Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pomiar natężenia światła.

04 Sty 2012 18:11 4628 24
  • Poziom 8  
    Mam zamiar stworzyć projekt który będzie badał charakterystykę oświetlenia względem wychylenia. Odbiornik światła będzie nieruchomy, natomiast odpowiedni układ mechaniczny będzie sterował ruchem nadajnika światła. Odległość odbiornika od nadajnika ma nie przekroczyć 50cm. Cała obróbka programowa nie stwarza tutaj problemów, problemem jest dobranie odbiornika. A zatem fotodioda, fotorezystor lub fototranzystor. Chciałbym aby odbiornik miał największą czułość dla światła widzialnego i duży kąt jego odbioru. Jaki element fotodetekcyjny byście mi doradzili? Może jest coś na co powinienem jeszcze zwrócić uwagę podczas tego projektu?(mam tutaj na myśli jedynie część optoelektroniczną)
  • Poziom 39  
    Dlaczego chcesz mieć duży kąt odbioru? Wręcz powiedziałbym że powinno Ci zależeć na małym kącie odbioru a nawet na zastosowaniu mechanicznej szczeliny. Poza tym jeśli chcesz mieć dużą czułość to zdecydowanie fototranzystor.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Dlaczego chcesz mieć duży kąt odbioru? Wręcz powiedziałbym że powinno Ci zależeć na małym kącie odbioru a nawet na zastosowaniu mechanicznej szczeliny.

    Nie rozumiem. Może źle interpretuje kat odbioru, optoelektronika u mnie leży. Chcę po prostu aby nawet przy dużym wychyleniu nadajnika od odbiornika, dajmy na to od 90 do - 90 stopni mój odbiornik mógł ten sygnał odebrać.
  • Poziom 19  
    Kolega ma rację fototranzystor będzie tu najlepszy bo ma B (B-wzmocnienie tranzystora około kilkaset razy) razy większą czułość niż fotodioda. Fotorezystora nie polecam wcale, ze względu na małą czułość i dłuższy czas reakcji. Poza tym fototranzystor ma najkrótszy czas reakcji z tych czujników. Ja też nie rozumiem dlaczego czujnik ma mieć największą czułość dla światła widzialnego. Wydaje mi się, że układ powinien być odporny na "tło" a odbiornik powinien rejestrować tylko zmiany natężenia oświetlenia od samego sterowanego źródła.
  • Poziom 39  
    Już rozumiem o co Ci chodzi. Lepiej jakbyś nie przesuwał odbiornika prostoliniowo względem nadajnika bo zmienia Ci się odległość a poza tym odbiornik też ma określoną czułość w zależności od kąta padania światła. Lepiej obracać źródłem światła w osi a czujnik zostawić nieruchomo plus szczelina - lepsza selektywność.
  • Poziom 32  
    Jak chcesz ruszać nadajnikiem światła? Ja robiłem podobną zabawkę i źródło swiatła było umocowane do dwuosiowej obrotnicy. Cały czas znajdowało się ono dokładnie naprzeciw detektora, tylko było obracane na boki oraz w górę i dół. Szerokokątny odbiornik złapie światło odbite od ścian itp. Chyba nie o to chodzi. Ja przymocowałem kawałek rurki z czarnego kartonu by uniknąć światła odbitego. A całość rozłożyłem, z braku lepszego miejsca, obok drzwi pokrytych od podłogi do sufitu lustrem. Bez osłony odbiornik widziałby dwie lampy.
    W sumie otrzymałem dość dobre wyniki - badanie zestawu LED+kolimator dało wyniki zgodne z wykresami podanymi w datasheecie.

    Dokładniejszy opis zamieściłem na innym forum, oto link
  • Poziom 8  
    Również myślałem o fototranzystorze. Ale jaki mi polecicie?
    Cytat:
    a też nie rozumiem dlaczego czujnik ma mieć największą czułość dla światła widzialnego. Wydaje mi się, że układ powinien być odporny na "tło" a odbiornik powinien rejestrować tylko zmiany natężenia oświetlenia od samego sterowanego źródła.

