Ja ik heb al heel wat zwart gemeten. Er is daar idd heel veel verschil in. Ik heb verschillende testkaartjes gemaakt die mij een idee geeft van het gereflecteerd signaal. Die BPW41N heeft trouwens een zeer effectieve bandpass filter. Polarisatie filters heb ik nog niet getest. Ik heb er wel liggen, die test zou ik nog kunnen uitvoeren.
De veranderingen van het omgevingslicht kunnen wel degelijk heel snel verlopen door het object zelf. Denk maar eens als je zou op een barcode je laser richten. Die zou mits een kleine beweging van je camera direct de invloed van je streepjescode weergeven. De laserstraal is ongeveer 4x2.5mm in de geprojecteerde meetzone. De optische lens projecteerd deze laser dan op de photodiode en leverd daar een gefocuseerd iets die nog fijner is, ergens tussen 0.5 en 1mm door de lens verhoudingen. De meetlens staat dus scherp geprojecteerd op de ontvanger en die afstand is constant in de opstelling.
De onderzijde, naar het UV toe wordt nog beter waargenomen door de insecten. Trouwens er wordt heel veel UV licht gebruikt om ze juist te lokken zoals bij nachtvlinders. Ik gebruik daar licht voor rond de 350-400 nm. Als laser is dit bereik zeker niet interresant.
Het liefst zou ik de laserstraal beperkt houden tot pulsen tussen 2 en 4 usec met een Off tijd tussen 40 en 100 usec. Meet cyclusen boven de 100 usec beginnen langzaam te worden. Veel tijd voor een auto gain blijft er niet over. ik zou liever van iedere cyclus de omgeving en IR meten die zo dicht mogelijk bij elkaar horen. Dan moet de kans op afwijkingen het laagst zijn.
SparkyGSX
Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Met een aan-tijd van 4us zit je op een frequentie van 125kHz, als we voor het gemak even aannemen dat je 50% pulsbreedte zou gebruiken, om even een gevoel te krijgen bij de orde van grootte. Ik snap dat je geen 50% pulsbreedte gebruikt, en de werkelijke frequentie 20kHz is, maar daar gaat het niet om.
Volgens mij wil je niet perse 4us aan en 46us uit, maar wil je een pulsbreedte van 12.5% of minder, zodat de gemiddelde intensiteit lager wordt, en de insecten de laser niet of minder goed zien.
Ik vraag me af of je die maximale intensiteit (12.5% bij het huidige vermogen) wel onder alle omstandigheden moet vasthouden; ik kan me zo voorstellen dat de insecten bij sterk zonlicht die laser ook minder goed zien, en dat je in dat geval ook een sterkere laser zou kunnen gebruiken, of een grotere pulsbreedte, zonder daar last van te hebben.
Polarisatiefilters lijken me op zich wel een goed idee, aangezien je daarmee het zonlicht relatief veel sterker verzwakt dan de laser, als het goed is, en aangezien die ook gebruikt worden voor normale fotografie, zou ik verwachten dat ze niet bijzonder kostbaar of slecht verkrijgbaar zijn, en geen grote optische problemen zouden introduceren.
Wederom, ik heb weinig verstand van optica, maar ik denk dat je met zo'n polarisatiefilter maximaal een factor 2 kunt winnen in de signaal/ruis verhouding, toch? Kun je zo'n filter op een of andere manier meer of minder stijl maken (bij de productie ervan, bedoel ik), of is de mate van demping altijd min of meer evenredig met de cosinus van de hoek tussen het inkomende licht en de richting van het filter?
Als de pulsfrequentie nog flink omhoog zou kunnen, zijn er misschien nog wel andere trucjes uit de digitale signaal bewerking toepasbaar, maar ook dat is niet bepaald mij expertise. Ik krijg de indruk dat Robin91 en Druiloor daar meer verstand van hebben, of misschien zijn er nog wel andere mensen aanwezig die daar een duit over in het zakje willen doen. Ik denk dan aan iets in de trant van een (auto-)correlatie, eventueel in combinatie met een frequentie sweep van de laser, waarbij je dus steeds bewust een bepaalde frequentie opwekt, en dan min of meer met een bijzonder scherp softwarematig filter die specifieke frequentie weer uit het meetsignaal haalt.
