Hierbij de simulatie resultaten van een BPW34 met gepulste laser en een AVR controller ATmega168. Routines zijn in assembler geschreven.
Deze meting duid de snelste methode aan om een spanning te meten met een nauwkeurigheid van 8 bits. Een analoog signaal wordt op PC5 = ADC5 aangelegd. Via het laser on/off signaal wordt een verschilspanning opgewekt. De resultaten van de AD worden op PB7-PB0 tijdelijk naar buiten gestuurd. De LA geeft deze waarden weer in decimale vorm.
Op de bovenste waarde zie je telkens de analoge waarde, de 2de lijn is een trigger signaal en de onderste blokgolf is de laser sturing die 16 us on en 16 us off staat. De gemeten waarde van 35 is de waarde als de laser off staat, deze van 78 is de waarde als de laser on staat. Zoals je ziet wordt die waarde slechts weergegeven in de volgende meting. Omdat de ADC de analoge waarde sampelt mag 2 ADC clocks later de laser on of off gestuurd worden. Dat dit synchroon moet gebeuren is duidelijk om een juiste meting te bekomen tussen laser on en laser off.
Zodra er nu voldoende verschil is tussen beide metingen mag ik besluiten om het camera signaal te sturen ( staat hier nog niet op)
De voornaamste testen zijn nu volledig gedaan. Ik heb uiteindelijk als detector een andere photodiode gebruikt waarbij hier het schema:
Met slechts 2 weerstandjes en een BPW43-3 bekom ik een zeer goed meetsignaal als de optiek afgesteld staat in het focuspunt van de projectie's van de beide lasers. De uitgang van deze kleine schakeling gaat direct naar de ADC van de ATmega168. De lasers worden gepulst met een cyclus van 20 us on en 20 usec off. Sneller mag ik niet veel gaan omdat de BPW43-3 12 us stijgtijd heeft. Maar in 40 us bekom ik nu het signaal voor de camera en dat is ruim voldoende. Ik meet dus het verschil in signaal op de detector voor 20 us laserbelichting+omgevingsbelichting en 20 us omgevingsbelichting.
Ik kan nu ook digitaal gaan integreren mocht dit nodig zijn. Door een ringbuffer te maken waar de samples inkomen kan ik daar steeds opnieuw het gemiddelde van berekenen. Uit het gemiddelde tussen signaal en geen signaal van de lasers kan ik dan gemakkelijk mijn stuursignaal afleiden.
Ik heb de testen gedaan met een snel bewegend voorwerp en ik krijg een perfect triggersignaal als het voorwerp in het focuspunt voorbijkomt.
Er is heel veel verschil tussen een zuiver wit vlak en een echt zuiver zwart vlak. Zwart weerkaatst heel weinig maar toch bekom ik nog voldoende verschilsignaal. Groene lasers geven vooral een visueel signaal voor mij maar uit de detector krijg ik beduidend meer signaal met de IR lasers op 850 nm. De testen waren nu op een werkafstand van ongeveer 1 m voor de optische sensor wat ruim binnen mijn werkgebied komt te liggen. Is de focus nog dichter dan is het verschilsignaal natuurlijk nog meer.
Zowel mijn groene lasers als de IR versie's schakelen nog perfect op 10 us on/off cyclus. Dit is dus een meevaller want niet alle lasers doen dit zomaar.
Ik sta weer verbaast van deze resultaten. Het heeft mij enkele dagen gekost om tot een resultaat te komen maar ik heb de meeste tijd verloren omdat mijn lasers eerst niet gepulst waren door een fout van mij.
Ik heb infeite een camera gemaakt die ik binnen de 40 us kan aansturen als een willekeurig object in het vast ingestelde focus komt.
Als je ooit gevoeligheid te kort komt kan je misschien de IR lasers pulsen met een 40 khz signaal (nu 25 khz) en als ontvanger een standaard IR-ontvangstmodule van het type TSOP1840 (5 volt) of TSOP34840 (2.7 volt) gebruiken. De reactie snelheid zal dan wel terugvallen maar de gevoeligheid waarschijnlijk enorm toenemen. Ook zijn deze bouwstenen minder gevoelig voor omgevingslicht. Misschien geven ze teveel neveneffecten voor deze applicatie o.a. niet geschikt voor een continue datastroom. Misschien kan dan ook de (dure)lens vervangen worden door een enkelvoudige lens in glas of plastiek, wat het totaal gewicht aanzienlijk zal verminderen. Het is maar een idee ...
Voor een TSOP versie gaat het niet. Je moet minstens 4 carrierpulsen hebben en je mag ook niet blijven sturen. Daar zijn te veel voorwaarden bij die niet passen in het concept. Enkel is die BPX43-3 iets aan de trage kant. Het zijn waarschijndelijk deze types dat je vroeger massaal nog gebruikt hebt 
Nu heb ik zonder object een waarde rond de 100/255 op de ADC ( met Aref = interne bron) terwijl het signaal tot 30/255 daalt bij heldere weerkaatsing. Bij echt zwart bekom ik nog een verschil van 10 dus de waarde ligt dan rond de 90/255. Er is dus ruim voldoende signaal. Die BPX43 heeft ook een ideale behuizing. Met de kleine lens in de bpx43 en door de montage in de Nikon lens neemt ze bijna uitsluitend licht op een paar mm diameter. Het licht binnen de lens verloopt heel gunstig.
