BPW34 e sensore laser

[bloodsun]

Ciao a tutti.
spero che qualcuno mi possa aiutare in un progettino che avevo in mente.
l'idea che avevo in mente era di creare un sensore per laser non modulato per il rilevamento di un fascio laser, e detto sensore (in movimento) attraverso diverse posizioni e diversi bpw34 posti a distanze prestabilite (ed interfacciato con un PIC) per fargli fare diverse operazioni di calcolo tempi, e poi memorizzarle.

Tralasciando PIC e laser, i problemi sono sulla stazione ricevente.
partiamo dall'inizio. il laser è un laser di circa 650 nm rosso.
Una volta piazzato, al passaggio del modello colpisce il primo bpw34 (fotodiodo) che al passaggio dovrebbe commutare il segnale da livello logico basso ad alto o viceversa (non ha granchè importanza) e detta operazione si ripeterà diverse volte per diversi sensori proseguendo con il veicolo.
ho provato diversi circuiti trovati in rete per rilevare l'interruzione del facio laser (a volte specifici col bpw34) ma ho riscontrato una serie infinita di problemi che mi hanno fatto una confusione astronomica.
1° problema. la luce solare che dovrebbe essere filtrata dalla luce emessa dal laser
onde evitare che tutti i sensori la rilevino come segnale. C'è un però!!... evitando categoricamente la soluzione del tubicino nero per ragioni di spazio ed estetica (la ricevente dovrebbe essere montata a bordo macchina ed al limite potrei mettere una plastica trasparente rossa aggiuntiva). analizzando la questione da un punto di vista pratico, la cosa potrebbe essere fatta attraverso un fotodiodo che campioni la sola luce solare e la compari a quella del sensore che deve esser colpito dalla luce laser, in modo tale che il sole non crei falsi positivi rilevabili, perhè entrambi sarebbero colpiti dal sole, ma solo uno sarebbe colpito dal laser. (lo stesso sensore luce solare poi lo metterei a confronto con più sensori laser). Fattibile???

2° problema: applicando gli schemi trovati in rete su una breadboard non ne sono proprio venuto a capo di ricavare un risultato concreto (anche solo per il sensore laser, non ne parliamo della sua comparazione con il filtro) e sono giunto alla conclusione che io e gli operazionali non andiamo molto d'accordo.

c'è qualche anima santa che ha mai lavorato con i bpw34 e mi dà una mano sia a livello di schema che di tarature del sensore??
attualmente ho a disposizione come operazionali un paio di TL082 e un LM324 e 3 BPW34 per fare qualche prova pratica.
Ciao e grazie dell'attenzione

[romoloman]

Originalmente inviato da bloodsun

Ciao a tutti.
spero che qualcuno mi possa aiutare in un progettino che avevo in mente.
l'idea che avevo in mente era di creare un sensore per laser non modulato per il rilevamento di un fascio laser, e detto sensore (in movimento) attraverso diverse posizioni e diversi bpw34 posti a distanze prestabilite (ed interfacciato con un PIC) per fargli fare diverse operazioni di calcolo tempi, e poi memorizzarle.

Tralasciando PIC e laser, i problemi sono sulla stazione ricevente.
partiamo dall'inizio. il laser è un laser di circa 650 nm rosso.
Una volta piazzato, al passaggio del modello colpisce il primo bpw34 (fotodiodo) che al passaggio dovrebbe commutare il segnale da livello logico basso ad alto o viceversa (non ha granchè importanza) e detta operazione si ripeterà diverse volte per diversi sensori proseguendo con il veicolo.
ho provato diversi circuiti trovati in rete per rilevare l'interruzione del facio laser (a volte specifici col bpw34) ma ho riscontrato una serie infinita di problemi che mi hanno fatto una confusione astronomica.
1° problema. la luce solare che dovrebbe essere filtrata dalla luce emessa dal laser
onde evitare che tutti i sensori la rilevino come segnale. C'è un però!!... evitando categoricamente la soluzione del tubicino nero per ragioni di spazio ed estetica (la ricevente dovrebbe essere montata a bordo macchina ed al limite potrei mettere una plastica trasparente rossa aggiuntiva). analizzando la questione da un punto di vista pratico, la cosa potrebbe essere fatta attraverso un fotodiodo che campioni la sola luce solare e la compari a quella del sensore che deve esser colpito dalla luce laser, in modo tale che il sole non crei falsi positivi rilevabili, perhè entrambi sarebbero colpiti dal sole, ma solo uno sarebbe colpito dal laser. (lo stesso sensore luce solare poi lo metterei a confronto con più sensori laser). Fattibile???