Zou het mogelijk zijn om wat metingen te doen met hoge samplerates, zodat we die kunnen analyseren? Ik denk dat een goed beeld van het frequentiespectrum daarvan heel nuttig kan zijn.
Ik zou eigenlijk verwachten dat de verstoring redelijk breedbandig en niet bijzonder herhalend is, als het gaat om reflecties door druppels en andere oppervlakken.
Heb je enig idee tot welke frequentie je met de bestaande laser zou kunnen gaan? De fotodiode lijkt op dit moment blijkbaar een beperkte factor, maar aangezien er met met veel hogere frequenties gecommuniceerd kan worden via glasvezel kabels e.d., bestaan er duidelijk wel veel snellere exemplaren. Ik kan me wel voorstellen dat de gevoeligheid daarvan misschien weer veel lager ligt of zo, zodat het product van de gevoeligheid en bandbreedte min of meer gelijk blijft. Wederom is bovenstaande voornamelijk bedoeld om mensen die meer verstand van en ervaring met deze materie hebben uit te dagen hierop te reageren, ik heb er geen verstand van en blaat hier ook maar wat in de rondte.
Op 26 oktober 2013 13:42:14 schreef SparkyGSX:Volgens mij wil je niet perse 4us aan en 46us uit, maar wil je een pulsbreedte van 12.5% of minder, zodat de gemiddelde intensiteit lager wordt, en de insecten de laser niet of minder goed zien.
Ja dat klopt! Een nog lagere pulsbreedte zou ik nog beter vinden.
Ik vraag me af of je die maximale intensiteit (12.5% bij het huidige vermogen) wel onder alle omstandigheden moet vasthouden; ik kan me zo voorstellen dat de insecten bij sterk zonlicht die laser ook minder goed zien, en dat je in dat geval ook een sterkere laser zou kunnen gebruiken, of een grotere pulsbreedte, zonder daar last van te hebben.
Dat zou kunnen overdag maar het systeem moet ook s'nachts werken en dan blijft nog enkel de IR laser over. Juist hierin vliegen hebben ze niet veel goesting. Ze draaien rondjes rond de laserstraal maar je krijgt niet zo snel een trigger. De kans verhoogt voor vb kleine muggen. Die vliegen meer in groep en dan is er wel altijd eentje die zicht laat vangen.
Polarisatie filters bij fotografie werken zeer goed op voorwaarde dat je die heel juist afsteld tov het ongewenste licht. Ook dit licht kan sterk veranderen van richting. Voor deze toepassing zou je enkel kunnen regelen dat het IR licht geen nadeel heeft maar hoeveel de onderdrukking uiteindelijk zal zijn voor zonlicht kan je niet bepalen. Vooral het is een mobiele fotografie, je beweegt in alle richtingen.
Als de pulsfrequentie nog flink omhoog zou kunnen, zijn er misschien nog wel andere trucjes.
Heb je enig idee tot welke frequentie je met de bestaande laser zou kunnen gaan? De fotodiode lijkt op dit moment blijkbaar een beperkte factor.
De laser mag ik schakelen tot 5MHz volgens de specs, dat zou 100ns On/Off zijn maar de beperking ligt idd in de huidige BPW41N. Die bezit te veel capaciteit. Met een extra -9V reverse spanning heb ik die C waarde duidelijk lager kunnen trekken en dit resulteert in een veel steilere kurve. Vandaar dat ik nu na 4us reeds meer dan 70% van het max signaal bekom. wil je meer signaal dan is dit ten koste van veel meer tijd door de RC constante. Wordt bekomen door die 270k en rond de 20pf of meer van de diode.
De keuze van de BPW41 ligt vooral bij de ingebouwde bandpass filter voor IR rond de 950 nm. Die filter is zo goed dat de onderdrukking van de rest van het omgevingslicht uitstekend is terwijl er in de bandpass toch een heel hoge stroom tot 40 uA ontstaat. Pindiodes zijn veel sneller maar geven beduidend minder stroom en hebben normaal geen bandpass filter.