    Bo chcę mierzyć światło widzialne, ale nie jest to konieczne. Również też tak myślałem o tym aby wartość mierzona była wartością względną. A przy źródle miałbym wartość odniesienia. A pomiar w luxach? jest dużo trudniejszy do przeprowadzenia? Chyba po prostu trzeba by było zrobić kalibrację luxometrem?
    Cytat:
    Lepiej obracać źródłem światła w osi a czujnik zostawić nieruchomo plus szczelina - lepsza selektywność.

    Co to za szczelina?
    No słuszna uwaga, trudne będzie do zrobienia, utrzymanie tej samej wielkości, ale postaram się, ogólnie nadajnik ma byś zamieszczony na ramieniu robota sterowanym trzema serwomechanizmami.

    Cytat:
    Dokładniejszy opis zamieściłem na innym forum, oto link

    Dzięki wielkie, na pewno się przyda.
  • Poziom 19  
    Już zrozumiałem o co koledze biega. Ten fototranzystor powinien być właśnie umieszczony w rurce z kawałka flamastra (najlepiej matową koloru czarnego), a nadajnik (LED) powinien się właśnie znajdować dokładnie naprzeciw tej rurki i wtedy odchylamy tylko nadajnikiem na boki, jak pisze kolega. No i pomiary powinny być wykonywane w ciemności.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Już zrozumiałem o co koledze biega. Ten fototranzystor powinien być właśnie umieszczony w rurce z kawałka flamastra (najlepiej matową koloru czarnego), a nadajnik (LED) powinien się właśnie znajdować dokładnie naprzeciw tej rurki i wtedy odchylamy tylko nadajnikiem na boki, jak pisze kolega. No i pomiary powinny być wykonywane w ciemności.

    A brak jego zastosowania(flamastra) tak mocno wpłynie na jakość pomiaru? Nawet jeżeli będzie on przeprowadzany w ciemności?
  • Poziom 19  
    m1szza napisał:
    Również myślałem o fototranzystorze. Ale jaki mi polecicie?
    Fototranzystor OP 705 - bo ma mały kąt detekcji i dobrą czułość. Poza tym jest w obudowie zwykłej diody LED 3 mm. Dzięki umieszczeniu fotodetektora centralnie w środku symetrycznej obudowy, jego charakterystyka czułości powinna być też symetryczna w zależności ok kierunku padania światła.

    Dodano po 4 [minuty]:

    m1szza napisał:
    A brak jego zastosowania(flamastra) tak mocno wpłynie na jakość pomiaru? Nawet jeżeli będzie on przeprowadzany w ciemności?
    No tak, bo nadajnik będzie oświetlał czujnik tylko światłem "bezpośrednim". Gdyby nie było tej rurki, to do detektora dotrą też promienie odbite, które zafałszują pomiar.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Fototranzystor OP 705 - bo ma mały kąt detekcji

    Nadal nie rozumie, o co chodzi z tym kątem detekcji, dlaczego powinien być mały?

