Як зробити ІЧ-детектор близькості несприйнятливим до денного світла?

Я намагаюся зробити пристрій вимірювання інфрачервоної близькості.

Я хочу, щоб вона була в діапазоні 10 см або 4 "(можливо, 15 см?). Частота, яку я використовую, становить 10 кГц. Ось схема, яку я використовував, за винятком того, що я використовував 1 nF конденсатори та резистори, який підходить для їх смуги - частота 10 КГц. Я використовував LM358A для OP-AMP, і я не знаю ідентифікатор частини мого ІК-діода.

Для підвищення чутливості та усунення зміщення я додав різницький підсилювач з коефіцієнтом підсилення 10, використовуючи інший OP-AMP всередині LM358A. Я використовував потенціометр для встановлення віднімання напруги, виведеної з нижньої ланцюга.

Це працює! З розумною лінійністю. Однак рівні напруги змінюються з денною інтенсивністю світла.

Чи є спосіб зробити цей пристрій незахищеним від денного світла за допомогою LDR? Я намагався з'єднати LDR паралельно з потенціометром усунення зміщення, однак, як очевидно, це не дало хороших, логічних результатів. У мене немає ніяких ІЧ-фільтрів, і дістати їх з Фарнелла чи подібних у Туреччині дуже дорого.

Від сюди .

Редагувати:

Ось моя схема:

Я не думаю, що використання сигналу ЛДР може зробити багато, тому що в ланцюзі вже є якесь придушення світла навколишнього середовища: це фільтр високих частот на конденсаторі С8.

Я погоджуюся з MikeJ-UK, що сигнал, ймовірно, насичений навколишнім світлом.

Якщо ви просто хочете, щоб датчик близькості працював з більш навколишнім світлом, я б запропонував поставити ІЧ-фільтр перед детектором.

Якщо це занадто просто (або у вас також багато ІЧ-світла навколишнього середовища, наприклад, тому що на детекторі світить сонце):
Ви повинні вирішити проблему, коли сигнал повністю заклинюється навколишнім світлом.

Припустимо, що фотострум, викликаний сигналом, становить кілька мікроампер або менше, а навколишнє світло дає вам приблизно 0,1 мА, на дільниці вхідної напруги є лише дуже невелика напруга сигналу (D1 / R10). Чим більше струму (спричиненого навколишнім світлом) протікає в дільнику напруги, тим меншим буде ваш сингл.

Просто посилення посилення не допомагає, оскільки шум буде також посилюватися, і я думаю, що ви потрапляєте в регіони, де співвідношення сигнал-шум - це те, про що ви повинні подбати.

Таким чином, замість того, щоб мати дільник напруги на детекторі, кращим підходом було б використовувати підсилювач транзимпації:

Його вихідна напруга лінійна до фотоструму. Так це дасть вам принаймні постійний рівень сигналу, незалежно від того, скільки освітлення у вас є (див. Також цю статтю про цю проблему від Боба Піза).

Звичайно, це справедливо лише в межах: якщо ваш підсилювач заклинив, ви не можете багато зробити.

Тому посилення перед смуговою фільтрацією не повинно бути занадто великим. Але якщо ви зробите свій смуговий фільтр досить вузьким, ви зможете зробити величезне посилення після цього (як у радіоприймачах).

Ви хочете отримати амплітуду відомої частоти з вашого діодного сигналу. Це може бути, як ви вже намагалися зробити з дуже вузьким смуговим фільтром, проте є обмеження. Ще один варіант - використовувати підсилювач, що блокується . Вони можуть бути на багато порядків кращими, ніж аналогові смугові фільтри.

Підсилювач блокування в основному множує вхідний сигнал на опорний сигнал потрібної частоти. Потім вихід фільтрується низькочастотно. У цьому процесі всі частотні компоненти, які не відповідають еталонному, не генерують значного виходу постійного струму, оскільки значення різних періодів деструктивно компенсують один одного.

Я спробував знайти кілька хороших ілюстрацій і знайшов примітку програми LabView і короткий функціональний опис .