Mijn huidige testen geven aan dat ik tot 2us On tijd kan gaan zonder te veel van het signaal gedeelte te moeten missen. Opvallend is ook dat na het uitschakelen van de IR diode er nog een tijd nodig is (eigenlijk dezelfde tijd) om te ontladen. Maar praktisch is die ontlaattijd zelfs nog wat langer. Het zou nu wel mogelijk zijn om vb enkel korte bursten te geven met 4-6 us en dan een langere wachttijd om op het einde de echte omgevingstijd te bepalen. Met burst mode zou je minder kans moeten hebben op ongewenste triggers door een plotse piek en kan je idd mogelijk mits een algorithme meer zekerheid berekenen voor de echte detectie.
Ik heb zopas even kans gekregen om met de nieuwe opstelling te meten met redelijk wat zon direct op het wit testblad. Nu zie ik dat de zon minder invloed heeft dan ik eerst afzonderlijk had gemeten met een BPW41N in mijn losse hand in volle zon. Nu deze in het lens systeem ingebouwd zit is er betere afscherming en bundeling met perfecte focus. Voorlopig meet ik slechts een ambient van 0.5V terwijl mijn laser signaal er nog 2V bovenop gaat. In de zomer zal die zon nog wel stukken hoger zijn maar ik vermoed dat het toch minder probleem gaat vormen dan eerst gedacht.
De BPW41N zit ingewerkt in een alu blokje met slechts een klein gaatje aan de voorkant die het IR licht moet doorlaten. Niet het volledige oppervlakte van de diode is zo beschikbaar. Zo wordt de meting nauwkeuriger (projectie verschuift sneller bij diepte verandering van de laser op het object).
Maar verder werken op burst pulsen in de meting zou best nog betere resultaten kunnen geven.
Hierbij de meetopstelling:
PA269182 by fotoopa, on Flickr
Ik gebruik een extra denano FPGA boardje om de laser te sturen tijdens het testen. De kleine picoscope en de LA helpen mij tijdens de metingen.
Ik ga zeker nog metingen kunnen doen maar dat zal slechts binnen enkele weken zijn. Tussendoor moeten we ook nog gaan fietsen!
Op de FPGA board zit al een programma die 64 Kb aan data kan verzamelen en dan doorsturen naar de PC voor analyse. Die resultaten zijn voor halfweg november voorzien.
SparkyGSX
Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Zo'n fotodiode laat zich, verwacht ik, redelijk modelleren als een stroombron met een condensator parallel, of niet? Ik zou verwachten dat de capaciteit van de diode min of meer buiten spel gezet kan worden door ervoor te zorgen dat de spanning erover niet veranderd; immers, met een constante spanning over een condensator loopt er geen stroom door. Misschien zou je iets dergelijks kunnen doen met een opamp, waarbij je de stroom meet die de opamp moet leveren of opnemen om de spanning gelijk te houden; die stroom zou gelijk moeten zijn aan de stroom die de fotodiode zelf levert, lijkt me.
Oei dit kan ik niet direct plaatsen, analoog is echt niet mijn beste kant. Maar eens een tekening begrijp ik het wel beter. Ik heb nog wat opties op mijn testprintje om het gedrag van de opamp wat aan te passen.
Ondertussen heb ik de timing van de laser wat aangepast. Nu gaat het 4-6-4-6-4-26 us total dus 50us met 3 On bursten elk 4us. Ik zie dat de ontlading tussen de pulsen met die 6us rust niet volledig gedaan is waardoor de volgende pulsjes lichtjes oplopen. Na de langere rustpause zit ik dan wel terug op het zwart niveau. Hierbij een printout:
IR_detector by fotoopa, on Flickr
Ik gebruik hier een wit oppervlakte waardoor de gereflecteerde signalen heel sterk zijn. In de field tracht ik de detectie al in te stellen op 6 eenheden boven de ambient bij een ADC van 8 bit met een range tot 5V. Dit zou dan zijn vanaf 117 mV boven ambient licht. Hier is de max ongeveer 1500 mV hoger!
Burst mode zou zeker de betrouwbaarheid van de meting verhogen. ik weet immers die juiste timing en praktisch moeten de 3 bultjes voldoen aan een minimum ingesteld level. Natuurlijk wordt de IR intensiteit weer hoger door de 3 burstjes. ik zou eventueel de rustperiode nog wel wat kunnen verlengen zodat de totaal tijd rond de 70us komt. Hier is de meetperiode eigenlijk maar 24us. in deze korte tijd kunnen de beestjes zich nauwelijks bewegen zonder opgemerkt te worden. Ik kan wel de tussenliggende zwart niveaus ook meten. Mijn ADC7885 is voldoende snel om de data door te sturen naar de FPGA.