    I jeszcze jedno. Jaki AC polecacie, z racji na duży zakres badanych napięć chyba powinien mieć jak najwięcej bitów? Badane wielkości mogą być znacznie niższe niż napięcie referencyjne tego przetwornika.
  • Pomocny post
    Poziom 19  
    m1szza napisał:
    Nadal nie rozumie, o co chodzi z tym kątem detekcji, dlaczego powinien być mały?
    Jeżeli zakładamy, że odbiornik ma mierzyć natężenie oświetlenia pochodzące od źródła światła, które w przybliżeniu jest punktowe - to do czujnika powinny docierać tylko promienie pochodzące od niego, a nie od wszystkiego wokół. To podstawowa zasada miernictwa, żeby maksymalnie uniezależnić się od czynników mających wpływ na wynik pomiaru, a nie będących wartością mierzoną.
  • Pomocny post
    Poziom 32  
    Napięcie wejściowe powinno zawsze jak najbardziej mieścić się w zakresie napięcia referencyjnego przetwornika. Pomiar wykonywane w wąskim zakresie (szczególnie dolnym) przyrządu pomiarowego z definicji jest marny. Ja używałem równoczesnie dwóch przetworników światło-napięcie o znacznie różniącej się czułości. Oba sygnały były niezależnie przetwarzane przez przetwornik A/C. Dzięki temu słabe światło mierzył jeden detektor, a silne drugi.
    Użycie przetwornika o więcej niż 12bitach jest bardzo trudne - to już jest dokładność typowego miernika cyfrowego. Większa dokładność to _bardzo_ starannie zaprojektowana i pomierzona elektronika, bo inaczej wyniki równie dobre można otrzymać przy pomocy kostki do gry.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Jeżeli zakładamy, że odbiornik ma mierzyć natężenie oświetlenia pochodzące od źródła światła, które w przybliżeniu jest punktowe - to do czujnika powinny docierać tylko promienie pochodzące od niego, a nie od wszystkiego wokół. To podstawowa zasada miernictwa, żeby maksymalnie uniezależnić się od czynników mających wpływ na wynik pomiaru, a nie będących wartością mierzoną.

    W takim razie po co mi ta rurka? Jeżeli ją zastosuje to promienie świetlne do detektora przecież inne niż ze źródła nie dotrą.
    Może ja po prostu źle rozumiem kąt detekcji, ja to widzę tak: jeżeli mam kąt detekcji 90 stopni, to wykraczając swoim nadajnikiem poza ten kąt mój odbiornik niczego nie odbierze.
    Cytat:
    Ja używałem równoczesnie dwóch przetworników światło-napięcie o znacznie różniącej się czułości.

    Masz na myśli różniące się napięcie referencyjne obu przetworników? Dobry pomysł:) Wykorzystam.
  • Poziom 19  
    m1szza napisał:
    Może ja po prostu źle rozumiem kąt detekcji, ja to widzę tak: jeżeli mam kąt detekcji 90 stopni, to wykraczając swoim nadajnikiem poza ten kąt mój odbiornik niczego nie odbierze.
    Mniej więcej, choć nie ma tak wyraźnej granicy, po prostu po przekroczeniu tego kąta, czułość silnie spada ale nie tak od razu do zera. Ta rurka stanowi dodatkową osłonę i po prostu całkowicie "odetnie" promienie padające z boku. Dzięki zastosowaniu tej rurki i fototranzystora o małym kącie detekcji otrzymujemy czujnik o dużej czułości, niewrażliwy na zakłócenia w postaci światła pochodzącego od odbić, czy innych obiektów.

    Dodano po 17 [minuty]:

    Może się nie rozumiemy. Chodzi mi o to żeby ta rurka (osłona) była tylko niewiele dłuższa od samej obudowy tego fototranzystora, bo jest ona przeźroczysta i bez tej osłony będzie łapać światło nawet z tyłu. Nie chodzi mi tu o rurkę długości kilku centymetrów, bo wtedy nie da się mierzyć zależności natężenia oświetlenia od wychylenia źródła światła, bo szybko "wyjdzie" poza obrys tej rurki. Początkowo myślałem też, że chodzi o układ do ''Ściągania charakterystyk kąta świecenia różnych źródeł światła". Wtedy proponowałem obracanie źródła światła wokół własnej osi i właśnie taką długą rurkę, która umożliwi fototranzystorowi widoczność tylko samego źródła, które cały czas musiałby być naprzeciw tej rurki i być tylko obracane wokół własnej osi, aby dokonać pomiarów kąta świecenia.
  • Poziom 8  
    Chyba niezbyt dobrze wytłumaczyłem to co chcę zrobić. Zrobiłem piękny rysunek pomocniczy:
    Pomiar natężenia światła.


    A zatem mierzę natężenie światła w funkcji kątowego wychylenia nadajnika względem odbiornika.

    I właśnie nie wiem dlatego o co chodzi z tym kątem detekcji, jeżeli będę miał mały kąt detekcji to taki sam i zakres(szerokość kątową) badanego oświetlenia, a chcę mieć jak największy.