Die macrolens heeft ook het voordeel dat de reflectie van de laserspots mooi gebundeld is en de juiste diameterverhouding bevat. Op de BPX43 is die spot ongeveer 1 mm diameter.
Maar een goedkopere kleinere lens zou wel gunstig zijn voor het lagere gewicht. ik zou een soort eenpoot verrekijker moeten kunnen vinden maar die moet nog focuszeerbaar zijn tot zeker 60cm. Dat de gebruikte lens nu een dure is maakt eigenlijk niet zoveel uit gezien ik ze toch bezit. Het gewicht van 1.9kg valt wel tegen.
Ik heb ook heel snelle photodiodes gevonden met ingebouwde jfet versterker. Maar die zou ongeveer met verzending en BTW 90 euro kosten. Die gaat tot enkele nsec en bevat heel weinig ruis. Ze moet wel +- 5V hebben wat ook weer vervelend is. Maar voorlopig ga ik de unit bouwen met de bpw43 en zien wat het geeft.
pros
Prosper, yop la boum, c'est le roi du macadam (aldus Maurice Chevalier)
Op 24 september 2008 19:40:07 schreef fotoopa:
De lasers worden gepulst met een cyclus van 20 us on en 20 usec off. Sneller mag ik niet veel gaan omdat de BPW43-3 12 us stijgtijd heeft.
Bedoel je het spanningsniveau op zijn collector? Heb je al geprobeert, R13 te vervangen door een stroombron? Ben zelf nooit aan de slag geweest met een BPW43-3, 't is maar een suggestie...
Die 12 us zijn echt de specs van de fabrikant voor de BPX43-3. Ze hebben wel een snellere versie maar ik heb die niet in mijn schuif liggen. Dit is een vrij oude photodiode vanuit de jaren stillekens maar oh, ze gaat blijkbaar heel goed gezien de mooie verschilwaarden die ik meet ( zie voorgaande post).
En die 40 us cyclus is ruim binnen mijn wensen. Mijn limiet lag eerder rond de 100 us.
Ik heb dit meetprinciep gevonden in een patent beschrijving. Die stroom in de collector is enorm klein. Ik heb nog niet verder getest met andere waarden voor de beide weerstanden, mogelijks zit daar ook nog wat gunstere waarden bij. Maar ik was nu al zo kontent dat het werkt. Als ik iets laat vallen die in focus is triggert het geheel. En dat was de bedoeling.
Over de zware lens : kun je de lens niet vervangen door "2 kleine gaatjes op een rij" of een lang fijn buisje?
jan
edit
of zoals Newton dit probleem reeds in 1689 oploste: door een parabool spiegel te gebruiken ipv een lens.
[Bericht gewijzigd door jan lietaer op (10%)]
Jan,
Dat zou wel gaan ware het niet dat de huidige macrolens nu het licht heel sterk bundelt. Hierdoor krijg je een heel hoge toename van het gereflecteerde licht op de sensor. Je maakt als het ware een optische versterker die je uitgangssignaal op de sensor enorm verhoogt.
Maar moest je een sensor gebruiken zoals Deze silicon photodiodes en die dan in een buisje steken zoals je beschrijft, dan zou dit waarschijndelijk gaan. Maar om dit te testen kost dit mij zeker 90 euro (zijn prijslijst is zonder BTW en verzending) zonder dat ik enige garantie heb voor resultaat. Mijn huidige lasers komen ook van die website, trouwens ik heb goede ervaringen met deze leverancier. Hij heeft ook heel veel speciale componenten voor alles wat laser en optic is.
Mijn gereflecteerd licht moet in ieder geval heel goed gebundeld zijn anders kan ik geen goede informatie bekomen over het al of niet in focus zijn van het object die inbeeld komt. Ook de schuine opstelling van de lasers tov het middenpunt is enorm belangrijk opdat de laserprojectiepunten snel zouden verschuiven als het object zich voor of achter het focuspunt beweegt. In die overgangspunten blijft er altijd wat gerefecteerd signaal naar de sensor over en het wordt dan iets moeilijker om de juiste beslissing te maken. Het resulteerd in een verschilsignaal dat kleiner is tussen omgevingslicht en omgevingslicht+laserlicht. Als ik er kan voor zorgen dat het oppervlakte van het gerefecteerd laserlicht de sensor volledig bedekt is er bijna geen omgevingslicht meer op de randen van de sensor. Ik zou dit ook kunstmatig kunnen aanpassen door juist voor de sensor een buisje te plaatsen met een klein gaatje maar het nadeel is dat je snel de gevoeligheid van je sensor gaat beperken als zijn oppervlak niet meer volledig gestuurd wordt (bij een te klein gaatje).