Ondertussen ook eens gemeten op mat zwart papier object. Dit is een van de moeilijkste objecten. Hierbij heb ik nog een level van 215mV en zou detectie geven. Dit zonder zonlicht. De vorm van het detectie signaal is volledig gelijk, enkel het level is lager.
Update:
Ik heb ook even een polarisatie filter getest maar dit blijkt weinig resultaat te geven. Een globale kleine verzwakking is het resultaat van het lasersignaal terwijl verdraaien aan de lens voor de polarisatie geen merkbaar verschil geeft.
Een HOYA IR R72 doorlaatfilter geeft een heel kleine verzwakking, nauwelijks zichtbaar. Wat logisch is, de 980 nm valt volledig binnen zijn doorlaat.
Wat voor polarisatiefilter gebruikte je? Ik neem aan dat het filter van die fotodiode een simpel kleurfilter is, maar anders zou een circ. pol. filter roet in het eten kunnen gooien.
Overigens is volgens mijn datasheet de BPW41N ook een pindiode? Je kunt sowieso de reverse spanning verhogen en dan zit je nog maar aan 10pF
Misschien staar je je blind op de fotodiode. Je hebt ook InGaAs fotodiodes, met hele mooie rise/fall times. Gevoeligheid 900-1700nm. Doordat hij al boven de 900nm begint filter je al een hele hoop weg.
Verder kun je nog een band-pass filter plaatsen. Bijvoorbeeld zoiets: http://www.ebay.com/itm/New-stop-380-780nm-visible-RGB-pass-810-980nm-…
Of een van de meer gerenommeerde bedrijven (maar dan zit je al snel boven de 60 euro).
Of: Plaats een 2e diode tegen de huidige diode, omdat die buiten focus zit zal hij een goede indicatie geven van het achtergrondniveau denk ik. Kun je natuurlijk ook segmented fotodiodes nemen 
Op 26 oktober 2013 22:42:46 schreef pe5ocb:
Wat voor polarisatiefilter gebruikte je? Ik neem aan dat het filter van die fotodiode een simpel kleurfilter is, maar anders zou een circ. pol. filter roet in het eten kunnen gooien.
Ik heb een cokin W.A.Circulair Pola filter 62mm. Die gebruikte ik vroeger veel bij mijn gewone fotografie. Je kon hem correct verdraaien tot je het gewenste effect had. Door ramen fotograferen of fotokaders waar glas voor stond werkt dit uitstekend. Voor mijn huidige meetlens zou die niet praktisch zijn, die lens is slechts 30mm.
Overigens is volgens mijn datasheet de BPW41N ook een pindiode? Je kunt sowieso de reverse spanning verhogen en dan zit je nog maar aan 10pF
Dat heb ik idd al gedaan. Het online schema is nog niet aangepast maar ik gebruik nu al een extra -9V voor die reverse spanning. De capaciteit verlaagd idd behoorlijk met veel betere resultaten als gevolg. 10 pf zal het nog wel niet zijn eerder rond de 18 a 20 pf. Ik vraag me trouwens af of het de moeite zou zijn een nog hogere spanning te gebruiken. De capaciteit blijft wel verlagen maar veel minder. Om die negatieve spanning te maken moet ik een afzonderlijk spanningsdeeltje bijplaatsen. Dit zou kunnen met een gescheiden DC/DC blokje van 5/12v of 5/15v. Bij 5v negatief kan ik gebruik maken van de eenvoudige "switched-capacitor voltage convertors" en die kunnen direct ingebouwd worden bij de detector in de lens. die zijn echter beperkt tot -5v.
Misschien staar je je blind op de fotodiode. Je hebt ook InGaAs fotodiodes, met hele mooie rise/fall times. Gevoeligheid 900-1700nm. Doordat hij al boven de 900nm begint filter je al een hele hoop weg.