2° problema: applicando gli schemi trovati in rete su una breadboard non ne sono proprio venuto a capo di ricavare un risultato concreto (anche solo per il sensore laser, non ne parliamo della sua comparazione con il filtro) e sono giunto alla conclusione che io e gli operazionali non andiamo molto d'accordo.

c'è qualche anima santa che ha mai lavorato con i bpw34 e mi dà una mano sia a livello di schema che di tarature del sensore??
attualmente ho a disposizione come operazionali un paio di TL082 e un LM324 e 3 BPW34 per fare qualche prova pratica.
Ciao e grazie dell'attenzione

Senza modulazione non esiste un sistema che possa escludere che un sensore venga colpito dalla luce solare.
Anche qualora tu ne avessi due, volendo fare l'avvocato del diavolo, uno potrebbe essere colpito e l'altro appositamente oscurato dalla luce solare.
tuttavia se sei sicuro che i due sensori non subiscano manomissioni e che in media abbiano lo stesso ingresso luminoso, con l'operazionale puoi pensare di porre i due segnali provenienti dal BPW34 uno sull'ingresso invertente e uno su quello non invertente e ottenere la somma. se entrambi vedono la stessa luce la somma è 0 se uno riceve quantità differenti ti sbilancia l'uscita in negativo o in positivo...,
a questo basta far si che il sensore colpito dal laser sia sempre e solo quello che sbilancia in positivo e ti trovi un segnale che vale 0 quando entrambi sono illuminati allo stesso modo o VCC quando il fotodiodo collegato all'ingresso non invertente alza la tensione.
La stessa cosa la potresti fare senza usare gli AMP-OP anche usando due ADC del PIC.... anzi meglio, visto che puoi calibrare lo 0 più facilmente....

Spero di essere stato chiaro...

[bloodsun]

per esser stato chiaro... sei stato chiarissimo... come tutta la teoria sugli operazionali, solo che quando prendo e faccio uno schema tipo o uno schema specifico, l'operazionale non si comporta come da teoria, ma a modo suo.
ad esempio... prendo due fotodiodi li collego 1 al + e 1 al - ( direttamente a massa) e con guadagno 100 e come risultato ho qualche millivolt in più rispetto a quanto fa uscire direttamente il fotodiodo posto con polarità inversa. oppure con combinazioni luminose varie non sortisce alcun effetto sul'uscita dell'operazionale. Oppure metto i fododiodi in serie ad una resistena e come risultato finale ho valori completamente differenti dallo 0 espressi a volte in volt, in funzione della tensione che applico. (tensione > fotodiodo > ingresso + o - > resistenza > massa)
di teoria ne ho letta tantissima... studiato le formule... fatto calcoli che non si riscontrano nella realtà, verificato datasheet... ma non ne vengo a capo.
Se non mi sono spiegato bene prima, chiedo scusa, ma il sensore di filtro ed il sensore del laser essendo illuminati dalla medesima luce solare dovrebbero generare una tensione pressappoco pari (o lasciar passare una tesione pressapoco pari a seconda di come viene installato), mentre nel momento in cui colisco 1 dei due sensori la luce solare si viene a sommare alla luce del laser producendo una maggior tensione.
quello che mi serve in questo momento è uno schema da testare per verificarne l'efficienza, e capire che valori reali andare ad inserire e quali componenti usare per passare alla progettazione del PCB.

preferirei evitare di dover campionare con il pic direttamente analogico digitale (anche per questioni di risoluzione in termini di bit, visto che stiamo parlando di valori intorno ai 350 millivolt, e per evitare cicli di programmazione e casistiche non previste, (era la mia via di fuga estrema) ma se questa comincia a diventare l'unica soluzione, mi rassegnerò...