Die BPX43 zit al in een behuizing en bevat een lensje maar ik ga nog eens testen om daarop een klein buisje te plaatsen zodat hij minder "naast zich" kan kijken en er enkel direct recht licht inkan. Die zou de signaal/ruis verhouding tussen omgevingslicht en gereflecteerd licht gunstig kunnen beinvloeden. Ik ga trachten vandaag daar wat testen op te maken.
Ik denk van een AVR controller in de lensadaptor te plaatsen die zich enkel met deze functie moet bezig houden. Momenteel zit die AVR controller op mijn ST600 ontwikkelings board en daardoor zijn de draden van de BPX43 naar de board bijna 1m lang. Dit geeft een toename van de capaciteit die aboluut zo klein mogelijk moet zijn. Als de controller direct naast de BPW43 zal staan wordt dit meteen heel wat gunstiger en zullen de stijg-en valtijden ook nog een stuk beter zijn. Een opamp ga ik liever niet in de adaptor inbouwen indien niet echt nodig. Ook moet ik mechanisch een en ander nog uitwerken om de afstelling uitvoerbaar te maken. Vergeet niet dat het IR licht onzichtbaar is voor ons oog. Maar met de IR-kaart kan ik nu mijn plan trekken.
Mijn testen zijn afgesloten. De resultaten zijn stukken beter dan verwacht. Er blijft mij nu de nieuwe setup zowel mechanisch als electronisch af te werken. Dit zal een paar maanden in beslag nemen, vele nieuwe stukken moeten gefreest en gedraaid worden. Dit is zoals bijna ieder jaar opnieuw de ideale winterperiode. Volgend jaar in de lente moet alles kant en klaar staan voor de nieuwe vliegende beestjes.
De eindopstelling verloopt zoals in onderstaande tekening:
Ik heb verschillende lasers getest en moet toch zeggen dat die keuze veel belangrijker is dan eerst gedacht. Eerst mijn groene 10 mw laserpointers. Die geven visueel enorm veel licht, licht dat je ook ziet bij sterk zonlicht, ideaal dus om visueel te richten op de beestjes, maar op de IR ontvanger zijn de resultaten heel mager. Het signaal is vrij laag maar dit ligt ook vooral aan het werkgebied van de BPX43-3 die beter geschikt is voor licht in de buurt van 900 nm.
Daarnaast heb ik de IR lasers van digi-key type VOL8505I getest. Deze lasers zijn uitgerust met aansluitdraden en bevatten ook een ingebouwde vermogen regeling. Ik heb de power op max gezet en die zou rond de 5 mw moeten liggen. Net zoals mijn groene lasers laten ze zich perfect pulsen met een duty van 50% en een cyclus van 40 usec. Eigenlijk kunnen ze nog sneller maar mijn detector zorgt voor de beperking, trouwens ik heb geen nood aan een nog snellere beslissing van 40 us.
Daarna heb ik de rode zichtbare 1 mw lasers getest. Dit zijn de goedkope laserpointers van rond de 8 euro. Maar die geven veel te weinig reflecterend signaal om bruikbaar te zijn. Ze hadden anders wel het voordeel ook zichtbaar te zijn voor onze ogen wat de afstelling zou vereenvoudigen.
Als laatste hebt ik 2 IR lasers getest van 25 mw die ik in oostenrijk besteld had. Deze lasers zijn heel krachtig maar spijtig genoeg zijn ze niet pulsbaar bij mijn gebruikte 40 us cyclus. Als kontinue aansturing zouden ze voor directe straalonderbreking heel goed presteren maar voor mijn toepassing waar ik het verschil moet meten tussen omgevingslicht en gereflecteerd laserlicht werken ze niet. Dus deze versie's zijn niet bruikbaar. De levenancier heeft andere types die het wel kunnen maar ze zijn weer merkelijk duurder.
Besluit: De geschikte IRlasers zijn deze van digi-key en kosten 90 euro per stuk + BTW. Dus helemaal goedkoop zijn ze nu ook weer niet.
De software op de ATmega168 is ondertussen geschreven zodat hij ook een output signaal aanmaakt om de camera te sturen. Dit werkt verassend goed. Ik heb met een klein object geprobeert om zo snel mogelijk iets door het focuspunt te slingeren en steeds ziet de detector het object. Bij de snelste testen bekom ik over een periode van ruim 800 us detectie signalen. Buiten deze tijden is het object outfocus en geeft geen signaal meer.
Statische testen door langzame verschuiving van een object door het focuspunt geven aan dat de afstand ongeveer 2 mm voor en na het ideale punt liggen. Ook testen met zuiver wit object en verschillende kleuren tot full zwart heb ik getest en geven nog detectie. Enkel bij zwarte oppervlakte liggen de signalen vrij laag hoewel ze toch nog detecteren.