Ik heb al de hele lijst afgelopen bij "Mouser" Er zijn er idd die veel sneller zijn met minder Cap maar doorgaans is de stroom dan ook veel kleiner waardoor je meer moet gaan versterken om de range van 5v te bekomen. Dan verlies je daar weer. Er zullen wel andere betere zijn maar voorlopig zie ik nog niet veel betere. Ik zoek echter hier nog naar andere types. Die kan ik bij mijn volgende bestelling bijnemen. Normaal bestel ik 5 of 10 stuks per diode. Zo kan ik nog selecteren en moet ik mijn testprintjes niet direct gaan afbreken.
Verder kun je nog een band-pass filter plaatsen. Bijvoorbeeld zoiets: http://www.ebay.com/itm/New-stop-380-780nm-visible-RGB-pass-810-980nm-…
Of een van de meer gerenommeerde bedrijven (maar dan zit je al snel boven de 60 euro).
Via ebay bestel ik niet. ik weet, het is een idee fix maar dit blijft zo. Wel heb ik al speciale filters besteld bij "Edmund Optics" in England. Daar hebben ze vrijwel alles maar idd vrij duur. Het probleem is als je een heel smalle bandpass filter besteld dat die 100% moet kloppen met je laser. Zo had ik een filter bestel voor 850 nm -+ 10nm maar die bleek toen toch niet te kloppen met mijn gekochte laser die normaal 855 nm moest zijn. Dat kun je zelf niet zomaar meten maar je bent wel 70 euro kwijt. Die filter ligt nu in mijn kast bij "ongebruikte onderdelen".
Of: Plaats een 2e diode tegen de huidige diode, omdat die buiten focus zit zal hij een goede indicatie geven van het achtergrondniveau denk ik. Kun je natuurlijk ook segmented fotodiodes nemen
Dan kan ik evengoed iedere keer direct voor de IR puls het omgevingslicht meten. Die zou nog beter overeenkomen met het object omdat het dezelfde plaats is. Trouwens op mijn LCD display zullen beide waarden afgebeeld worden. De meest eenvoudige oplossing is dan gewoon het diafragma van de meetlens iets toedraaien tot er geen saturatie meer is. S'nachts mag die altijd volledig openblijven, ambient licht is er dan gewoon niet.
Mocht je betere pindiodes vinden dan hoor ik het graag. Ik bestel dergelijke componenten altijd bij "Mouser", de vrijdag namiddag besteld, de maandag voormiddag thuis geleverd. Ik maak altijd bestellingen rond de 100 euro, vanaf 65 euro is de levering gratis.
Ik zoek nog oplossingen voor een hogere negatieve spanning te maken (voor -5v heb ik al een chipje gevonden met enkele caps er rond) maar dit mag niet groot zijn en liefst geen storende switched mode die weer instraalt op de detector. Andere pindiodes eventueel ook maar ze moeten geschikt zijn voor mijn bestaande IR lasers die werken op 980nm want die kan ik schakelen tot 5MHz en niet alle lasers laten dit toe. De meeste IR diodes werken wel rond de 940 nm en hebben een daylight ingebouwde filter. Die passen nog net in de doorlaat.
Ondertussen heb ik het aangepaste schema online geplaatst:
detector-BPW41N-OPA380 by fotoopa, on Flickr
Ik denk ook nog om een IR lichtbundel te maken op 940 nm met meerdere IR leds zoals de Mouser nummer "782-VSMB2000X01" Ik zou 10 van deze diodes willen in een cirkel plaatsen en er een lichtbundel mee maken eventueel met nog een lensje ervoor om nog smaller te bundelen. Met dit soort IR licht denk ik grotere objecten op langere afstand te kunnen detecten. vb hiervan zouden aanvliegende vogels zijn die in de winter komen eten aan een ophangend voederbakje. Camera en meetsysteem moeten niet noodzakelijk een geheel zijn, het meetsysteem wel. Anderszijds kan ik zo een lichtbundel gebruiken voor ambient simulatie bij mijn huidige high-speed macro beestjes.
Update:
Nog even getest met een reverse spanning van -18v maar de verbetering tov -9v is minimaal. praktisch niet echt de moeite om tot die hogere reverse spanning te gaan. -9v voldoet ruim.