    A rurka jak rozumiem powinna szczelnie zamykać ze sobą odbiornik i nadajnik, aby żadne światełko tam się nie dostało. Tylko z tą rurką to może być problem , po jej założeniu nie będę mógł zmieniać odległości pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem(?). Czy pomiary nie będą prawidłowe jeżeli po prostu całość układu na czas pomiaru zamknę w czarnym pudle?
    A na rysunku nie wiem dlaczego napisałem że ta rurka ma być metalowa, pomińcie to.
  • Poziom 15  
    m1szza napisał:
    Cytat:
    Fototranzystor OP 705 - bo ma mały kąt detekcji

    Nadal nie rozumie, o co chodzi z tym kątem detekcji, dlaczego powinien być mały?

    I jeszcze jedno. Jaki AC polecacie, z racji na duży zakres badanych napięć chyba powinien mieć jak najwięcej bitów? Badane wielkości mogą być znacznie niższe niż napięcie referencyjne tego przetwornika.


    Napisz co chcesz mierzyć, bez tego trudno cokolwiek doradzić bo np. stosowanie fototranzystorów jest pomysłem absurdalnym (wzmocnienie zależy od wielu parametrów np. temperatury i natężenia światła i do tego odpowiedź jest nieliniowa).
  • Poziom 8  
    Będę mierzył natężenia światła wybranej przez siebie diody.
  • Poziom 19  
    m1szza napisał:
    A rurka jak rozumiem powinna szczelnie zamykać ze sobą odbiornik i nadajnik, aby żadne światełko tam się nie dostało. Tylko z tą rurką to może być problem , po jej założeniu nie będę mógł zmieniać odległości pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem(?). Czy pomiary nie będą prawidłowe jeżeli po prostu całość układu na czas pomiaru zamknę w czarnym pudle?
    No właśnie nie. Myślałem, żeby ta rurka była nałożona tylko na fototranzystor, żeby docierały do niego tylko bezpośrednie promienie z tej diody. Tak jak pisałem wyżej ten fototranzystor ma przeźroczystą obudowę która będzie zbierać światło nawet z boków. Ta rurka powinna mieć długość powiedzmy ok 6-8 mm. A pomysł z pudłem jak najbardziej dobry, dodatkowo powinno być pomalowane na czarny mat (lub też wyklejone jakimś czarnym materiałem) tak, aby ścianki nie odbijały światła z tej diody. Faktycznie po oglądnięciu rysunku myślę, że to ma być układ, który na podstawie pomiaru natężenia oświetlenia wyznaczy położenie nadajnika tak? Do tego to kolega ma rację że będzie potrzebny fototranzystor o jak największym kącie detekcji, który jednak dobrze ograniczyć częściowo tą rurką co pozwoli na wykorzystanie do pomiarów najbardziej "płaskiej" części charakterystyki tego fototranzystora. Cały czas myślałem, że kolega chce ściągać ch-ki źródeł światła, tzn. mierzyć natężenie oświetlenia jakie wytwarza to źródło w funkcji kąta odchylenia od jego osi - wtedy potrzebny by był fototranzystor o jak najmniejszym kącie detekcji.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Faktycznie po oglądnięciu rysunku myślę, że to ma być układ, który na podstawie pomiaru natężenia oświetlenia wyznaczy położenie nadajnika tak?

    Chcę zrobić charakterystyki natężenia od wychylenia nadajnika w poziomie, nadajnik rusza się wzdłuż osi x a nieruchomy odbiornik odbiera jakieś tam natężenie, a jak wiadomo wartość natężenia światła w przypadku diody w różnych kierunkach jest różna, i właśnie o zmierzeniu takich charakterystyk diod myślałem.
    Cytat:
    Do tego to kolega ma rację że będzie potrzebny fototranzystor o jak największym kącie detekcji, który jednak dobrze ograniczyć częściowo tą rurką co pozwoli na wykorzystanie do pomiarów najbardziej "płaskiej" części charakterystyki tego fototranzystora.