Ik ga nu op de print die in de detectorlens zit een pot meter monteren waarbij ik nog de gevoeligheid kan instellen. Via een ADC kanaal van de AVR ga ik die inlezen en afhangkelijk van de stand ga ik bepalen hoeveel verschil ik wens tussen omgevingslicht en laserlicht.
Ook heb ik de invloed van volle zon gemeten. Natuurlijk gaat de detector is absolute waarde heel ver maar toch blijft het verschil bestaan met het laserlicht waardoor de detector perfect werkt.
Omgevingslicht integreren om die invloed te beperken zoals eerst gedacht mag helemaal niet. Je moet echt iedere sample direct na elkaar vergelijken om het verschil te berekenen en het stuursignaal daarvan afleiden. Dit komt omdat het omgevingslicht toch nog vrij langzaam veranderd tov die 40 usec cyclus tijd. Gelukkig heb ik dit niet analoog uitgevoerd anders was het voor de vuilbak. Nu kan ik die waardes digitaal bijhouden indien nodig en daaruit de berekeningen maken.
Een 2de AVR controller ga ik nu gebruiken voor de andere camera functie's. De vroegere FPGA wordt volledig vervangen, de hardware wordt nu in het metaalprofiel van de cameradrager ingebouwd en de stuurkast die anders rond mijn nek hangt vervalt. Het verbruik wordt drastisch verlaagd wat ten goede komt van mijn 6 AA batterijen.
fotoopa heeft nu weer werk, en zoals gewoonlijk wordt weer alles netjes op gaatjesprint gemaakt.
Indien je alle electronica in één behuizing zou wensen te integreren kan je overwegen om de verbinding van de macrolens naar het detectorcircuit over een standaard optische kabel te laten verlopen. Ik heb destijds een dergelijke kabel gebruikt bij het exsperimenteren met verschillende optische sensoren. Deze kabels zijn vlot verkrijgbaar. Ik gebruikte een type van Conrad, de 3,5 mm Opti-stekker van 1 meter lengte. Het voordeel is een betere bescherming tegen electrische storingen. Een beetje signaal verlies moet men er wel bij nemen, maar daar dienen versterkers voor ...
Succes met de ganse opbouw. Volgend jaar kan je het ganse systeem misschien nog verder miniaturiseren door gebruik te maken van één enkele laserstraal, en het principe van een IR-laser afstandmeter toepassen om de beestjes te detecteren. Maar ik vrees dat dan terug FPGA bouwstenen, je (oude?)liefde, zullen nodig zijn voor de signaalverwerking.
Gezien de afstand tussen de meetlens en de electronica nu heel kort gaat worden zal een optische verbinding niet echt nodig zijn. De huidige bestaande unit bestaat nu al uit een 25 polige printerkabel en die is zelfs 2m. Daar heb ik nooit problemen mee gehad.
Omdat ik toch behoorlijke stabiele dragers nodig heb om de lasers en de flitsen op te monteren, zoals te zien in bovenstaande foto, heb ik meteen voldoende plaats om de electronica in of rond die dragers te monteren.
Het nieuwe concept kan ook werken met 1 laser. Als je de werktekening bekijkt maakt het niets uit of er nu 1 of 2 punten uitelkaar gaan schuiven als je niet meer in focus zijt. Maar toch zijn er nog andere redenen om er toch 2 te gebruken. Je gereflecteerd signaal verdubbelt waardoor je betere detectie bekomt en je moet ook rekenen dat een bewegend object die snel verplaatst ook niet haaks op de lasersstralen komt te staan. Door de stralen van beide lasers die elk onder een hoek staan heb je opnieuw betere reflectie's voor de meetunit.
De keuze FPGA of AVR is vooral uit oogpunt draagbaarheid, energie verbruik en gewicht. Voor vaste opstelling zou ik resoluut gaan voor FPGA maar hier wegen de andere voordelen teveel door. De rekensnelheid voor de AVR's stelt helemaal geen probleem en het verbruik is enorm laag. Ik zou eigenlijk een kleinere DIL versie AVR moeten gebruiken voor in de lens te monteren. Maar voorlopig heb ik ze nog niet in voorraad. Een ATtiny 2313 heeft spijtig genoeg geen ADC maar de ATtiny25 zou wel passen.
De groene lasers ga ik er ook nog opzetten omdat ik die vooral gebruik bij het richten naar de vliegende insecten. Door hun schuine opstelling zie je waar het focuspunt precies ligt en vooral in het duister zie je het ganse traject van de straal met het bloote oog. Die lasers wegen niet zoveel, daar gaat het niet opaan komen. Kostprijs is wel vrij hoog maar ik heb ze toch al.
Hier zie je hoe ik de IRlasers heb ingebouwd zodat ze mooi uitlijnbaar zijn en toch stabiel. Dat is het voordeel als je al het draai en freeswerk zelf kunt doen. Ook zie je mooi hoe je de lens van de laser kunt afstellen (koper gedeelte met gleuf) Hierdoor kan ik zorgen dat juist in het focuspunt de laserprojectie uiterst fijn is. Dit komt opnieuw sterk tengoede voor de detector die gemakkelijker het uitfocuspunt kan bepalen. Deze lasers zijn idd veel duurder maar ze bieden ook meer mogelijkheden en zijn kwalitatief veel beter. De straal ligt ook mooi in de lijn van de behuizing wat helemaal niet het geval is met die goedkoope rode lowcost lasertjes.