Op 25 oktober 2013 19:23:46 schreef pe5ocb:
En je detectiesignaal moduleren, zeg maar zoals die tv infraroodontvangers werken?
Ik heb hierover nog even nagedacht. Daar zit iets in. Nu ik zie dat ik kan werken met pulsen tot 2us ON/OFF moet dit gaan. Nog even kijken of ik ac kan koppelen zodat de tragere omgevings invloed toch niet doorkomt en geen saturatie geeft. Maar eerst even enkele dagen gaan fietsen, de wind zit mee, zeker morgen.
Edmund had ik juist van in de catalogus zitten bladeren Het mooiste zou een laser-line bandpass zijn, maar dan moet je inderdaad zeker zijn van je lasergolflengte, plus die dingen zijn erg duur.
Een gewoon bandpass interferentiefilter is er weer niet met 980nm als center golflengte.
Heb je niet een universiteit in de buurt zitten? Dan zou je namelijk even het spectrum van je lasers kunnen laten meten, dat zullen ze vast wel doen. Zeker als je je opstelling laat zien
Ik studeer zelf in Delft en heb daar ooit voor m'n HBO ook stage gelopen, dus ken wel wat mensen daar. Zo heb ik ook mijn lasers laten doormeten. Heb zelf helaas nog geen (werkende) spectrometer
Je hebt overigens ook genoeg leveranciers in Nederland, zoals http://www.acalbfi.com en http://www.laser2000.nl/ Bij de laatste kun je in ieder geval alles uit de thorlabs catalogus bestellen.
Als je geld teveel hebt kun je ook eens kijken naar een spectrometer van http://www.oceanoptics.com/ Of een tweede handsje.
Maar allicht heeft een van de leveranciers wel een demo exemplaar dat je kunt lenen/huren.
Hoezo verlies je als je moet versterken? Ik ben niet anders gewend dan versterken. En er bestaan genoeg snelle opamps.
Dan kan ik evengoed iedere keer direct voor de IR puls het omgevingslicht meten. Die zou nog beter overeenkomen met het object omdat het dezelfde plaats is. Trouwens op mijn LCD display zullen beide waarden afgebeeld worden. De meest eenvoudige oplossing is dan gewoon het diafragma van de meetlens iets toedraaien tot er geen saturatie meer is. S'nachts mag die altijd volledig openblijven, ambient licht is er dan gewoon niet.
Is je diafragma uberhaupt niet gewoon te groot? Of heb je misschien last van strooilicht? Ik zie op een van de eerste foto's dat je er al een zwarte tube omheen hebt zitten.
Wat zit er precies in de ontvangopstelling?
Waar zitten de lenzen/de lens en waar het diafragma?
Je zou namelijk een pinhole voor je fotodiode kunnen plaatsen. Zodat wanneer je een afbeelding maakt van je meetpunt, slechts het meetpunt doorkomt.
Overigens is een glasvezel daar ook heel geschikt voor (single-mode vezel dan).
Grotere negatieve spanning zou ik zelf gewoon met 2 negen volt batterijen doen, maar weet even niet meer wat voor stroom er door die diode gaat.
Geen idee wat ik verder vergeten ben, was gisteren begonnen aan de post maar moest toen weg
/edit:
Ah ik zie je update. Qua capaciteit zou -18 volt toch bijna een factor 2 moeten verschillen.
Je kunt inderdaad AC koppelen, of dmv autocorrelatie.
Dank voor de verschillende tips!
Ik ben nu op fietsvakantie in Cochem, internet is hier enorm traag.
Nee zoveel uitgeven om de laser te kunnen meten zit er niet in. Vroeger zou dit wel gegaan hebben ik heb nog werken gedaan voor xray machines en detectie van vreemde objecten in voedings flessen voor baby's. Toen was daar ook een volledig lab voor allerlei lasers. Ondertussen is dit gedaan, het is ook al 10 jaar geleden. Nu ben ik al 9 jaar op "rust".
De opamp is niet direct het probleem, een OPA380 is daarvoor ideaal maar het is vooral de diode capaciteit die de RC constante bepaald. Heb je een hogere versterking dan is die weerstand hoger en de stijlheid slechter.
Ik heb idd in de testen 2x een 9V batterij gebruikt. Praktisch zou dit ook kunnen in de field omdat de reverse stroom door de diode heel klein is en zeker als er weinig licht is. Het is zeker een goedkope oplossing.
