Paso 3: Acondicionamiento de señales
General
En el diseño del circuito para el detector de fui a través de muchas iteraciones y había probado muchos tipos de detectores. De fotodiodos en modo fotovoltaico y transconductancia. Métodos de detección reflexivos y transmisivas. Con diferentes fuentes de iluminación como rojo 650nm, 535nm verde IR 940nm.
Finalmente se estableció en el uso de un fototransistor con una fuente de 940nm IR razonablemente bien ser emparejada espectralmente como esta hecha la electrónica el más simple de 'ahora'.
Como menciono anteriormente, la elección del fototransistor y fuente IR era específica (se pegan a lo que es en el diagrama de circuito) como este fue el mejor 'fuera de la plataforma' partido podría obtener.
Descripción del circuito
La fuente IR led (LED 1) se ilumina mediante una constante disposición actual (D1... D3, R5, R6, R18... R21 y T1). Los componentes fueron elegidos para dar aproximadamente 100mA a través del led. Para el TSAL6400 esto es lo máximo que esto condujo en coche. Calentará con el tiempo si la izquierda durante períodos prolongados, aunque la hoja de datos de fabricantes indica que éste es aceptable.
Los condensadores C4 y C5 están presentes para proporcionar suministro de carril disociación.
Como la ADC Arduino es unipolar maximizar la oscilación de la señal he creado un falso suelo (FG) mediante IC1A conectado como un amplificador de buffer de ganancia unidad alimentado por una fuente de tensión constante formado con resistencia de balasto del R8 y un 3,3 v Diodo zener D5 (3, 3V es el valor más óptimo a bajo costo y baja deriva). Así que como no para cargar R8 un pote de 50K se utiliza para golpear ligeramente de la referencia alimenta a IC1. C1 está allí para impedir que cualquier transitorios que aparecen en R4, dado 50K es un valor alto.
Esta tierra falsa alimenta la cadena conectada al sensor IR T2 de acondicionamiento de señales.
Para maximizar la salida de T2 está acoplado en el GND y + 5V carriles. El resistor de emisor R1 fue elegido empíricamente (aunque sea dentro de las fabricantes dedicados las características típicas para la luz corriente de colector) con el fin de dar la mejor respuesta. El emisor de T2 es que AC acoplada a IC1B y amplificador inversor a través de C2 condensador de cerámica de 1uF. El opamp TL07X fue elegido ya que tiene una etapa de entrada FET de alta impedancia y mínimamente carga a la salida del T2. IC1B proporciona amplificación de alta ganancia de la señal del fotodiodo. C3 se utiliza para proporcionar cierta atenuación de transitorios. La salida típica de este amplificador es dado arriba (nota la red 'ronquido' en la señal).
R10 y C6 forman un simple palo filtro de paso bajo con una frecuencia de ruptura de aproximadamente 3,38 Hz o 200BPM. Esto proporciona anti-aliasing para el ADC y red fuente de rechazo. La salida típica para esto también se da por encima de (Nótese la señal mejorada).
IC2A es un buffer de ganancia de unidad sin inversión utilizado para evitar la carga de la siguiente etapa.
IC2B es un amplificador inversor con una ganancia de aproximadamente 10. Escala la señal que será típicamente un 20% del riel de suministro para permitir compensación deriva. También permite la fácil procesamiento y visualización en el Arduino una vez leído por el ADC. Uno menos cálculo a realizar.
Calibración
Para calibrar el circuito asegurar + fuente de 5V se aplica, T1 se apaga '' y el sensor está protegido de cualquier luz. Ajuste R4 hasta que la salida del IC2B es como cerca de 2, 5V como sea posible.
Notas prácticas sobre la construcción
Si decide crear este proyecto y aquí están algunas cosas a mirar hacia fuera
- Utilizar cable coaxial para conectar al fototransistor como en el diagrama anterior. Reduce la pérdida de señal y ruido.
- Asegúrese de que no hay que ningún flujo de la soldadura está presente entre el emisor y el colector del fotodiodo como esto puede atenuar la señal.
- Suministro a través de una batería de alta capacidad o buena fuente de alimentación lineal (libre de ruidos, Manténgase alejado de fuentes de modo conmutado).
- Separado el Arduino desde la etapa inicial de la señal analógica acondicionado en cuanto es posible. Ruido de reloj de alta velocidad del procesador puede inducir ruido en la ruta de señal.
- Mantener longitudes de cable más corto posible.
- La cubierta su fuente de iluminación y sensor tanto como sea posible.
- Asegúrese de que la abrazadera del sensor es 'suficiente' y no apretado en el dedo. También se bloquean el flujo sanguíneo y atenuar las lecturas.