Het ziet er allemaal keurig en professioneel uit. Dit is een ideaal project voor je electronica / mechanica ervaring. Ik behelp mij meestal met koudwaterpijpen en ander spul uit de doe-het-zelf of kringloopzaken voor mijn mechanische realisaties ...
De keuze van een PIC ipv AVR voor mijn projectje destijds was eerder toevallig daar ik op internet een alternatief vond voor een Nikon ML-L3 remotecontrol op basis van een PIC 12F675. De originele software was geschreven in C en zodoende heel goed te volgen en gedocumenteerd om het naar mijn wensen aan te passen.
Ik heb heel goed mijn keuze PIC versus AVR onderzocht. Vooral gezien ik wist dat beiden zoveel gebruikt werden wou ik toch liefst mijn keuze vooraf goed afwegen. Maar de AVR was voor mij veel beter geschikt dan de PIC reeks. De structuur van de AVR is veel rechtlijniger, de assembler lag heel dicht bij mijn vroegere Motorola ervaring en de ontwikkelingstools waren uitstekend en gratis.
Zelden gebruik ik delen van anderen om mijn software te schrijven. Dit wil niet zeggen dat ik er nooit naar kijk. Gezien ik toch in assembler schrijf moet ik toch alles tot op de bodem uitwerken. Dit geeft je echter een volledig doorzicht op alle functie's en samen met de logic analyser die 34 kanalen bevat tot 500 Mhz kan ik alle kanten op. Ik heb ook direct gekozen voor de beste ontwikkelingstool door de aankoop van de nieuwe USB versie STK600 + de volledige extra tool voor alle DIL versie AVR controllers. Al deze combinatie's laten mij toe nog veel beter dan in de vroegere professionele periode lowcost te ontwikkelen. Zo een luxe hadden we in die jaren niet.
Ik heb geleerd dat investeren in goede hulpmiddelen zeer efficient is. Vandaar dat ik zowel op mechanisch (draaibank, freesmachiene) als electronisch gebied over de beste hobbytools beschik.
Nu bijna 3 maand later is alles kant en klaar afgewerkt. Vele uren mechanisch ontwerp, dan draaien en heel veel freeswerk waren nodig. De frame is samengesteld uit enkele profielen die langs alle kanten uitgefreest zijn om gemakkelijk toegang te hebben tot de kablering maar ook om zoveel mogelijk het gewicht te beperken. Dit totaal gewicht blijft een van de grootste problemen.
Uiteindelijk is deze realisatie bereikt:
De high resolutie foto's staan hier:
Eenvoudig is het geheel zeker niet maar het werkt enorm goed. De resultaten zijn buiten mijn verwachtingen, een beloning voor de vele uren werk daaraan verbonden. Het basis ontwerp is in de loop van de realisatie amper nog gewijzigd.
Het meetprinciep blijft het meten van de reflectie van 2 IR lasers. Deze 2 lasers staan schuin opgesteld waardoor ze slechts in een uniek punt elkaar kruisen. Dit punt wordt het focuspunt voor de camera en het richtpunt voor de afzonderlijke meetlens waar de ontvanger inzit. Die ontvanger is de BPX43-3 en het uitgangssignaal gaat naar een ATtiny45 AVR controller. Het princiep schema zie je hier:
De meetlens was eerst een AF200/4D micro, een heel dure lens die ik indertijd 1900 euro betaald heb, maar deze lens is ook heel zwaar (bijna 2 kg) en ik heb uiteindelijk proeven gedaan met de veel lichtere en goedkopere AF60/2.8D micro lens. Deze lens is echter 3.5 maal wijder waardoor de gereflecteerde lasersignalen 3.5 maal kleiner op de sensor terrecht komen en bijgevolg een veel kleinere lichtopbrengst geven. Maar anderzijds is deze lens 1 stop helderder (F2.8 ipv F4.0) wat aan die kant een 2x hogere lichtopbrengst geeft. Het resultaat is dan ook minder dramatisch gezien ik geen 3.5x zwakker signaal bekom maar eerder 1.75x.
Dit is puur optika, daar is weinig mee te spelen en als we het gewicht met 1.25kg willen verlagen moet het momenteel hiermee werken. Ik heb deze lenzen reeds lang liggen, dus voor deze toepassing hoef ik geen extra aankoop meer te doen.
Maar gezien de lens wijder kijkt ziet ze meer omgeving naast het gereflecteerd laserlicht. De lasers projecteren in het snijpunt een vlak van ongeveer 2x4mm terwijl de lens eerder een breedte ziet van 120mm. Dit resulteerd in een heel smal meetpuntje op de sensor terwijl er heel wat omgevingslicht geprojecteerd wordt door de naastliggende reflectie van vb de zon op een object. Het resultaat was dat de detectie heel goed werkte zolang de zon maar niet keihard in beeld kwam. Maar de beestjes zitten niet in de schaduw, ze weten ook dat de zon warmer is. Ik moest hiervoor een oplossing vinden.