Програмний підхід: Мікроконтролер

Готовий до використання чіп: AD630 (повинні бути дешевші)

Ну, хоча ідеї тут здаються досить витонченими .. ну, якщо ви не можете зробити це просто, це може бути неправильним. Олі Глазер мав тут, мабуть, найкращу ідею, навіть я сам спробував її раніше. вам потрібно вимкнути ІЧ-світлодіод, щоб відібрати проб навколишнього світла, а потім увімкнути його знову, щоб відібрати зчитування, віднімаючи ці заходи, ви отримаєте правильну міру. Незручностей буде мало через рівень насиченості фото транзистора, але це найкраще, що можна з нього вийти. ІЧ-фільтри не дуже рекомендуються, якщо у вас світлодіод низької потужності.

Я підозрюю, що вхід насичує. При високих рівнях освітлення навколишнього середовища, при цьому діод проходить близько 100uA, не буде залишених ухилів. Спробуйте зменшити резистор 50k.

Якщо ви подаєте сигнал в мікроконтролер, то, можливо, ви можете використовувати процедуру калібрування для налаштування освітлення навколишнього середовища.

Наприклад, якщо ви читаєте рівень, коли нічого не передається, ви можете відняти це значення від показання "ON", щоб отримати різницю, викликану вашим ІЧ-випромінювачем.
Щось подібне повинно допомогти. Ви можете зробити подібне з LDR у зворотній зв'язці OPAMP, щоб відрегулювати коефіцієнт посилення, але це було б складніше, щоб отримати право.

Інша річ, можливо, мати більш чіткий смуговий фільтр (наприклад, поетапний 2 або 3 ступені), так що "видно" лише модульована частота.

Дивлячись на спектр сонячного світла у Вікіпедії, спостерігається заглиблення в 940 нм за рахунок поглинання ІЧ водяною парою в атмосфері.

Використання ІЧ-джерела та датчика, що працюють на 940 нм, значно зменшить підйом освітлення навколишнього середовища.

RPR220 - це один, який має 800 нм і 940 нм версію.

Я б погодився із пропозицією Олі Глазера щодо використання мікроконтролера, але я б запропонував також змінити декілька схем:

1. Я б запропонував додати другий вхід АЦП до мікроконтролера, щоб відчути рівень постійного струму від фотодіоду. Я думаю, що чутливість фотодіоду нелінійна. Якщо ваш вхід змінного струму має 100-кратний коефіцієнт підсилення входу постійного струму, то обчисліть об'єднане значення входів (100x значення постійного струму значення змінного струму) та виконайте деяке перетворення (або інтерполюйте за допомогою таблиці пошуку), щоб отримати лінійне значення.
2. Можливо, буде додано аналоговий смуговий фільтр, але зняти демодулятор. Попросіть процесор вибірки входу на 40 кГц. Використовуйте чотири середні ковзаючі фільтри (спочатку лінеаризований зразок для фільтра 0, поруч з фільтром 1, потім 2, 3, 0, 1, 2, 3 тощо) та обчисліть рівень сигналу змінного струму як (f2-f0) * (f2 -f0) + (f3-f1) * (f3-f1). Такий підхід запропонує набагато кращий захист від шуму, ніж піковий детектор.

Я бачив декілька варіантів ІЧ-підсилювачів для контролю зміщення діода, щоб уникнути насичення, наприклад, цим пристроєм Elmos та цим дуже старим ІК-підсилювачем SL480 Я використовував схему, засновану на першому прикладі для зовнішнього датчика близькості та це спрацювало дуже добре

Можливий і механічний розчин, «сопілка» - це трубка, яка захищає приймач від більшості зовнішнього світла.

Чи намагалися ви мати додатковий датчик як контрольну групу, такий, який піддається впливу того ж навколишнього світла, але не виявляє перешкод, які робить ваш реальний датчик? Потім ви піддаєте сигнал датчика контрольної групи робочому датчику.

Це працювало для мене кілька разів у наукових проектах, ха-ха. Тоді я не знав, як програмувати програмний фільтр.