    Trudno będzie znaleźć chyba taki odbiornik który będzie miał kąt detekcji 120 stopni, dlatego można zastosować może 2-3 ustawione w rożnych kierunkach. T chyba dobry pomysł? A może są takie które odczytają mi wartość w tak szerokim zakresie kąta? A zatem jaki odbiornik wybrać?
  • Poziom 32  
    Cały czas uważam, że niepotrzebnie przesuwasz źródło światła zamiast go obracać. Pamiętaj, że ruch jest względny. Jedyna różnica to fakt, że obracając źródło dostajesz rzutowanie steryczne. Poruszając źródło światła prostoliniowo musisz mieć dużo więcej miejsca we wszystkich kierunkach.

    Rozważ też najprostszą metodę - oświetlasz biały ekran i robisz jego fotkę. Potem analizujesz zdjęcie, oczywiście z uwzględnieniem parametrów ekspozycji. Będzie dużo szybciej. Są dostępne źrodła programów sterujących aparatami fotograficznumi po USB (nie każdy model to obsługuje). Fotki próbne w małej roździelczości dla ustalenia parametrów, potem fotka właściwa w dużej rozdzielczości. W mniej niż minutę masz kilka milionów punktów w kolorach. Moja aparatura zdejmowała charakterystykę jednej lampki (ok 80000 pkt) przez 40 minut - pewnie dałoby się sporo szybciej, jednak to są ruchome elementy, kilkaset ruchów tam i spowrotem będzie trwało.

    Jeśli jednak koniecznie chcesz robić ten skaner, to jako element światłoczuły polecam coś z rodziny TSL250-252. U mnie się sprawdził. Według datasheeta jest liniowy, dość szerokokątny (+/- 40°). Kupiłem go przez internet, chyba w cyfronice, teraz już nie pamiętam dokładnie.
    Widziałem też opisy takich elementów od razu z interfejsem cyfrowym, ale nie wiem czy są jakkolwiek dostępne.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Cały czas uważam, że niepotrzebnie przesuwasz źródło światła zamiast go obracać. Pamiętaj, że ruch jest względny. Jedyna różnica to fakt, że obracając źródło dostajesz rzutowanie steryczne. Poruszając źródło światła prostoliniowo musisz mieć dużo więcej miejsca we wszystkich kierunkach.

    Na inny ruch nie pozwala mój mechanizm. Mogę nim ruszać lewa-prawa, góra dół.
  • Poziom 19  
    m1szza napisał:
    Na inny ruch nie pozwala mój mechanizm. Mogę nim ruszać lewa-prawa, góra dół.
    Proponuję więc umieścić źródło światła (LED) nieruchomo w podstawie, na ramieniu umieścić fotodetektor. Dzięki temu uzyskamy rozkład natężenia oświetlenie, który będzie stały, a jego natężenie będzie zależało właśnie od położenia odbiornika w przestrzeni. Dioda LED da jakiś tam rozkład natężenia oświetlenia, który będzie można pomierzyć tym fotodetektorem w przestrzeni.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Proponuję więc umieścić źródło światła (LED) nieruchomo w podstawie, na ramieniu umieścić fotodetektor. Dzięki temu uzyskamy rozkład natężenia oświetlenie, który będzie stały, a jego natężenie będzie zależało właśnie od położenia odbiornika w przestrzeni. Dioda LED da jakiś tam rozkład natężenia oświetlenia, który będzie można pomierzyć tym fotodetektorem w przestrzeni.

    Tak też i zrobię, jako odbiornik wykorzystam zapewne polecone coś z rodziny TSL250-252. Zapewne będę musiał wykorzystać dwa fototranzystory, oba dla innego wychylenia, pracujące na zmianę aby mieć większy kąt detekcji.
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Tak też i zrobię, jako odbiornik wykorzystam zapewne polecone coś z rodziny TSL250-252

    Jednak nie bardzo z tymi odbiornikami, największa czułość dla 880nm. A zakres światła widzialnego to 380-780nm, jest coś co by miało liniową charakterystykę mniej więcej w tym zakresie oraz słabą czułość poza nim?