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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optischer Sensor gesucht


Autor: Christian Wolf (clupus)
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Hallo allerseits,

ich suche einen optischen Sensor. Wenn ihr mir zumindest mal einige 
Hersteller von Fotodioden & Co. nennen könntet, wäre ich euch dankbar.

Wenn noch jemand konkrete Vorschläge hat, was ich nehmen kann, hier die 
Spezifikationen:

Gemessen wird im Durchlichtverfahren (IR) die Bewegung von kleinen 
Wassertropfen
Es muss überprüfbar sein, ob der durch die Apparatur fliegende Tropfen 
genau in einer bestimmten Richtung passiert. Dann kann für die weitere 
Auswertung eine danach aufgestellte Fotodiode die Absorption messen. Ich 
muss also sicher sein können, dass der Tropfen über den Diodenchip 
fliegt. Damit ergibt sich eine max Breite der Sensorfläche, die etwa der 
Hälfte der Chipfläche einer kleinen Fotodiode entspricht.
Die Auswertung sollte nicht zu aufwendig sein, optimal wäre ein 
integrierter Chip, der ein Spannungssignal erzeugt wegen einer evtl. 
Verrauschten Umgebung.
Ach ja: Schnell muss der Sensor auch noch sein; die Tropfen kommen mit 
bis zu 350 m/s; das ist dann ein Anforderung an die Arbeitsfrequenz.

Vielen Dank schon mal
Christian

Autor: Tüll (Gast)
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Holy Shit - überschalltropfen!

Du suchst nicht einen CCD oder CMOS "Kamerasensor" oder? Da ist ja noch 
eine Optik davor die den Bildausschnitt definiert, und dann würde ich 
deine Bedingungen zur Sensorbreite nicht verstehen.

Autor: Christian Wolf (clupus)
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Tüll schrieb:
> Holy Shit - überschalltropfen!
>
> Du suchst nicht einen CCD oder CMOS "Kamerasensor" oder? Da ist ja noch
> eine Optik davor die den Bildausschnitt definiert, und dann würde ich
> deine Bedingungen zur Sensorbreite nicht verstehen.

Hi!

Naja, sie sind noch Unterschall aber nahe dran. Ich will aber noch ein 
bisschen Reserve wenn möglich haben.

Nein, ich such keine Kamera. Ich hab mal eine Skizze angehängt. Man 
schaut von oben in Richtung des eingestrahlten Lichts durch die 
Flugschneise auf die Sensorchips.
Funktionsweise: Das Fotoarray misst die Geschwindigkeit eins Tropfens. 
Außerdem muss sichergestellt sein (was hier nicht gilt, s. gestrichelte 
Flugbahn), dass der Tropen auch über die Fotodiode fliegt, wenn er in 
allen Arrayelementen detektiert wurde. Die Fotodiode misst die 
Transmission und damit indirekt Emission und Reflexion. Damit kann man 
den Tropfendurchmesser schätzen.
Zur Sensorbreite: Solange die Breite des Array kleiner ist als die 
Breite der Fotodiode brauche ich nur den Abstand entsprechend klein zu 
wählen. Wenn die Arrays breiter sind, kann der Tropfen wohl alle Flächen 
überstreichen und wird von der FD trotzdem nicht erkannt.

Ist irgendwie rübergekommen, was ich sagen will?

Christian

Autor: MaWin (Gast)
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Technisch ist das alles kein Problem,

man kann Photodiodenerkennungsflächen beliebig anordnen
per Lichtleiter, und wenn man Photodioden im Strombetrieb
verwendet sind sie schnell genug für Schallgeschwindigkeit.

Aber die Physik der realen Welt wird sich deinen Versuchen
widersetzen, der Wassertropfen wird nicht so fliegen wie
du willst, und die "Mitte" des Tropfens wird nicht da sein
wo du sie haben willst.

Ich denke mal du scheiterst mit deinen Grundannahmen, und
kannst dabei der vorhandenen Messtechnik nicht die Schuld
zuschieben.

Autor: John Drake (drake)
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Hallo Christian,

leider war die einzige Zahlenangabe eher unwichtig (FD sind ausreichend 
schnell für dein Vorhaben). Daher rede ich jetzt ein wenig ins Leere...

Ich gehe einmal davon aus, dass dies nur ein Einzelstück werden soll 
(für größere Stückzahlen könnte ich dir eine Firma empfehlen, die einen 
Sensor-IC mit beliebiger FD-Anordung und gewünschter Auswerte-Elektronik 
entwickeln würde).
Eine Aufzählung von FD-Herstellern wäre für dich sinnlos. Die wichtigere 
Frage ist, welche FD(-Arrays) sind für dich erhältlich? Bei RS gibt's 
die FD-Zeile S4111-16R von Hamamatsu (16 FD, jeweils etwa 1,5mm x 1,5mm) 
und bei Farnell gibt's 3 FD-Arrays von Silonex. Keine Ahnung, ob diese 
Arrays größenmäßig deinen Vorstellungen entsprechen. Stöbere auch selbst 
bei Distributoren.

Für die anschließende Transmissions-Messung eignet sich quasi jede PN- 
oder PIN-Fotodiode, die eine genügend große Empfangsfläche und eine dir 
genehme Bauform aufweist. Ev. tut's sogar die Billig-FD BP104...