Spero che abbia fatto capire meglio quello che cercavo
grazie dell'interessamento, Ciao

[romoloman]

Originalmente inviato da bloodsun

per esser stato chiaro... sei stato chiarissimo... come tutta la teoria sugli operazionali, solo che quando prendo e faccio uno schema tipo o uno schema specifico, l'operazionale non si comporta come da teoria, ma a modo suo.
ad esempio... prendo due fotodiodi li collego 1 al + e 1 al - ( direttamente a massa) e con guadagno 100 e come risultato ho qualche millivolt in più rispetto a quanto fa uscire direttamente il fotodiodo posto con polarità inversa. oppure con combinazioni luminose varie non sortisce alcun effetto sul'uscita dell'operazionale. Oppure metto i fododiodi in serie ad una resistena e come risultato finale ho valori completamente differenti dallo 0 espressi a volte in volt, in funzione della tensione che applico. (tensione > fotodiodo > ingresso + o - > resistenza > massa)
di teoria ne ho letta tantissima... studiato le formule... fatto calcoli che non si riscontrano nella realtà, verificato datasheet... ma non ne vengo a capo.
Se non mi sono spiegato bene prima, chiedo scusa, ma il sensore di filtro ed il sensore del laser essendo illuminati dalla medesima luce solare dovrebbero generare una tensione pressappoco pari (o lasciar passare una tesione pressapoco pari a seconda di come viene installato), mentre nel momento in cui colisco 1 dei due sensori la luce solare si viene a sommare alla luce del laser producendo una maggior tensione.
quello che mi serve in questo momento è uno schema da testare per verificarne l'efficienza, e capire che valori reali andare ad inserire e quali componenti usare per passare alla progettazione del PCB.

preferirei evitare di dover campionare con il pic direttamente analogico digitale (anche per questioni di risoluzione in termini di bit, visto che stiamo parlando di valori intorno ai 350 millivolt, e per evitare cicli di programmazione e casistiche non previste, (era la mia via di fuga estrema) ma se questa comincia a diventare l'unica soluzione, mi rassegnerò...

Spero che abbia fatto capire meglio quello che cercavo
grazie dell'interessamento, Ciao

positivo-resistenza-fotodiodo-massa.
la giunzione fotodiodo-resistenza la connetti a operazionale + e -
ovviamente una giunzione a + e la giunzione dell'altra serie a -

lo vuoi usare come comparatore... nessun feedback sull'invertente...
non può dare altro in uscita che VCC o 0...

vedi un po' se funziona...
ciao

[bloodsun]

posto l'ultimo schema che ho trovato spulciando google su di un'altro forum...

Regolando il trimmer da 470kohm dovrai fare in modo di avere sul punto A (indicato nello schema) una tensione compresa tra i 3 e i 4V quando il fotodiodo è illuminato. Il punto B invece, attraverso il potenziometro da 10kohm, dovrai regolarlo a 2V circa.

In condizioni di fotodiodo illuminato l' uscita dell' LM358 (quella da collegare all' ingresso del 4001) sta a livello basso quindi prossima a 0V. Nel momento in cui il fascio laser viene interrotto l' uscita dopo un inevitabile ritardo commuta portandosi a livello alto quindi prossima a Vcc.

Indicativamente (giusto per darti l' idea) il tempo di risposta del circuito valutato dal momento in cui il fotodiodo viene oscurato al momento in cui l' uscita supera i 6V (condizione necessaria affinché il 4001 alimentato a 9V possa riconoscere un livello logico alto) dovrebbero aggirarsi sui 35µs.
Per fare le cose fatte bene questo tempo non dovrebbe essere superiore ad 1/10 di quello di oscuramento (50µs) quindi 5µs. Il limite più evidente in questo senso è dato dallo slew rate dell' LM358 che è di soli 0,3V/µs, cambiando l' operazionale le cose migliorerebbero non poco.

Infine aggiungi un condensatore da 100nF il più vicino possibile ai pin di alimentazione dell' LM358. Considera inoltre che non sarebbe affatto male stabilizzare a 9V la tensione di alimentazione, poiché lo scaricarsi della batteria porta il circuito a lavorare in differenti condizioni.

con lo schema allegato, solo che io... i 3/4 V in uscita... li vedrei col cannocchiale... il mio massimo regolando i 470kohm è stato 0.41 volt contro i 0.35 direttamente all'uscita del BPW34.

