Làm thế nào để làm cho máy dò hồng ngoại gần với ánh sáng ban ngày?

Tôi đang cố gắng để làm cho một thiết bị đo gần hồng ngoại.

Tôi muốn nó ở trong phạm vi 10cm hoặc 4 "(có thể là 15 cm?). Tần số tôi sử dụng là 10 KHz. Đây là mạch tôi đã sử dụng, ngoại trừ việc tôi đã sử dụng 1 tụ điện và điện trở phù hợp với chúng cho băng tần - vượt qua 10 KHz. Tôi đã sử dụng LM58A cho OP-AMP và tôi không biết ID phần của diode IR của mình.

Để tăng độ nhạy và loại bỏ phần bù, tôi đã thêm một bộ khuếch đại chênh lệch với mức tăng 10 bằng cách sử dụng OP-AMP khác bên trong LM58A. Tôi đã sử dụng một chiết áp để đặt điện áp được trừ ra khỏi mạch bên dưới.

Nó hoạt động! Với độ tuyến tính hợp lý. Tuy nhiên, các mức điện áp thay đổi theo cường độ ánh sáng ban ngày.

Có cách nào để làm cho thiết bị này miễn nhiễm với ánh sáng ban ngày bằng LDR không? Tuy nhiên, tôi đã cố gắng kết nối LDR song song với chiết áp chiết, tuy nhiên, rõ ràng, điều đó không mang lại kết quả hợp lý, tốt. Tôi không có bất kỳ bộ lọc IR nào và thực sự tốn kém khi lấy chúng từ Farnell hoặc như vậy ở Thổ Nhĩ Kỳ.

Từ đây .

Biên tập:

Đây là sơ đồ của tôi:

Tôi không nghĩ rằng việc sử dụng tín hiệu của LDR có thể làm được gì nhiều vì mạch đã có một loại triệt tiêu ánh sáng xung quanh: đó là bộ lọc thông cao ở tụ C8.

Tôi đồng ý với MikeJ-UK rằng tín hiệu có thể bị bão hòa bởi ánh sáng xung quanh.

Nếu bạn chỉ muốn làm cho cảm biến tiệm cận hoạt động với ánh sáng xung quanh nhiều hơn, tôi khuyên bạn nên đặt bộ lọc hồng ngoại trước máy dò.

Nếu điều này quá dễ dàng (hoặc bạn cũng có nhiều ánh sáng hồng ngoại xung quanh, ví dụ vì mặt trời chiếu vào máy dò):
Bạn phải giải quyết vấn đề tín hiệu bị nhiễu hoàn toàn bởi ánh sáng xung quanh.

Giả sử rằng dòng quang gây ra bởi tín hiệu là một số ampe nhỏ hoặc ít hơn và ánh sáng xung quanh cung cấp cho bạn một số 0,1mA chỉ có một điện áp tín hiệu rất nhỏ ở bộ chia điện áp đầu vào (D1 / R10). Dòng điện càng lớn (gây ra bởi ánh sáng xung quanh) đang chảy trong bộ chia điện áp, số đơn của bạn sẽ càng nhỏ.

Việc tăng khuếch đại không giúp ích gì, vì nhiễu cũng sẽ được khuếch đại và tôi nghĩ bạn đến các khu vực có tỷ lệ tín hiệu / nhiễu là điều bạn phải quan tâm.

Vì vậy, thay vì có một bộ chia điện áp tại máy dò, một cách tiếp cận tốt hơn sẽ là sử dụng bộ khuếch đại transimpedance:

Điện áp đầu ra của nó là tuyến tính với dòng ảnh. Vì vậy, điều này sẽ cung cấp cho bạn ít nhất mức tín hiệu không đổi, bất kể bạn có bao nhiêu ánh sáng xung quanh (xem thêm bài viết này về vấn đề này của Bob Pease).

Tất nhiên điều này chỉ đúng trong giới hạn: nếu bộ khuếch đại của bạn bị kẹt, bạn không thể làm được gì nhiều.

Vì vậy, khuếch đại trước khi lọc băng thông không được quá lớn. Nhưng nếu bạn làm cho bộ lọc băng thông của bạn đủ hẹp, bạn có thể thực hiện khuếch đại rất lớn sau đó (như trong các máy thu radio).

Bạn muốn trích xuất biên độ của tần số đã biết từ tín hiệu diode. Điều đó có thể như bạn đã thử được thực hiện với bộ lọc thông dải rất hẹp, tuy nhiên vẫn có giới hạn. Một lựa chọn khác là sử dụng bộ khuếch đại khóa . Chúng có thể là nhiều đơn đặt hàng có cường độ tốt hơn các bộ lọc thông dải tương tự.

Bộ khuếch đại khóa về cơ bản nhân tín hiệu đầu vào của bạn với tín hiệu tham chiếu có tần số mong muốn. Đầu ra sau đó được lọc thông thấp. Trong quy trình này, tất cả các thành phần tần số không khớp với tham chiếu sẽ không tạo ra bất kỳ đầu ra DC quan trọng nào vì các giá trị của các giai đoạn khác nhau sẽ bù trừ cho nhau một cách triệt để.

