (Let op het lichtnet 'brom' op het signaal).
R10 en C6 vormen een eenvoudige enkelpolige Low Pass Filter met een pauze-frequentie van ongeveer 3,38 Hz of 200BPM. Dit biedt anti-aliasing voor de ADC en stekkeradapter afwijzing leveren. Het voorbeeld van de uitvoer hiervoor wordt ook gegeven boven (Let op de verbeterde signaal).
IC2A is een niet-inverterende eenheid winst buffer die is gebruikt om te voorkomen dat laden door de volgende fase.
IC2B is een inverterende versterker met een winst van ongeveer 10. Het schalen van het signaal, zodat het zal meestal door 20% van het aanbod-spoor te maken voor offset drift. Het staat ook voor gemakkelijker verwerking en weergave in de Arduino eens gelezen door de ADC. Een minder berekening te maken.
Kalibratie
Als u wilt kalibreren zorgen het circuit + 5V levering wordt toegepast, T1 is uitgeschakeld '' en de sensor is beschermd tegen licht. Pas R4 totdat output van IC2B is zo dicht mogelijk bij 2.5V mogelijk.
Praktische toelichting op de bouw
Als u beslist dit project te maken, dan hier zijn enkele dingen om op te letten voor;
- Met coax verbinding maken met de fototransistor zoals in het bovenstaande diagram. Vermindert signaalverlies en lawaai.
- Zorg ervoor er dat geen soldeer flux ontbreekt niet tussen de Emitter en Collector van de fotodiode zoals dit het signaal kan verzachten.
- Levering via een batterij met hoge capaciteit of goede lineaire PSU bieden (gratis lawaai, sturen duidelijk van geschakelde leveringen).
- Aparte de Arduino van de eerste fase van het analoge signaal conditioning, voor zover praktisch mogelijk is. Hoge snelheid geluid van de klok van de processor kan veroorzaken lawaai in het signaal pad.
- Lengte van de draad zo kort mogelijk te houden.
- Lijkwade van zowel uw verlichting bron- en de sensor zoveel als praktisch mogelijk is.
- Zorg ervoor dat de klem van de sensor is "aanvaardbaar" en niet strak op de vinger. Te strak zal blokkeren bloeddoorstroming en verzachten van de lezingen.
