Jag har under lång tid funderat på ett projekt där man placerar 4st fotodioder bakom en kvadratisk bländare. Genom att dioderna blir mer eller mindre skuggade bakom bländaren så kommer man att få 4st analoga nivåer som berättar vinkeln på infallande ljus med stor noggranhet.
Detta ska ju lösas så enkelt och med så lite komponenter som möjligt. Dioder med tillräckligt stor area och tillräcklig effekt på det infallande ljuset så borde det räcka att direkt ansluta dom till pot ingångarna på gameporten i datorn. Tyvärr ger ju IR-led inte så mycket effekt och det vanliga ljuset innehåller även det en hel del IR.
Jag har testat lite med BPW20 dioder och externt dagsljusfilter. På 20cm avstånd så får jag nivåer som är tillräckliga och det går utmärkt att förstärka den signalen direkt med en trissa eller op kopplad som transkonduktans förstärkare. Men jag ska ha 4-5m avstånd.
Det ser ju tyvärr ut som om man måste modulera signalen och sedan ha avstämda mottagare för varje kanal. Det blir ju för mycket jobb o få till det helt enkelt om man inte hittar någon enkel färdig modul. De som finns ger ju TTL signal ut. Förr fanns det sådana som gav analoga utsignaler och hade en modulering på 38kHz men jag har inte hittat någon.
Några tips?
Mikael
Fotodioder-analoga nivåer
Jag har egentligen mjukvaran färdig för att läsa av med LED'en av och på. Men för att kunna göra det snabbt nog så måste jag då använda AD omvandlare. Jag hade först ritat på 4st enkanals 12bitars AD omvandlare som skulle läsas parallellt på parallellporten. Då hade jag samplingshastighet så det räckte och blev över med god marginal.
Men jag vill göra det så enkelt som det bara går och de analoga ingångarna på gameporten borde ju då hjälpa mig i detta syfte. Men bekymret är att hastigheten blir så låg att det finns inget utrymme för dubbla samplingar. Likväl så finns det en tröghet i själva förstärkarkopplingen med en trissa direkt till dioden som nog kommer att skapa problem med att gå från 0 till full signal. Den signalen jag ska känna av är tämligen långsamt varierande med ändå tidskritisk. (skyttesimulator).
Mina funderingar som jag hoppas på ska fungera är enligt bilden nedanför. Dioden belyses av en grupp på 6st IR led på totalt 100-150mW per styck. Spridningvinkeln hos LED är +-10grader. Den belysta ytan kommer att vara ca 15000cm2 på 4m avstånd.
Jag får då fram att det lär bli en effekt om 600-900mW / 15000cm2 = 0.04-0.06mW/cm2. Dioden ger ca 43uA per mW/cm2 men endast halva ytan kommer att vara belyst vid mittläge så det kommer då att bli 21.5uA/mW. 0.04-0.06mW x 21.5uA ger då 0.86-1.29uA i fotoström som förstärks 100gr i transistorn. Dvs 86-129uA för att ladda kondensatorn på 10nF inuti gameporten.
Nu har jag inte räknat exakt på hur snabbt kondensatorn kommer att laddas på grund av att jag inte kommer ihåg eller orkat leta fram hur man räknar ut kondensatorn laddning vid laddning med konstantström. Men vid 5volt över 50kohm som är mittläge på en joystick så kommer laddströmmen att vara 100uA vid start för att sjunka till ca 37uA innan den den räknas som 1'a av datorn.
Motståndet på 4.7-10M är uppskattat för att dämpa infallande ljus ifrån rumsbelysningen och mörkerström.
Men jag måste köpa hem lite komponenter att testa med. De dioder jag har är inte vad jag tänkt använda. Jag har planerat att använda bpw34f (inbyggt dagsljusfilter) De har 7mm2 aktiv area som kommer att belysas typ 10-90% beroende på infallande vinkeln på ljuset. Istället för en kvadratisk bländare så har jag funderat på 4st små bländaröppningar och varje diod skärmad för att endast ljus ifrån den egna öppningen ska påverka. Frågan är ju hur övrigt ljus kommer o falla in och belysa dioden.
Några andra tips?
Mikael
Edit Kom ju på att fotoströmmen måste förstärkas mera än 100ggr. vid 10% av ytan belyst så måste det då motsvara 100kOhm på potensiometern. Blir nog då typ 200-300ggr. Eftersom en halogenlampa ger ut nästan lika mycket IR i området 700-1000nm som synligt ljus så kanske det skulle funka med en liten 20W reflektor lampa bakom ett dagsljusfilter som släpper igenom ljus från 800nm och uppåt?
Men jag vill göra det så enkelt som det bara går och de analoga ingångarna på gameporten borde ju då hjälpa mig i detta syfte. Men bekymret är att hastigheten blir så låg att det finns inget utrymme för dubbla samplingar. Likväl så finns det en tröghet i själva förstärkarkopplingen med en trissa direkt till dioden som nog kommer att skapa problem med att gå från 0 till full signal. Den signalen jag ska känna av är tämligen långsamt varierande med ändå tidskritisk. (skyttesimulator).