En die oplossingen zijn idd beschikbaar. 2 mogelijkheden heb ik weerhouden waarvan de eerste reeds getest is. Ik heb op de BPX43-3 die 4.7mm diameter is een buisje geschoven waar een klein gaatje van 1mm in gemaakt is. Hierdoor wordt de projectie van het gereflecteerd laserlicht dwars door dit 1 mm gaatje doorgelaten terwijl de rest van het omgevingslicht tegengehouden wordt. Hierdoor wordt de verhouding van het omgevingslicht met het laserlicht veel gunstiger en blijft het werken in direct zonlicht. Er zijn echetr wel nadelen bij deze instelling, de projectie moet nu uiterst fijn en juist doorheen het gaatje geprojecteerd worden. Er is uiteindelijk wat minder signaal beschikbaar op de ontvanger. Maar ik moet het gaatje nog wat optimaliseren want ik vermoed dat een diameter van 1.25 of 1.5mm wat gunstiger uitvalt. Dit moet nog wat verder getest worden.
De ATtiny45 gaat dus de analoge spanning opgewekt door de reflectie van het lasersignaal gaan meten. Het lasersignaal is gepulst met een duty bepaalde duty cycle. Bedoeling was dit op 50% uit te sturen zodat 2 opeenvolgende metingen konden gemaakt worden. Eerst het omgevingslicht meten, daarna het omgevingslicht met het laserlicht. Beide tijden duren 20 usec waardoor ik na 40 usec kan bepalen of er voldoende gereflecteerd licht binnengekomen is. Is dit zo dan duid dit op een object in focus en mag er een foto genomen worden. Tijdsduur van deze besligging wordt dus 40 usec of 4/10.000 sec. Een onvoorstelbare snelle tijd!
Maar ware het allemaal maar zo eenvoudig. De gebruikte lasers worden via hun voedingslijn geschakeld en blijken ook een aanlooptijd nodig te hebben om op toeren te komen. gewoon 50% duty is dus niet haalbaar en in de FPGA controller is dan ook een bijkomende schakeling gemaakt die zowel een offset als een pulsbreedte kan insrtellen om de lasers te sturen. Na wat metingen te hebben gedaan heb ik dan via 2 paramters in het verlilog program deze waarden vastgelegd.
Mijn keuze om zowel AVR controllers te gebruiken als een CPLD module is echt een optimale kombinatie. AVR controllers zijn ideaal om de analoge waarden razendsnel te berekenen. Ze moeten geen besluit nemen, enkel de waardes razendsnel doorgeven naar de FPGA module. Die kan onder alee omstandigheden snel genoeg alles berekenen en de nodig commando's geven. De AVR controller doet niet anders als om de 20 usec de analoge waarde op de sensor meten en via een vereenvoudigd protocol SPI doorgeven. Ook moet hij de faze aangeven aan de CPLD opdat die zou weten wanneer de lasers aan of af moeten staan.
Op de camera staat een extra externe shutter opdat de reactietijd tussen bevel en daadwerkelijk nemen van de foto zo laag mogelijk zou zijn. De meeste camera's hebben nog steedfs een vertragingstijd van 50 tot 100 msec terwijl mijn externe shutter het kan doen in 6 msec. 6 msec is nog haalbaar maar al dat veel meer dan 10 msec is kun je vergeten. De beestjes zijn gewoon uit het visier gevlogen in de tijd dat je een foto kunt nemen.
Die externe shutter moet echter aangestuurd worden met een heel hoge overspanning opdat die de mechanische veer zou kunnen ontspannen. Die overspanning is 150V ipv de 6V waarvoor de magneet eigenlijk gemaakt is. Zo een highvoltage en power unit vergt wat ontwerp. Een IRF740 samen met enkele transistoren stuurt deze powerunit. Een afzonderlijke vermogenkabel wordt gebruikt om de hoge stroom aan te kunnen. De ganse regeling van deze module is weer voorbehouden aan een AVR controller nl de ATtiny26. Die regelt de 150V, stuurt de status van de batterij ook door en de instelwaarde van 2 potmeters. Totaal is dit 32 bit info, terug een SPI achtig protocol en naar de CPLD. Die kan al deze data gebruiken en de resultaten op een 2x16 char LCD display zetten. Voila weer zo een ideale taak waar een AVR controller zijn diensten optimaal kan gebruiken. Alles is in assembler gescheven, dood eenvoudig, geen intterupts slechts een paar 100 bytes aan code en razend snel.