Tôi đã cố gắng tìm một số minh họa tốt và tìm thấy một ghi chú ứng dụng LabView và một mô tả chức năng ngắn gọn .

Cách tiếp cận phần mềm: Vi điều khiển

Sẵn sàng sử dụng chip: AD630 (phải có chip rẻ hơn)

Chà, mặc dù những ý tưởng ở đây có vẻ khá thanh lịch .. tốt, nếu bạn không thể làm cho nó đơn giản thì có thể không đúng. Oli Glaser có lẽ là ý tưởng tốt nhất ở đây, thậm chí tôi đã từng thử nó trước đây. bạn phải tắt đèn LED hồng ngoại để lấy mẫu ánh sáng xung quanh, sau đó bật lại để lấy mẫu đọc, bằng cách trừ đi các biện pháp đó bạn sẽ có được số đo chính xác. Sẽ có một vài bất tiện do mức độ bão hòa của bóng bán dẫn ảnh, nhưng là điều tốt nhất bạn có thể thoát khỏi nó. Bộ lọc nắp IR không thực sự được khuyến nghị nếu bạn có đèn LED công suất thấp.

Tôi nghi ngờ đầu vào đang bão hòa. Ở mức ánh sáng xung quanh cao với diode đi qua gần 100uA sẽ không còn sai lệch. Hãy thử giảm điện trở 50k.

Nhìn vào phổ ánh sáng mặt trời trên Wikipedia, có sự sụt giảm ở mức 940nm do sự hấp thụ IR của hơi nước trong khí quyển.

Sử dụng nguồn hồng ngoại và cảm biến hoạt động ở mức 940nm sẽ giúp giảm đáng kể khả năng đón ánh sáng xung quanh.

RPR220 là một, có phiên bản 800nm ​​và 940nm.

Nếu bạn đang đưa tín hiệu vào vi điều khiển, thì bạn có thể sử dụng thói quen hiệu chuẩn để điều chỉnh ánh sáng xung quanh.

Ví dụ: nếu bạn đọc mức khi không có gì được truyền đi, bạn có thể trừ giá trị này khỏi cách đọc "BẬT" để có được sự khác biệt gây ra bởi bộ phát IR của bạn.
Một cái gì đó như thế này sẽ giúp. Bạn có thể làm tương tự với LDR trong phản hồi opamp để điều chỉnh mức tăng, nhưng sẽ khó hơn để làm đúng.

Một điều nữa có thể là có bộ lọc thông dải sắc nét hơn (ví dụ: tách rời 2 hoặc 3 giai đoạn) để chỉ có tần số điều chế được "nhìn thấy".

Tôi sẽ làm theo đề xuất của Oli Glaser về việc sử dụng vi điều khiển, nhưng tôi cũng đề xuất một vài thay đổi về mạch:

1. Tôi sẽ đề nghị thêm một đầu vào ADC thứ hai vào vi điều khiển để cảm nhận mức DC từ photodiode. Tôi đoán là độ nhạy của photodiode là phi tuyến tính. Nếu đầu vào AC của bạn có mức tăng 100 lần của đầu vào DC, thì hãy tính giá trị kết hợp của các đầu vào (100x giá trị DC giá trị AC) và thực hiện một số biến đổi (hoặc nội suy bằng bảng tra cứu) để lấy giá trị tuyến tính.
2. Có thể có một số lợi ích khi thêm bộ lọc băng thông tương tự nhưng loại bỏ bộ giải mã. Có bộ xử lý lấy mẫu đầu vào ở 40KHz. Sử dụng bốn bộ lọc trung bình cán (mẫu được tuyến tính hóa đầu tiên để lọc 0, bên cạnh bộ lọc 1, sau đó 2, 3, 0, 1, 2, 3, v.v.) và tính mức tín hiệu AC là (f2-f0) * (f2 -f0) + (f3-f1) * (f3-f1). Cách tiếp cận này sẽ cung cấp khả năng chống ồn tốt hơn nhiều so với máy dò đỉnh.

Tôi đã thấy một vài biến thể của mạch preamp IR để điều khiển độ lệch của diode để tránh bão hòa, ví dụ như thiết bị Elmos này và IR preamp SL480 rất cũ này tôi đã sử dụng một mạch dựa trên ví dụ đầu tiên cho cảm biến tiệm cận ngoài trời và nó làm việc rất tốt

Một giải pháp cơ học cũng có thể, một "snoot" là một ống bảo vệ người nhận khỏi hầu hết ánh sáng xung quanh.

Bạn đã thử có thêm một cảm biến như nhóm điều khiển, một nhóm tiếp xúc với ánh sáng ambien tương tự nhưng không phát hiện ra vật cản mà cảm biến thực của bạn làm? Sau đó, bạn trừ tín hiệu của cảm biến nhóm điều khiển sang cảm biến làm việc.

Nó đã làm việc cho tôi một vài lần trong các dự án học thuật, haha. Đó là khi tôi không biết cách lập trình bộ lọc phần mềm.