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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fotodiode mit Frequenzfilter und Verstärkung, aber wie?


Autor: martin (Gast)
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Hallo

ich arbeite zur Zeit an einem Projekt für die Schule und benötige dafür 
einen optischen Sensor, der auf einen Abstand von etwa 15cm eine Fläche 
auf die Farben schwarz und weiß abtasten soll.

Mein momentaner ansatz wäre eine Fotodiode (BPW 34), welche sich hinter 
einem Rotlichtfilter befindet (roter Laser), um das Tageslicht 
weitestgehend auszublenden. Dazu wird der Laser mit einem Rechtecksignal 
auf etwa 100kHz moduliert.

Jetzt habe ich mit dieser grundüberlegung schon etliche 
Verstärkerschaltungen durchprobiert, aber immer habe ich das Problem, 
dass das restliche Rotlichtspecktrum einen größeren Ausschlag 
verursacht, als das relativ schwache Laserlicht. Der Sensor müsste auch 
bei normaler Raumhelligkeit (eventuell Sonne durchs Fenster) 
funktionieren.

Gibt es eine Möglichkeit, sowas zu realisieren?

Schonmal danke für eure Antworten.

Autor: Andi ... (xaos)
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nimm erstmal 2 verschiedene filter, so dass nur licht bei 650nm +-10nm 
zum sensor kommt. also genaue wellenlänge des lasermoduls (vorher genau 
bestimmen bzw ein venrüpnftiges non china produkt verwenden).

10khz reichen schon locker, die diode danach durch nen aktiven bandpass 
10khz +/- 1khz jagen und fertig

Autor: martin (Gast)
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ich hab leider nur den einen Filter zur verfügung. Er ist auf einer 
seite verspiegelt und lässt durch diese seite auch nur rotes Licht 
durch. Wies mit IR-Spektrum aussieht, weiß ich nicht genau, aber den 
Filter habe ich aus nem alten Barcode-scanner. Daher denke ich, dass er 
für rotes Licht gut geeignet sein wird.
Der Laser besteht aus einer 100mW Laserdiode mit ner Kollimierungsoptik 
aus nem Laserdrucker. Natürlich läuft er nicht auf den vollen 100mW.

Aber das eigendliche Problem ist wie gesagt das restliche Tageslicht, 
welches den Filter ebenfalls passiert.

Wäre das ganze z.b. mit einem Transimpedanzverstärker möglich?

Autor: Arno H. (arno_h)
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Hast du die Fotodiode mal in eine Röhre gepackt, um Fremdlicht durch 
einen möglichst kleinen Eintrittswinkel abzuhalten?
Wenn das Modulationssignal unmittelbar zur Verfügung steht, könnte auch 
Lock-In-Technik was bringen.

Arno

Autor: martin (Gast)
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Ein Bild vom Fotosensor ist im Anhang. Oben in der Mitte ist der Filter 
und hinten drann im Gehäuse die Fotodiode.

Ich wollte die ganze Schaltung auch möglichst einfach und platzspaarend 
halten. Deswegen hoffe ich, dass sowas auch mit Operationsverstärkern 
bzw. Transistoren zu machen ist. Ich hab mir eben mal die 
Look-In-Technik angeschaut und auf den ersten Blick sieht das ziemlich 
kompliziert aus. Hab aber auf dem Gebiet nicht viel Ahnung.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Stimmen die Winkel? Wenn du anstatt Papier eine Spiegelfolie hinlegst, 
trifft der Laser dann auch die Filterscheibe und vor allem die Diode?
Möglicherweise bringt es was, denn Laserstrahl aufzuweiten.

Arno

Autor: W. Bl (wb1)
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Schwarz und weiß sind keine Farben.
Du willst, wenn ich es richtig verstehe, reflektiv erkennen.
Ich hatte mal ein ähnliches Problem beim detektieren der roten 
Kennzeichnung der Zählerscheibe eines Ferrariszählers.
Dabei trat immer das Problem auf, das die Arbeitspunkte bei 
Fremdlichteinfall wegliefen.
Ich habe mir einen Farblichtsensor von MAZET besorgt. Der verwendete Typ 
(Dreibereichsfarbsensor mit integrierten Interferenzfiltern) liefert für 
jede Grundfarbe des Spektrums ein eigenes Signal.
Mit steigender Helligkeit steigt natürlich auch das Ausgangssignal jeder 
Grundfarbe, durch Differenzbildung erhälst du aber ein eindeutiges 
Nutzsignal. Wenn du deine Lichtquelle pulst, reicht es den 
Wechselstromanteil des Differenzsignals auszuwerten.

Autor: martin (Gast)
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Danke für eure Antworten.
Ich werde das dann wohl so machen, dass ich noch einen 2. Sensor 
einbaue, der die Umgebungshelligkeit ermittelt und so die 
Empfindlichkeit des eigentlichen Sensors anpasst. (Eventuell auch mit 
controller)
Das mit dem Farbsensor hört sich interessant an. Ich werd mal suchen, wo 
ich sowas her bekomme.

Autor: R2D2 (Gast)
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Warum legst du kein Sinussignal [oder Rechteck] auf die Sendediode und 
vergleichst die Phasenlage [Intensitätsänderung] vom Originalesinus mit 
der des empfangenen Signals?

Läuft recht stabil und so lange das Signal nicht von Fremdlicht völlig 
überstrahlt wird kommt dein Signal an. Nur die Änderung und nicht die 
absolute höhe deines Empfangssignals detektierst du. Das ist mittels 
Konsensatoren (einer in der Empfangs und einer in der Referenzleitung) 
recht einfach zu machen.

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