Een overzicht van het bestukkingsplan zie je hier:
En de high resolutie foto hier:
Dat het werkt kan ik ook weergeven. Vele beestjes zitten er echt niet buiten bij dit weer maar toch heb ik een vlieg gevonden:
En de high resolutie foto hier:
De CPLD board is het MAX II Terrasic boardje en momenteel zijn 1040 LE's gebruikt in totaal. Dit is bijna de helft van de beschikbare. Er is nog voldoende uitbereiding mogelijk en ik gebruik 44 I/O pinnen. De basis ontwikkeling is eerst gedaan op de DE1 board omdat de 40 polige konnector compatiebel is waardoor je wat flexibler kunt werken. Maar eens de meeste functie's afgewerkt waren bven ik volledig op de MAX II board overgeschakeld. Het geheel verbruikt 150 mA zonder de lasers, 200 mA met de IR lasers. De groene lasers worden enkel gebruikt als visueele aanduiding. die verbruiken 250mA als ze ingeschakeld zijn. Dan is er nog mijn nachtverlichting via highpower leds. 2 witte leds zijn gebruikt (max 700 mA per led) en 2 UV leds (max 1400 mA per led) Dit zijn echte krachtpatsers maar via een van de instelpots kan ik de duty cycle regelen van 0 to max en de frequentie is 170Hz omdat die gebruikt wordt via de UV leds om insecten aan te trekken. Die zijn zot op deze lichten....
Wat nu nog?
Als ik nog te veel problemen ondervind met het zonlicht ga ik een Hoya IR doorlaat filter gebruiken. Die onderdrukt volledig het licht tot rond de 700 nm terwijl hij op 850 nm tot 98 % van het licht doorlaat. Deze filter wordt dan vooraan op de meetlens geschroeft. Deze IR doorlaatfilter moet ik dringend bestellen.
Fotoopa, felicitaties met dit prachtige resultaat!
Een heel mooi project en erg interessant om je gedetailleerde berichten over de ontwikkelingen te lezen in dit topic.
(Misschien zijn er -nog- geen andere reacties omdat, net als ik, iedereen verbluft is van zo'n omvangrijk privé project.)
Fotoopa wordt echt wel gelezen hoor. In de hoop ooit zelf zoiets te kunnen bedenken, inspireert het mij i.i.g. om door de stof heen te blijven bijten. Met in mijn achterhoofd de creaties van fotoopa, kan ik mezelf blijven motiveren.
@fotoopa, mijn logicport ontvang ik waarschijnlijk de tweede week van januari. Ze zijn in amerika tot 5 januari dicht, maar ik heb hem al besteld. Keep up the good work...
Grttzzz.
WLM
Dank hoor! Het was natuurlijk mijn bedoeling om ook de resultaten van zo een project weer te geven. Door alles een beetje in een topic te houden blijft het toch een geheel. Ik wou hier vooral mee aantonen dat een combinatie van micro-controllers en hardware controller zoals met deze Terrasic CPLD oplossing ideaal geschikt is.
Wat ik ook wou aangeven is het enorme belang om over goede ontwikkelingstools te beschikken. Voor de hardware is dit Quartus met de DE1 board, voor de AVR controllers is dit de STK600 met AVRstudio en voor de meetresultaten mijn onmisbare logic analyser de 34 kanaals logicport. Mijn mechanische middelen zijn ook een onmisbare steun geweest.
Ik zit nu een beetje gevangen door de winterperiode waardoor ik niet echt mijn nieuw ontworpen toestel kan gebruiken. Maar mijn intentie's blijven om 2009 een uniek jaar van vliegende beestjes te maken.
Straks ga ik mij nog wat toeleggen op de creatie van mijn waterfiguren. Eind januari moet ik een voordracht verzorgen voor een grote groep genodigden. Het gaat hierbij over mijn highspeed technieken, een ruim gebied van vliegende beestjes tot mijn wereld gekende waterfiguren. Omdat er ook een live demo wordt gegeven moet ik nog een en ander voorbereiden.
@WoeLiMaster,
Je gaat echt veel plezier beleven aan die LA! ben ik heel zeker.
MGP
LDmicro user.
Proficiat, een sterk staaltje vakmanskunst, vooral voor het draai en freeswerk heb ik bewondering..iets wat ik niet kan 
Ik zie ook dat je oplaadbare batterijen van Aldi gebruikt, dat is in mijn ogen een minpuntje 
Al 2x een mooie herinnering mislopen omdat er telkens één van die krengen kapot was (mijn digitaal fototoestel werkt nog met oplaadbare AA's).
Ik heb vroeger vooral GP's gebruikt. Dit zijn kwalitatief de beste maar de duurste. Ondertussen heb ik ruim 50 stuks van den Aldi in gebruik. Soms gaat er idd eentje stuk maar ze zijn 4x goedkooper. Ik check ze wel regelmatig en mijn nieuwe unit geeft nu ook de spanning weer op het LCD display. Dit laat mij nu toe sneller te ontdekken als er eentje tussen zit die stuk gaat. Jaarlijks worden de voornaamste sets gewoon vervangen. Langer moeten ze niet mee gaan.