Originalmente inviato da romoloman

positivo-resistenza-fotodiodo-massa.
la giunzione fotodiodo-resistenza la connetti a operazionale + e -
ovviamente ina giunzione a + e la giunzione dell'altra serie a -

vedi un po' se funziona...
ciao

provato, ma il valore 0 è un'utopia... il valore minimo raggiunto dopo l'operazionale è 1.28V con illuminazione laser e 11.30V senza illuminazione laser. (se ritrovo lo schema te lo posterò in modo da capirci meglio)
Errata corrige: rileggendo, credo che lo schema non fosse proprio quello da te descritto. controllo e ti faccio sapere. grazie
rimango in attesa di istruzioni ... magari passo passo, così da ragionarci con calma.
ciao e grazie ancora

[romoloman]

Schema di base... r=470K trimmer 1M

Allegato 208614

La logica è la seguente...
se le resistenze sono esattamente uguali, l'uscita deve essere nulla ovvero la metà della tensione di alimentazione, se un fotodiodo è maggiormente illuminato gli ingressi si scompensano e banalmente saturano o a 0 o a VCC

Devi regolare il trimmer in modo che l'uscita vada bassa (parti dal valore massimo della resistenza e scendi), a quel punto illuminando con il laser il fotodiodo attaccato all'ingresso invertente l'uscita dovrebbe andare alta..

Non dovrebbe esserci nulla di complicato...

[bloodsun]

Devo ammettere che questo schema non lo avevo ancora provato.
Piccolo dubbio: ma non ci va nessuna resistenza tra uscita e porta invertente?? nemmeno un collegamento per determinarne un guadagno?? (anche se di 1:1??)
stasera provo e ti faccio sapere. intanto grazie

[romoloman]

Originalmente inviato da bloodsun

Devo ammettere che questo schema non lo avevo ancora provato.
Piccolo dubbio: ma non ci va nessuna resistenza tra uscita e porta invertente?? nemmeno un collegamento per determinarne un guadagno?? (anche se di 1:1??)
stasera provo e ti faccio sapere. intanto grazie

Perchè vuoi che guadagni ??? lo vuoi far lavorare in saturazione in configurazione di comparatore puro: Amplificatore operazionale - Wikipedia

Fra l'altro per questa configurazione ti consiglierei come riportato da wikipedia l'operazionale LM339

[bloodsun]

Originalmente inviato da romoloman

Perchè vuoi che guadagni ??? lo vuoi far lavorare in saturazione in configurazione di comparatore puro: Amplificatore operazionale - Wikipedia

era semplicemente per il fatto che nelle varie guide lette fino ad oggi ho sempre rilevato che c'era un ponte o una resistenza per determinare un guadagno nella comparazione, e se non serviva far guadagnare il segnale (1:1) la si poneva con resistenza pari a quella d'ingresso invertente. tu mi dici che non serve... mi fido, ma ciò non toglie che rimango perplesso. tutto quà... stasera provo.

[bloodsun]

test dello schema terminato:

risultati... un fiasco totale e un mezzo danno!!
allora... posizionato D1 e D2 con anodo a massa e cadoto verso resistenza
alimentazione 12.15V
Inizio test: nessuna illuminazione o illuminazione della sola lampada della scrivania:
collegando a massa il tester(1), e leggendo in uscita (4) trovo 11.58V
in ingresso dell'operazionale (2) leggo 0.21V zero luce (dito sopra il fotodiodo) 0.30V lampada, 0.43V laser; praticamente gli stessi valori ~0.01V di differenza per il punto(3).
illuminando il fotodiodo D1 con il laser, sul punto (4) leggo 11.58V
illuminando il fotodiodo D2 con il laser, sul punto (4) leggo 11.58V

regolando il trimmer da 1Mohm => 0ohm con e senza illuminazione lampada/laser rimane a 11.58-11.57V

ad un certo punto vedo improvvisamente il valore scendere a 1.65V (sotto non è mai sceso) eee... ho fatto un mezzo danno alla breadboard senza rendermene conto.
il fotodiodo è andato in surriscaldamento perchè il trimmer era andato a 0ohm ed era rimasto lui solo a dividere +12V e massa. ha colato un paio di fori della board
ho sbagliato qualche cosa??
correzioni del caso???

EDIT: P.S. le misurazioni ai punti (2) e (3) le ho fatte scollegando il comparatore dal circuito, altrimenti avevo tutt'altri valori