De meetlens is een lens uit de oude vergroters inclusief diafragma. ze zijn zeer goed van kwaliteit voor deze toepassing. Binnen in de ruimte is er een zwarte koker geplaatst zodat er geen licht verstrooing kan plaatsvinden anders wordt idd het IR licht langs alle kanten weerkaatst. Die zwarte tube aan de buitenkant is om de achterkant van de onvanger volledig af te schermen. De minste lek geeft idd strooilicht en geeft valse waarden.
Die pinhole is er al aanwezig. Er is slechts een klein gaatje van 2 mm net voor de diode, de rest is afgesloten door een alu behuizing. In de nieuwe opbouw zou ik een vertikale spleet voorzien die in afstand regelbaar is. Horizontaal zou dit optimaal kunnen ingesteld worden want dat bepaald de detectie resolutie van de projectie. Je ziet al deze factoren zijn reeds in rekening gebracht.
Ik ben nu een weekje in verlof, tijd om alles eens op een rij te plaatsen (ideaal om te dromen tijdens het fietsen hier in de moezel streek met hellingen tot 10% maar met de E-bike gaat het prima!). Volgende week start ik nieuwe metingen.
Update:
E-bike getest op helling tot 15% over lange afstand. oef, die energie hadden we nodig om toch aan 10km/h naar boven te kunnen rijden. Maar het is ons gelukt. Het was een tochtje van 40km maar niet alles aan die grote helling!
Terug thuis uit fiestvakantie zijn we weer aan de slag gegaan. Het schema is bijgewerkt, er is nu een ac koppeling tussen de BPW41N en de opamp waardoor de invloed van het zonlicht vermeden wordt. Nu is ook de versterking opgetrokken zodat zelfs volledig zwarte objecten een zeer mooi signaal afgeven. Ik ga nu 6 x samplen, 3x de high levels en 3x de low levels. Som van de high levels optellen en aftrekken van de som van de 3 low levels. Als dit resultaat een bepaald niveau overtreft is er een detectie. De meetcyclus is beneden de 50 us.
Schema:
opa380_neg_v2 by fotoopa, on Flickr
Metingen op een zwart object:
opa380_wave by fotoopa, on Flickr
Voor die negatieve spanning moet ik nog een oplossing zoeken. Testen zijn gedaan met een 9V batterij. In de field zou ik dit ook kunnen gebruiken omdat er nauwelijks stroom vloeit. Ofwel vind ik een goede switched-capacitor voltage convertor. Voor -5v zijn die zeer eenvoudig en klein maar voor vb -12v heb ik nog geen gevonden. Kleine gescheiden dc-dc convertors zijn er wel maar die zijn meestal niet stabiel als er geen minimale stroom vloeit. De nodige stroom is lager dan 1mA.
Nog even een laatste stand van zaken.
Er zijn heel wat nieuwe testen gedaan. Via een dremmel en een rotor met 2 uiteinden elk 5mm breedte heb ik vliegende beestjes gesimuleerd aan een vliegsnelheid van 90 km/uur waarbij de oppervlakte 5x5mm is die voorbijkomt en dit met een zwart oppervlakte (wit geeft veel meer signaal).
Een foto van de opstelling:
Detector test with rotor_blade. by fotoopa, on Flickr
Het meetresultaat is hier te zien:
roto_blade_max_speed 12000 tr:min by fotoopa, on Flickr
Zodra ik de IR laser start en het rotor segment van 5mm breedte voorbij komt bij 12000 tr/min komen de detectie pulsen binnen. Ik scan om de 40 usec 15 usec On 25 usec Off van de laser. Dit geeft zeer mooie signalen uit de OPA380 versterker. Ik neem altijd minimaal 2 geldige levels alvorens een detectie te valideren. Dit neem minimaal 80 usec in beslag.
Het is nu tijd om weer nieuwe pcb's te maken waar alles op staat. Er is ook nog wat wachten op heel veel zon om de invloed van het ambient licht verder te testen maar met de ac koppeling is dit al vrij ver uitgetest en opgelost. Eerst de nodige compenenten nog bestellen en we kunnen weer verder afwerken.