Ik heb al eens een batterij tester gemaakt maar er staat een nieuwe op mijn planning. Die moet de ontlaadkurves naar de PC sturen zodat ik ze nog beter kan opvolgen en evalueren. Als de kwaliteit te ondermaats wordt kan ik nog veranderen van merk.
@fotoopa
Ik denk ook dat ik veel plezier ga hebben van die LA, maar ik zal er eerst helemaal in thuis moeten geraken. Ik ben nu met een cursus basiselektronicus bij dirksen bezig. Voor het eerste deel (A) wil ik begin februari examens doen. Daarna ga ik bezig met deel B/C. Hierin staat ook een inleiding in de digitale techniek, dus dan kan ik al wat gaan oefenen met die LA. Maar al met al is het uberhaubt nog een hele toer voordat je iets concreets kunt bouwen met deze hobby, want je hebt er behoorlijk wat kennis voor nodig.
Mechanisch ben ik ook al bijna compleet. Ik heb alleen nog wat accessoires voor mijn freesbank nodig. Dit jaar heb ik al een cursus draaien en freesen gevolgd, maar nu de elektronica nog. Misschien kan ik eind volgend jaar zelf iets gaan bouwen. Geavanceerde projecten, zoals die van u, daarvoor moet ik eerst nog wat jaartje's in de boeken duiken. Maar ja, alle begin is moeilijk.
Grttzzz.
WLM
Ik denk ook dat ik veel plezier ga hebben van die LA, maar ik zal er eerst helemaal in thuis moeten geraken.
Die LA gebruiken is echt kinderspel. Gewoon eens rustig de manual doorlezen en je kunt hem gebruiken. De bediening is zo vanzelfsprekend dat je er in enkele uren mee speelt.
Als je financieel niet al te krap zit, bespaar niet te veel op accesoires voor je freesmachine. Die zijn vrij belangrijk maar kosten spijtig genoeg evenveel als de machine zelf. Maar eens je goede gereedschapshouders hebt en een reeks goede frezen en boren kun je echt maken wat je wenst. Vergeet vooral niet een goede geslepen bankschroef die op je tafel komt en de geslepen onderleggers. Die gebruik ik altijd om mijn stukken vast te klampen. Ik woon hier niet ver af van een recyclage bedrijf. Daar kan ik alle mogelijke alu profielen aankopen aan een betaalbare prijs. Ik heb ondertussen meer dan 150kg in voorraad. Ik loop er om de 3 weken eens langs en kom altijd thuis met ongeveer 20 kg aan nieuwe voorraad. Er is altijd wat nieuws te vinden. Bedrijven dumpen soms mooie einde reeksen.
MGP
LDmicro user.
Op 25 december 2008 13:31:00 schreef fotoopa:
[...]
. Ik woon hier niet ver af van een recyclage bedrijf.
Langs de spoorweg in Deerlijk?
Daar kom ik ook af en toe, als er electronisch materiaal te rapen valt. En één van de weinigen die nog particulieren toelaat ivm de veiligheid.
Langs de spoorweg in Deerlijk?
En één van de weinigen die nog particulieren toelaat ivm de veiligheid.
Ja idd, maar liep tot heden enkel de opslag voor alu af. Is er ook een zone waar je electronisch meteriaal kunt uitzoeken? Ik heb er nooit aangedacht om dit te vragen (aan de meestergast waar je een helm en veiligheidsvest kunt/moet bekomen alvorens het terrein op te gaan)
MGP
LDmicro user.
Die meestergast weet toch nooit van iets, maar al wat geen metaal is moet je niet betalen en dat maakt hem een fijne kerel
Verleden jaar stond er daar een bigpack van 4m3 met allemaal electronische componenten op reels. Van een Airbus onderaannemer, de naam wilden ze niet zeggen.
Ik wilde hem 'kopen' maar, de zak moest vernietigd worden volgens het contract, maar mijn broer en ik hebben toch onze zakken gevuld.
Ook waren ze een keer een faillissement aan het opruimen, stappenmotoren met spiegels en bakken sturingsmateriaal om uw vingers van af te likken. Diegenen die aan het sorteren waren, werkten daar voor een curator en daar was niks van af te pingelen, allemaal voor China...
De laatste keer stonden daar oude zenders.En mijn nieuwsgierigheid heeft 2 van die kristallen opgeleverd.
De rest was kapot.
Edit: ter informatie, het bovenste dun plaatje in het glas is het kristal, en dat zit tussen 2 goudkleurige plaatjes, verbonden met fijne draadjes. Zeer mooi om te zien, meer niet.
Prima, ik ga de volgende keer eens kijken. Juist omdat er heel veel veranderd moet je regelmatig eens langslopen. Soms is het niet altijd bereikbaar omdat er tonnen gewicht voor ligt, andere keren hebben ze juist de volledige zone opgeruimd en ligt er heel weinig. Maar het blijft de moeite voor een regelmatig bezoek. Mooie kristal trouwens, ideaal om er iets mooi's dekoratief mee te maken en hem te laten werken. Steek een kleine controller in de socket....