Mina funderingar som jag hoppas på ska fungera är enligt bilden nedanför. Dioden belyses av en grupp på 6st IR led på totalt 100-150mW per styck. Spridningvinkeln hos LED är +-10grader. Den belysta ytan kommer att vara ca 15000cm2 på 4m avstånd.
Jag får då fram att det lär bli en effekt om 600-900mW / 15000cm2 = 0.04-0.06mW/cm2. Dioden ger ca 43uA per mW/cm2 men endast halva ytan kommer att vara belyst vid mittläge så det kommer då att bli 21.5uA/mW. 0.04-0.06mW x 21.5uA ger då 0.86-1.29uA i fotoström som förstärks 100gr i transistorn. Dvs 86-129uA för att ladda kondensatorn på 10nF inuti gameporten.
Nu har jag inte räknat exakt på hur snabbt kondensatorn kommer att laddas på grund av att jag inte kommer ihåg eller orkat leta fram hur man räknar ut kondensatorn laddning vid laddning med konstantström. Men vid 5volt över 50kohm som är mittläge på en joystick så kommer laddströmmen att vara 100uA vid start för att sjunka till ca 37uA innan den den räknas som 1'a av datorn.
Motståndet på 4.7-10M är uppskattat för att dämpa infallande ljus ifrån rumsbelysningen och mörkerström.
Men jag måste köpa hem lite komponenter att testa med. De dioder jag har är inte vad jag tänkt använda. Jag har planerat att använda bpw34f (inbyggt dagsljusfilter) De har 7mm2 aktiv area som kommer att belysas typ 10-90% beroende på infallande vinkeln på ljuset. Istället för en kvadratisk bländare så har jag funderat på 4st små bländaröppningar och varje diod skärmad för att endast ljus ifrån den egna öppningen ska påverka. Frågan är ju hur övrigt ljus kommer o falla in och belysa dioden.
Några andra tips?
Mikael
Edit Kom ju på att fotoströmmen måste förstärkas mera än 100ggr. vid 10% av ytan belyst så måste det då motsvara 100kOhm på potensiometern. Blir nog då typ 200-300ggr. Eftersom en halogenlampa ger ut nästan lika mycket IR i området 700-1000nm som synligt ljus så kanske det skulle funka med en liten 20W reflektor lampa bakom ett dagsljusfilter som släpper igenom ljus från 800nm och uppåt?
-
Magnus Pihl
- Inlägg: 401
- Blev medlem: 6 maj 2004, 12:22:36
- Ort: Stockholm
Har experimenterat lite och kan bara säga att IR ljuset på 4m är för svagt för att räcka till utan någon form av bärvåg som gör att man kan filtrera ut DC nivå och 50hz. De tester som jag gjort har visat på att man måste ha minst 2000mW effekt och eftersom det är kontinuerlig effekt så rör det sig om en ca 12st IR led på 150mW styck.....
Men igår kväll så testade jag något som jag inte trodde på. Jag sätte en 30mm lins framför fotodioden och lät dioden hamna en bit bakom fokus så ljuset projiceras som en stor punkt (10mm dia) så att ljuset kan täcka över 50% på 4st dioder. Övertygad om att bakgrundsljuset skulle förstärkas o störa så blev det en god överaskning. En fjärrkontroll med 20mW uteffekt (testkälla) som jag tidigare fått att räcka 40cm med god skillnad mellan signal och bakgrundsljus räckte nu 2m och jag hade då säkerligen 10ggr skillnad i nivåerna. 80mW borde ju ledigt räcka till för en god signal på 4m.
Men var hittar man, eller går det att hitta billiga 2d PSD'er. Med en lins så borde en sådan vara utmärkt. Bekymret att dom jag har sett pris på har kostat 2-3000kr.
Mikael
Men igår kväll så testade jag något som jag inte trodde på. Jag sätte en 30mm lins framför fotodioden och lät dioden hamna en bit bakom fokus så ljuset projiceras som en stor punkt (10mm dia) så att ljuset kan täcka över 50% på 4st dioder. Övertygad om att bakgrundsljuset skulle förstärkas o störa så blev det en god överaskning. En fjärrkontroll med 20mW uteffekt (testkälla) som jag tidigare fått att räcka 40cm med god skillnad mellan signal och bakgrundsljus räckte nu 2m och jag hade då säkerligen 10ggr skillnad i nivåerna. 80mW borde ju ledigt räcka till för en god signal på 4m.
Men var hittar man, eller går det att hitta billiga 2d PSD'er. Med en lins så borde en sådan vara utmärkt. Bekymret att dom jag har sett pris på har kostat 2-3000kr.
Mikael