Ich teile die Einschätzung von Mawin nicht, aber der Tipp mit den 
Lichtleitern ist nicht so blöd. 1mm-POF wäre recht simpel zu 
verarbeiten: Eine Seite von z.B. 4 Fasern in einer Linie ausrichten und 
verkleben, die anderen Enden jeweils auf eine klassische Planar-FD 
kleben (mit Epoxy). Der Aufbau ist allerdings alles andere als 
kompakt...


PS: Schließe CCD-Sensoren nicht prinzipiell aus. Professionelle 
Partikel-Messgeräte verwenden mittlerweile auch keine FD-Zeilen mehr, 
sondern CCD-Chips.

Autor: Christian Wolf (clupus)
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Hallo,

John Drake schrieb:
> Hallo Christian,
>
> leider war die einzige Zahlenangabe eher unwichtig (FD sind ausreichend
> schnell für dein Vorhaben). Daher rede ich jetzt ein wenig ins Leere...

was hättest du denn gerne für Zahlen gehabt?

>
> Ich gehe einmal davon aus, dass dies nur ein Einzelstück werden soll
> (für größere Stückzahlen könnte ich dir eine Firma empfehlen, die einen
> Sensor-IC mit beliebiger FD-Anordung und gewünschter Auswerte-Elektronik
> entwickeln würde).

Was sind "größere Stückzahlen"? Die Sache ist für meinen Professor an 
der Uni, der damit in seinen Turbinen messen will. Daher: Es war auch 
schon die Überlegung, was fertigen zu lassen. Aber da ist eben die 
Frage, ob es sich für einige wenige Versuchsaufbauten lohnt.

> Eine Aufzählung von FD-Herstellern wäre für dich sinnlos. Die wichtigere
> Frage ist, welche FD(-Arrays) sind für dich erhältlich? Bei RS gibt's
> die FD-Zeile S4111-16R von Hamamatsu (16 FD, jeweils etwa 1,5mm x 1,5mm)
> und bei Farnell gibt's 3 FD-Arrays von Silonex. Keine Ahnung, ob diese
> Arrays größenmäßig deinen Vorstellungen entsprechen. Stöbere auch selbst
> bei Distributoren.

Da das über die Uni läuft, kann ich an fast alle Chips rankommen; die 
können direkt ab Hersteller bestellt werden, sofern was existiert.

>
> Für die anschließende Transmissions-Messung eignet sich quasi jede PN-
> oder PIN-Fotodiode, die eine genügend große Empfangsfläche und eine dir
> genehme Bauform aufweist. Ev. tut's sogar die Billig-FD BP104...

Für die Transmissionsmessung wurde bereits eine Diode ausgewählt. Auch 
für das Array wurde eine ausgewählt, diese hat aber ein 
Geschwindigkeitsproblem (max. einige m/s) wegen der internen 
Auswerteelektronik. Das ist die S 4506.

>
>
> Ich teile die Einschätzung von Mawin nicht, aber der Tipp mit den
> Lichtleitern ist nicht so blöd. 1mm-POF wäre recht simpel zu
> verarbeiten: Eine Seite von z.B. 4 Fasern in einer Linie ausrichten und
> verkleben, die anderen Enden jeweils auf eine klassische Planar-FD
> kleben (mit Epoxy). Der Aufbau ist allerdings alles andere als
> kompakt...

Da müsste ich mir mal meine Gedanken zu machen. Das ganze hat einen 
Bauraum, der (mit Gehäuse) in ein Rohr von 25mm 
(Standard-Turbinenzugang) passt.

>
>
> PS: Schließe CCD-Sensoren nicht prinzipiell aus. Professionelle
> Partikel-Messgeräte verwenden mittlerweile auch keine FD-Zeilen mehr,
> sondern CCD-Chips.

Schaffen die das vom Timing her? Und wie steht's mit der Genauigkeit? 
Ich muss gestehen, dass ich mit CCD bisher noch keinen Kontakt hatte.

Danke schonmal
Christian

PS: Ein Prototyp ist wie gesagt schon mal aufgebaut worden und 
funktioniert mit langsamen Tröpfchen entsprechend gut.

Autor: F. V. (coors)
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Hi,

Vielleicht ist das hier was:

http://www.menlosystems.com/media/pdf/DataSheet/FP...

CCD Kameras koennen das wohl auch, allerdings sind die eher teuer und 
nicht unbedingt klein. Trotzdem kannst du ja bei FLIR oder Santa Barbara 
Focal Plane mal gucken...

Bei sowas ist nen Preis mal hilfreich und vielleicht sowas wie die 
Detektorflaeche und Bandbreite. Ihr habt das ja vermutlich alles mal 
ausgerechnet.

Felix

Autor: Lack Nagel (Gast)
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TSL1401 - - - 128 Pixel - - - & schnell

Autor: Christian Wolf (clupus)
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Lack Nagel schrieb:
> TSL1401 - - - 128 Pixel - - - & schnell

Wäre super und auch von der Ansteuerung einfach, ist aber zu langsam. 
Wenn ein Tropen 4 mal detektiert werden soll, muss er auf der 8mm langen 
Strecke alle 2mm erkannt werden. Bei einer max. Abtastfrequenz von 15kHz 
(komplettes Array!) ergibt das ca. 30m/s. Ich bräuchte aber ca. das 
10-fache.

Wenn ihr aber so einen Chip "in schneller" im Angebot hättet, wäre das 
supi!

Christian

Autor: Lack Nagel (Gast)
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die aktuellen TSLs laufen mit 8 MegaHz Clock .

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